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供水漏损控制系列之六:计量分区(DMA)的管理

自从上世纪八十年代英国出现计量分区(District Metering Area, DMA)以来,世界各国纷纷采用这种有效的方法来对管网漏失进行管理。这种方法最大的优势在于把庞大复杂的管网分割成多个区块(DMA)进行管理,能有效获知各DMA漏损水平的高低,从而有的放矢的开展主动检漏工作。随着近些年实践的积累,DMA成为供水企业漏损控制不可或缺的管理单元。


利用DMA进行管网管理的优势

在DMA出现之前,供水企业仅在水厂与部分区域边界处计量流量,而对整个配水管网水力状况掌握不充分,尤其对各区域的压力、水量信息不了解。这就使找出优先漏控区域的能力受限,漏损控制工作是被动反应式的,也没有对漏控结果的快速反馈,造成漏控人员在任何可能的地方进行探漏工作,效率低下,士气低迷。

当划分了DMA并在DMA进口水表处记录流量和压力时,就意味着:

➀ 在DMA进口连续监测流量和压力,改进了漏损控制手段。即实现对配水管网的运行和压力进行监测,提高了服务水平和漏控响应的时间。

➁ 增强了对配水管网水力状况的了解。可通过DMA水表的水量检查系统的水头损失,提高管网模型的模拟精度,从而增强对配水管网水力状况的了解。

➂ 由于具有优选漏控区域能力,使检漏工作越发有效。通过分析DMA的流量锁定高漏损的DMA,仅在高漏损区域进行漏损探测活动,所以漏损控制策略是积极的。

➃ 对漏控结果能做出良好的反馈。由于漏损修复的效果容易显现,故DMA管理的绩效是显而易见的。


划分DMA的准则

DMA 的大小通常与连接的用户数、所处的地理位置、水量、水力因素(尤其是最不利压力点或均压点)等因素有关。划分小型DMA的益处是当发生漏损或破管时,能快速做出鉴别,使找到漏损的时间缩短,使ALR(引起关注/定位/修复)各阶段时间缩短,因此使漏损持续时间缩短。典型的DMA 连接1000-3000个用户。

DMA的大小也取决地理因素,例如城市的DMA小些,而农村地区DMA可大些;在道路、河流和主干管处做为DMA划分的边界;此外水力条件也是重要的因素。划分DMA要考虑不能影响正常的供水,并要选择合适的最不利点或均压点作为压力控制点。



DMA的设计

DMA 设计时考虑的因素如下:

➀ 在理想情况下每一个DMA都是单路供水的,多路进水的情况下,应确使DMA所有的进出流量均被计量。


➁ 长期关闭边界上的所有阀门。

➂ 对DMA管网充分了解。准确的管道记录是必须的。任何未知管道均对DMA 大小、连接用户的数量和DMA 的水力条件产生不利影响。

➃ 收集DMA的收费数据。包括总的连接用户数量、DMA平均的用水量、大用户位置、敏感用户位置,并对低用水量用户进行调查。


DMA流量计和水表的选择

DMA 设计时流量计的选择是非常重要的一个环节,其大小与类型的选择取决于:

➜ 管道直径与上游的压力;

➜ 流量计的成本;

➜ 计量的范围,是否计量反向流、精度与可靠性等流量计特性;

➜ 数据通讯的要求。

针对市场上常用的电磁式流量计、插入式流量计、超声波流量计和涡街流量计等不同类型流量计的特性,在DMA计量时,通常选用电磁式流量计具有不可替代的优越性,其原因在于:

➜ 安全可靠;

➜ 可直埋,不用砌筑井室;

➜ 适合DMA计量并可双向过流;

➜ 在整个流量范围内,特别是低流量下精度高;

➜ 维护成本低;

➜ 无扰流;

➜ 水头损失可忽略。


建立DMA的步骤

建立DMA 的步骤用下面的流程图表示:


◆ DMA规划

DMA规划分三步实施。首先了解DMA管网的基本情况,掌握干管和配水管的敷设情况和关键阀门的位置;其次暂定出DMA的边界,以明确的天然边界或其它界限划分出边界;最后收集DMA入口和小区内部压力水量数据,进行分析。

◆ DMA测试

DMA测试按以下步骤进行。首先做好测试相关的准备工作。可能需要引自干管的新的连接,必要时对现有阀门定位、清理、维修,或在边界需要的地方安装阀门,升级、汰换管道,开挖和维修关键的阀门(例如进口、边界或分步测试的阀门)。其次需在DMA内部和外部选择压力记录仪安装位置并进行安装。


然后开展零压力测试工作。第一步,在DMA进口和小区内部安装压力记录仪。第二步,在进口阀门关闭前,检查进口压力情况。第三步,关闭边界阀门 (除了DMA 进口阀门)。关闭进口阀门,进行零压力测试。DMA内部的压力必须下降至零,DMA外部的压力必须能维持。最后缓慢开启进口阀门,再次检查压力。



DMA的管理、运行维护与最小夜间流量的解析

DMA的管理分为二个阶段,基础数据收集阶段和日常运行管理阶段。基础数据收集阶段需要做的工作如下:

➜  建立记录与记录流程

➜  建立数据获取技巧与技术

➜ 对漏损基础数据进行评价,例如最小夜间流量、合法夜间用水量和大用户夜间用水量

➜ 开展初始的探测、定位与修复工作

而日常运行管理又分为基于办公室的运行管理与基于现场的运行管理。前者包括收集与处理DMA数据;保持统计到当前所有用户;压力实时监测。后者包括对漏损的探测、定位与修复;处理用户对压力的抱怨;优先选择探漏行动的区域;对边界进行检查确保DMA得到维持;调查系统异常的地方等。

每天监测的内容包括最小夜间流量(MNF);最小夜间流量发生的时间与当时的压力情况。定位与修复;处理用户对压力的抱怨;优先选择探漏行动的区域;对边界进行检查确保DMA得以维持;调查系统异常的地方。

每周监测与分析的内容包括:

➜ 夜间最小流量MNF (不包括夜间流量各组分)

➜ 计算Litres / connection / day

➜  计算m3 /km/ day

➜  MNF时刻一周的平均压力

其中MNF 在 l/connection/day 和m3/km/day 之间取舍取决于该区域的类型 (是城市或农村地区)。

每月统计分析的内容有:

➜ DMA 的总供给水量

➜ DMA 的用水量数据

➜ DMA的无收益水量(NRW)

➜ 流量记录 (记录Qmax, Qmin,Qavg数据)

➜ 压力记录 (记录Pmax, Pmin,Pavg数据)

DMA运行使得可优先选取漏损探测与维修工作的区域,使管道修复工作更有效,制定用户水表更换计划更有针对性。结果是降低了供水企业的无收益水量NRW,使漏控工作更有效率,并且配水管网的管道运行更良好,从而增加了企业的收益。


本文节选自国际水协管网漏损控制专家组(IWA Water Loss Specialist Group)专家Malcom Farley先生等编著的《The Manager's Non-Revenue Water Handbook - A Guide to Understand Water Losses》一书。该书由候煜堃博士等人翻译整理为《无收益水量管理手册-供水管网漏损控制指南》,由同济大学出版社出版。



时间:2018-5-7
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