分区计量(DMA)在常山水务推行的可行性探讨

常山县水务发展投资有限公司 杨靖

2018年6月15日

来源:中国供水节水

 

 

  随着经济建设的发展,市民对用水要求越来越高,在政府和社会各届的高度重视下,通过多方筹集资金,加大供水工程建设力度,城市供水管网不断反哺农村。常山县城市供水管网向东经青石镇已覆盖至招贤镇,沿渣濑湾方向延伸至泉目山村,向北延伸至辉埠镇,向西延伸至何家乡,向南延伸至新都工业园区,城市供水DN100以上主管网总长度已近400公里(含箬岭水厂、千家排水厂)。供水范围的拓展、供水管网的延伸,使供水管网管理越趋复杂,特别是2015年国务院“水十条”对公共管网漏损率控制目标(2017年前控制在12%,2020年前控制在10%)提出,对管网实施智慧化、精细化、绩效化管理,降低漏损率、减少产销差,节约水资源,保障供水管网安全稳定运行,成为政府和供水企业共同关心的重点问题,也是企业内抓管理,创造效益的重要途径。
  传统供水管网管理延用的是按营业、工程、水质、管线抢修等专业及业务范围,分离式、条状管理,这种管理方式只能计算管网运行中总体漏失率,限于企业现有人力、物力、精力,只能采取发现一处问题解决一处的被动管理,不能实时掌握某一区域管网中的流量变化,对管网漏失量大的区域也较难实时精确定位,这种模式一般适用于城市供水发展初期。
  大量文献资料及国内外水务企业的先进管理经验证明,对供水管网进行DMA划分、实现分区计量管理可突破传统模式局限,对管网漏损进行主动控制,有效降低管网漏损率。如绍兴市水务集团、嘉兴嘉源给排水有限公司、山东沂源县自来水公司、江苏常熟水务公司,特别是近年来物联网、大数据、云存储的应用,国内大中小城市水务企业不断加大科技投入,先后引进和推广这一水务行业多年累积的成熟经验和技术,将分区计量(DMA)管理模式和先进的技术设备结合在一起应用于管网漏损控制与管网管理,在降低供水漏失率,提高管网管理人员的工作效率和企业的经济效益方面发挥重要作用。
  1、概 述
  DMA(District Metered Area),即分区计量,该方法是在供水管网上安装计量设备,将整个供水系统划分成若干个供水区域,即划小供水管网系统管理单元,对各供水区域分开管理,缩小管理范围,使管理更为精确。它通过检测区域用水量波动和差值,来及时探测该区域的漏损。它使企业的运营管理由原来的营业收费、管网分开的管理模式,逐步实现营管合一的数字化、精细化管理。
DMA用一句话来概括,“就是计量我们所生产的水量具体去哪了”。如果存在漏失,是物理性漏失还是管理性漏失,属于跑冒滴漏的哪一种。
  2、分区管理原理
  所谓分区管理(DMA)就是把供水区域分成若干小区块,在进入该区块水管中安装计量设备,从小区流出水管中也安装计量设备,在同一时间跨度内对流入、流出和小区内的用户水表进行计量。
  计算原理公式为:Q入-Q出-Q用户=Q漏损 。
  如果Q漏损在合理允许值,可认为漏损正常不必在该小区进行查漏,如果超过允许值,则可认为该小区有漏损,可在该小区查漏或查无计量用水及其他的管理问题等。
  分区管理中最关键参数是最小夜间流量(MNF)。最小夜间流量是指以 24 小时为一个周期内的最小的流量,通常发生在夜间大多用户都不用水的时刻(凌晨2点至4点)。考虑到部分用户夜间合理用水量,如冲厕、洗衣机用水等,最小夜间流量包括夜间合法流量和净流量(含背景漏损和破管漏损)。DMA关键技术在于长期监控记录管理区域内最小夜间流量变化,通过长期记录得到变化曲线,通过曲线分析,随时掌握 DMA区域漏损情况,及时判断 DMA是否存在漏失,若存在漏失则可以及时查找漏点并修复。
  计量数据可通过无线远传(GPRS)至公司信息中心,通过管理软件进行连续记录监测,并可设定警戒值,从而使管网漏损从传统的被动检测到主动预警,增强管网巡检的效率,确定最佳的漏损控制干预时机和检漏周期。
  3、软件的功能要求
  分区计量的基础是通过压力传感器、流量计等采集回来的大数据,并在基础数据准确性的前提下进行大数据分析,监控分析软件是核心。软件功能上需要实现对管网运行数据(压力、流量、水质)的实时监控和报警,夜间最小流量分析,大用户水量叠加分析以及设备管理、管网运行维护的电子化流程及评估考核。
  ①分区监控分析。通过曲线形式对分区内的总流量及分表流量进行实时监控。通过分析总表和各个分表的变化量以及变化趋势,可以对该区域的流量变化情况以及漏失情况进行分析与管理。
  ②漏损分析。计算上下级流量计、考核表的实时以及月度差值,逐级分析漏损情况,确定漏损所处的位置。
  ③产销差分析。将供水量结合营收系统收费水量分析各区域的产销差,根据产销差结合各区域的实际情况制定相应的降差管理办法。
  ④水量叠加。通过分区水量和大用户水量的叠加处理,分析管网用水变化趋势是否正常,当这两者的运行趋势存在明显差异时,则管网可能出现漏损。
  ⑤最小水量。对区域最小流量进行监控管理,分析水表的最小流量运行趋势以及发生的时间是否在用水规律中经验值较低的时间段内,夜间最小流量占平均流量的比重,实现对分区内相对漏损水量的分时段自动统计分析。
  ⑥设备健康度。可根据管网监测设备实测与应测次数进行对比,计算设备完整度信息。
  ⑦设备管理。对设备信息的管理,追踪设备的安装、维修、报废等使用情况。
  ⑧工单管理。对工单信息派发及记录,跟踪工单的处理过程,根据实际可自定义工单流程。
  4、分区管理的优势
  通过对供水管网实施DMA分隔,对进入每个区域的流量可以持续监测,新的管网破损产生后能够迅速被识别和修复,可以较为精确的评估区域漏损水平。同时,通过管理单个或一组DMA的压力,可以使供水管网以最优化的压力水平运行,因而供水管网实施 DMA分区对城市供水管网管理有十分重要的作用,详细叙述如下 :
  ①对区域内用水量、瞬时流量、最小流量进行详细准确的计量,便于进行用水量预测和经济评价;
  ②通过DMA加装压力调解装置,调节入口压力,实施压力管理。科学的压力管理不但可以降低管网负荷,实现延长管道及其附属设备的使用寿命,而且可以降低漏损发生几率 ;
  ③根据最小夜间流量变化曲线可以快速发现新发生的管道漏损,缩小漏损点定位查找区域,辅助漏损点定位 ;
  ④确定不同区域的漏损程度,识别最大可能漏损区域,从漏损排查与漏损控制维护成本比较的角度,科学指导确定重点漏损监测控制区域。
  ⑤DMA可以帮助做分区资产管理。我们对每个分区漏损状态进行评估的时候,可以通过未来的大数据告诉水司,什么时候这根管是必须要换掉的,同时给企业计算这种投入产出比。
  5、分区管理的制约因素
  分区管理是一项系统性、综合性工程,仅靠设备的投入是远远不够的,它受各方面的因素制约,哪个环节没有实施到位,都要将使最终效果大打折扣。
  ①基础数据:做分区计量第一个基础是基础信息要完善,如果不知道一个小区有多少漏水口的时候,这种分区是没有意义的。
  ②拓扑结构:要根据DMA的边界条件和分区原则,设置合理进行分区,建立管网拓扑结构,做好单一供水、零压实验、连片效应,自下而上逐步实施,供水规模控制。
  ③零压测试:在实施过程中一定要做零压测试,一些实施企业忽略了这点,觉得对管网已经掌握得非常准确,直接拿流量做监测,做完后发现数据没法分析,发现还有未知的阀门和未知的漏水口没有关掉。
  ④连片效应:它将使管理的效果更好,自下而上,从投入角度来讲,会降低投资压力,通过几年的时间把整个供水区域覆盖到。如果实现分区管理,覆盖了整个全流程,一个明显的漏损是非常容易发现的。
  ⑤闭环管理:用远传系统做DMA的管理,它能看所有远程设备数据做分析,但是它只能提供一个数据分析,因此数据的精确性是第一位的,划出的区域应当是相对封闭的,如果后面的管理是没有闭环形成闭环管理,分析就会失去参考价值。
  ⑥末梢水质:由于需要闭环管理,关闭相应边界沿线的阀门,因此会导致局部管网末端的自来水处于静止状态,水中余氯浓度较低,容易引起细菌滋生,需要定期对管网末梢和消防栓进行冲洗以确保水质。因此在对供水区域规划时,要尽量减少边界沿线关闭的数量,稳定地区有条件的增设在线水质监测点,不间断实时监测管网中浊度以及余氯的变化情况,预判水质问题的来源,保障该区域的水质安全。
  6、分区管理的案例
  ①、绍兴市水务集团有限公司:对5个大行政区、按地形、水量、水压和用水户分布情况细化为27个分区进行单独计量;各分区间的供水连接管道安装流量计66只,分区内安装考核表1.6万余只。对入区干内支管、居民小区管和入单元楼管进行计量。通过供、售水量逻辑关系,及时分析掌握水量变化。并改变以往仅考核漏损率的方式,实行漏损率和漏损水量“双挂钩”定量考核。
  绍兴水务以分区计量为抓手,有效控制管网漏损,漏损率和产销差率从2000年21.05%和21.57%,分别降至目前3.47%和4.05%,;管道突发性停水次数由2000年25次下降到目前3至4次;平均每年减少漏损水量1000多万立方米,相当于一个“西湖”的水量;实现“化整为零、日检日新、延长管龄”,减少管网更新改造费用,在不实施大量管网改造的前提下实现控制漏损要求;每年为企业增加经济效益1000余万元。
  ②、山东省沂源县自来水公司:该县供水管网总长度 120 公里,直径100mm以上管网 85公里,用水人口10万人。因沂源县地处沂蒙山区,境内地势高低起伏较大,县城供水枝状管网较多,聚源小区、西山小区等l4个小区全是单管线进水,瑞阳大道以东供水主管网也以枝状管网为主,为“四横一纵”管网布局,可划分相对独立的供水区域,适用于分区计量管理。该县沂源县自来水公司将县城供水管网共分为20个相对独立计量区域,安装不同口径的计量水表260余块,配合在线压力监测形成区域计量管理系统。通过近两年的不断探索应用,目前县城供水管网漏失率控制在 12.7%,每年可节水 20 万立方米。
  7、浅析分区计量在常山水务的使用
  分区计量是控制城市供水系统漏损效果比较显著的一个手段,已越来越受到国内外供水企业的关注,在国外已有不少成功的经验和案例。但不同地区供水管网结构不尽相同,尤其我县供水管网的网环状结构甚多,这样增加了实施分区计量的难度和技巧性。实施分区计量管理,要因地制宜、根据我县供水实际、先易后难、分步实施来进行。根据公司实际特提出以下建议:
开展试点工作。加大技术力量尽快对GIS管网信息系统完成核对更新,在保障基础信息数据一定准确率的前提下,结合远传表、流量计的安装,引入分区管理概念,考虑选取漏损大,可实现闭环管理的合适区块(或小区)进行分区管理的试点工作,并与管网巡查、检修相结合,以检验分区管理在我公司供水管网管理方面的成效。
  合理进行分区。根据试点情况,结合GIS管网建设,对我县供水区域进行划分,分区原则以主干管线的走向和城市道路相结合,加压管线自成一体;分区面积的大小,用户数量以及员工的配备,每个小区应根据据实际,力求准确,避免遗漏。大的区块可先设一级、然后再细分二级区块,预安装的计量仪器数量要最少化,安装实施尽可能方便化。
  科学选用设备。选用的计量设备,要在考虑准确性、稳定性的前提下,做到最优性价比,应具有远传功能,纳入管理系统。DN200(含)以下管径可采用远传水表,DN300(含)以上管径用超声流量计,;树状管网采用单向,环状管网应采用可双向计量仪器。并考虑分区计量仪器应与客户结算水表的精度尽量一致,以利于正确的分析与判断。
  建立配套机制。在合理分区,完成用水计量仪器安装检测的基础上,建立分区检测、分区沿线巡查制度,和漏损监查长效管理工作机制。对暗漏、明漏等实行检测考核机制,做到发现及时、科学定位,同时还要根据管网的使用寿命有计划地进行管网改造,使供水管网处于良好运行状态。
特别是在建设初期,在相对缺少经验的情况下,每半月组织召开分区计量管理人员会议,商讨在分区计量建设过程中碰到的各类问题,结合企业实际制定合理有效的解决措施,不断提高分区计量系统的数据利用率、计量准确率、设施完好率等。
  健全管控模式。结合分区计量建设,逐步推行并建立以供水调度为管控中心的管理机制,将供水调度中心作为龙头指挥中心,负责线上管网数据的监控、分析、预警、决策,线下统一调度、指挥、监管管网管理岗位(巡线、检漏、抢修)的正常业务开展及应急处置工作,理顺从监控-分析-发现-派单-处置-反馈的工作流程,完善线上线下管控模式,充分发挥分区计量建成实效。
  目前常山水务已着手远传水表,压力流量计的改造工作,GIS管网信息系统B/S版已基本建设完成,具有一定的技术条件。实际推行供水管网分区计量管理时,常山水务根据企业实际承受能力,先简后繁,先进试点,再逐步实施,最终在全县范围建立完善的、实时监测的分区计量管理系统,从而随时掌握供水状况,及时发现漏水区域,进行科学调度决策,实现供水管网漏损的持续降低。

  

 

  

 

 

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