1、城市供水管网漏损原因分析及控制措施北京威派格科技发展有限公司北京威派格科技发展有限公司带来了无负压供水新理念带来了无负压供水新理念 给水管网运行管理的目的是安全可靠地将符合水量、水压、水质要求的水送往每个用户，并最大限度地降低给水系统的运行成本，保证给水系统的运行安全可靠性。1概况 目前，我国大多数城市供水管网主要依赖人工进行管理，特别是中小城市，这种人工管理机制有力地保证了城市工业生产用水和居民生活用水。但随着城市经济建设速度的加快，工业化步伐的加大，供水管网不断地进行着改建和扩建，其复杂程度日益加深。仅仅依靠人工经验管理已经不能够满足现代化发展的需求，越来越多的城市开始出现管网水量漏失、管
2、网事故频繁发生、管网运行不合理等问题，这已经直接影响了用户用水，制约了城市经济建设发展的金城。供水管网漏失是供水行业普遍存在的严重现象。漏失不仅浪费了宝贵的水资源，还给供水企业造成了很大的经济损失。就我国供水管网而言，为数众多的应该“退役”的管线还在运行，是在经济欠发达地区尤其严重。据最近中国供水协会公布的统计数据表明，我国的供水管网漏失率平均达到28%，中小城镇的管网漏失率更是高达35-42%，有的甚至超过了50%，远大于经济发达国家。国家国家中国中国意大意大利利马来马来西亚西亚日本日本英国英国德国德国新加新加坡坡匈牙匈牙利利单位比漏水量2.852.51.21.00.80.40.30.2 单
3、位比漏水量统计表 国际水协会“漏损控制专项工作组”在20个国家的27个供水系统，选择了最好的施工、维护条件下测定得到了供水干管基底(不可避免)漏失水量的平均值(升/接户管/日)。其数值与干管上接管密度和水压有关。其数值详见下表。干管接户管密度干管接户管密度（接户管数（接户管数/公公里干管）里干管）管网平均水压（水头，米）管网平均水压（水头，米）20406080100 203468112146170 40255075100125 6022446688110 8021416282103 1002039597898 供水干管基底(不可避免)漏失水量统计表 国家建设部以公告第59号发布行业标准城市供水
4、管网漏损控制及评定标准（CJJ92-2002)，自2002年11月1日起施行。我国漏损控制指标定义为:漏损率=(管网漏损量/供水总量)x100%并将漏损率确定为12%。2.管网漏损的规律 从定性的角度讲，管网的漏失水量具有一定的规律性。分析其成因是：首先是这种管径的管道在整个管网中所占的比例较大；其次，温度应力和水锤效应对小管径管道的影响要大一些；而且小管径管道埋深一般较浅，地面荷载突然变化（如过载重车辆）时容易引起道路的变形，从而引起管道接口的破坏漏损。另外，小口径金属管道的壁厚较薄，同样的使用条件，其腐蚀深度所占整个壁厚的比重就大，因此寿命周期相对较短。同样的水压和使用期限条件下，小口径管
5、道比大管径管道的漏失严重。2.1 小口径管道较易发生水量漏失 就漏点的绝对数量而言，漏失率从大到小依次为：钢管、铸铁管、预应力混凝土管、塑料管。2.2 漏损同管道材质有密切的关系 就统计数据而言，管道漏失量远远大于管件漏失量。2.3 管道与管件漏失量的关系 就统计数据而言，管网运行压力大的管网大于管网运行压力小的管网。2.4 管网运行压力与漏失量的关系 3.管网漏损的原因 管网漏失的原因是多方面的，主要有材料、施工、使用、运行、外部环境、管理因素等。供水管网铺设年代跨度较大，其中大部分为老管线，管道使用年限超过管道寿命周期，由于未及时更换，管道老化导致的渗漏。老的管道多为钢性接口，经不起温度的
6、变化、各种腐蚀、地基下沉、地面负载等因素的影响，极易造成爆管等现象。3.1 管网陈旧、老化 如管道材料和接口材料质量较差，当管网水压超过或邻近管道的工作压力时，易产生裂痕甚至爆管。其中，铸铁管的刚性接口在外部因素的作用下容易开裂，而钢管易受到腐蚀而穿孔漏水，塑料管道易老化等。3.2管网中管材的原因 在供水管道设计中，地下资料不详，以致施工过程中变更较多，造成管网局部阻力增大，抗冲力减弱；背墩承受力小于实际受力；地基下沉造成管道接口松脱；管道覆土过浅或受压过大；没安装管道伸缩器，在热胀冷缩的变化下造成焊缝开裂等，都能引起爆管。3.3设计、施工质量中存在的问题 施工时，管道的接口材料（如橡胶圈）不
7、到位，运行中易出现吐口或渗漏现象。管道基础扰动或局部加垫，尽管试压合格，但长期运行导致管道不均匀沉降，因此在接口处出现渗漏，以刚性接口为甚。给水管道与其他工程管线并列敷设时，其他管线埋深超过给水管线，回填又未夯实，也可导致给水管道沉降而漏水。管道在转角处未按规定设置支墩或支墩处理不当使土质松动，当管内水压增高时，其转角处因受力导致管道接口变形而渗漏。其他工程施工时，由于基槽开挖较深，距离给水管道较近，使管道两侧受土的压力不均，造成管道损坏漏水。由于管网中阀门经常开关，使密封不好而漏水。或长期不维修因锈蚀和密封件老化而漏水。在流速较大的管段上因开关阀门过快而导致水锤，以致破坏管线。因阀门磨损或被
8、污物嵌住无法关闭而漏水。阀门填料少，造成填料压盖处漏水。管件上各附件接头处漏水。管道防腐措施不当，特别是钢管内壁没有防腐，外部防腐层过薄，造成管道腐蚀漏水。地上式消防栓也时常因人为因素或被撞坏，造成漏水。3.4 管网使用方面 管网运行水压过高导致漏水严重，有资料显示，管网的渗漏水量与运行水压有相关性，水压越高则单位长度的管网的渗漏水量越大。在地形高差较大地区，当管网中未形成水压之前，管道中水流处于重力流，因此流速随坡度而变，流速可能会很高，对管道的冲击和冲刷很严重，甚至出现吐口而导致漏水。特别是定时给水的城镇，每次停水后继续给水是，此种情况更为严重。3.5 管网运行方面 给水管道往往敷设在城市
9、道路下面，在车辆荷载的作用下，管道长期受振动，会加剧接口处的渗漏，特别是刚性接口的管道。车辆荷载时对地下给水管道的作用，随管道埋深加大而减弱。当管道埋深较浅时，其破坏作用大。建筑物的引入管，当管上壁与建筑物间的沉降距离不够时，因建筑物的下沉而引起的管道的沉降或破坏。在树木旁敷设的管道，因树根的生长而使管道隆起而破坏。冬季气温较低时，管道收缩和水的膨胀使管道增加新的应力，特别是刚性接口处，容易使管道损坏漏水。3.6 外部环境 在供水行业，将管理不善丢失的水量也计入漏失水量范畴。管理不善丢失的水量主要有：漏计的水量；无水表用户估算水量与实际用水量的差值；人为不计或少计的水量；以及水表误差水量等；非
10、法偷水、非消防情况下擅自动用消火栓取水，非法乱接给水管道等。3.7 管理方面 降低管网漏失的对策，在于找到漏失的原因，原因找到了，对策也就找到了。一般情况下，漏失是多种原因共同作用的结果，应从多方入手。4控制供水管网漏失的措施 管道材质应满足要求。选择管道材质应考虑技术及经济因素，在技术方面，应充分考虑管道的使用寿命、管道的工作压力、管材的公称压力等。管道的实际工作压力，除了正常工作压力外，在可能产生水锤的管段，应适当考虑水锤压力的影响。最大限度降低由于水压破坏产生的渗漏。尽量使用强度及变形性能良好的新型管材，减少钢管的使用，同时注意在已发生漏失的管段处使用柔性接口。4.1管材的选用 从目前来
11、看，球墨铸铁管是广泛推广的优质管材，从其材质的特性上看，有强度高、延伸率大、抗腐蚀、抗老化等优点，使用寿命可达50年以上，其接口采用柔性橡胶圈接口，安装方便，应力释放能力强。为了节约金属消耗，国家建设部等有关部门早已提出推广使用新型管材，如PVC、PPR、PE等管材，该类型管材具有重量轻、运输、安装方便、造价低、耐压强度、流体阻力小、耐腐蚀性强，不影响水质，受到广大用户喜爱。过去采用的刚性接口，在管道受压后，极易引起开裂、断裂；特别是在气温变化较大时，产生的热胀冷缩现象后，尤为明显。故采用柔性接口，大力使用柔性接口的管材，能减少这方面因素而造成的漏水。4.2向柔性接口发展 根据城市建设发展制定
12、供水管网改造，对于常发生爆管漏水的薄弱管段和年代已久的老化管网，尽快实施改造。4.3加快城市供水管网改造 没有详细的管网资料或不对资料进行归档管理，是导致检漏工作无法有效开展的重要原因之一，加强对供水管网技术资料包括管道施工图、竣工图、管径、管材、位置、敷设年代、水压、阀栓、漏点检修记录资料、管网改造结果等进行归档管理,有效地利用供水管网技术档案。4.4加强供水管网技术档案管理 过去,供水管网图纸查阅一直是手工查阅,不仅查阅起来不方便,而且长期使用容易折损,不利于保管维护,一旦丢失或损坏很难弥补。为了进一步做好供水管网基础资料的管理,给供水管网维护提供保障,经过反复研究、试验,采用照片录入、局
13、部修正的方法,对老的图纸资料进行电子化管理。该软件投入实际使用后收效显著,由于所有图纸都进行了电子化处理,减少了纸质图纸的翻阅频率,使纸质图纸的安全保管成为可能。图纸管理系统具有查阅图纸速度快,在紧急抢修时可以有效缩短图纸查询时间等特点。该项软件获得了国家版权局颁发的计算机软件著作权登记证书,拥有自主知识产权。组织巡视人员，对管线进行检查，有利于保护管网安全，降低管道损坏次数和隐患。城市道路拓宽、新建、开发拆迁等原因，造成管道损坏屡见不鲜。对其它管线施工方，构成对给水管网损坏隐患和维护不便等情况应即时给予制止，通知对方整改。4.5加强管网巡视队伍的建设 探漏工作是一个系统性的工作，应持之以恒，
14、由于各种原因产生爆管(即明漏)，通过即时抢修得以恢复，而另一部分由于地面结构原因，漏水从地下流失(即暗漏)，恰是这类暗漏，隐藏性强，流水量大，危险性高，地下结构复杂给探漏工作带来很大的难度，为此，公司投入资金配备相关仪、听漏仪等探漏设备，培养专业的探漏人员，以提高检漏率，达到有效控制暗漏之目的。4.6加强探漏队伍的建设 要实现对给水管网的计算机模拟和优化调度管理，必须了解给水管网的运行情况，掌握管网的动态信息，为优化调度模型提供必要的运行状态数据。通过观察监控点的异常变化，可推断事故发生情况，从而了解非正常的压力分布情况及由此造成的影响。因此需在管网上的必要位置设置测压点、测流点及自动控制阀，
15、通过检测设备采集的流量、压力、自动控制阀开启度等信息推求处其余状态变量，进而确定管网运行情况，为优化调度提供数据基础。4.7合理设置监控点 在管网的不同区域安装自动压力记录仪，可连续检测并记录该点的水压随随时间的变化情况。自动压力记录仪一般应用独立的管（D=15-25mm）与给水管网的干管相连，设置在专用或比较可靠的房间，不可直接与用户用水点相连。水压监测点的设置应具有代表性。测压点在管网末端应布置得多一些。监测点的数量一般按供水区域每10平方公里设置一处为宜。过密则增加管理和维修负担，过疏则不能概括管网运行的全貌。根据管网中不同地点设置的自动压力记录仪的压力变化曲线，便可绘制给水管网的等水压
16、线图，帮助分析管网运行情况，确定管段负荷的大小，为管网的更新改造提供技术依据。测流点则应靠近管网前端。如末端小管径DN200管道上的流量对管网影响不大，故可只设压力表，不设流量计。施工质量的好坏直接影响到正常使用，在满足给水排水管道工程及验收规范前提下，尤其应注意管道基础是否坚实、接口材料是否到位、水压试验是否符合要求。4.8 施工质量应满足规范要求 适用于可以短时间停水的区域。检测方法如下：4.9 分区检漏 a该区域停止用水；b将与该区域相连的所有管道全部关闭（将上图的阀门3全部关闭）；c打开旁通管道阀门2（一般直径15-20mm）；d观察水表1是否转动，并记录时间和通过水表的水量；e如漏水
17、，用同样的方法缩小检漏区的范围；f结合听漏法查找漏水地点。分区检漏法存在的问题主要有：分区和用户进水阀门是否齐全、是否能关闭严密。根据目前使用单位反馈的信息，阀门关闭不严是该方法应用的主要障碍。注意的事项：应用分区检漏法，首先应结合分区计量、收费等资料初步确定漏失水量严重的区域；应结合管网运行情况（如管道使用年限、管材质量、运行水压等）进行分析，划分检漏区域，结合管网改造对有关阀门进行维修，必要时可增设阀门以便于分区检漏时使用；在管网的规划和设计阶段，应考虑管网的分区检漏，即设置必要的阀门、相对直径较小的配水管道不必都连接成环状管网。对管理者而言，统计漏失率指标，分析各种资料，也能从中寻找漏失
18、的原因和区域。例如，将城市给水区域按类别（工业区、居住区）划分成多个收费区域，可根据横向比较法和纵向比较法进行对比，能从中发现问题。4.10加强科学管理 所谓横向比较法，就是将两个以上具有可比性的收费区域进行对比，看各区的人均用水量、用水量的变化趋势等指标是否相近。如某区域指标异常，说明可能存在问题，应查找原因。所谓纵向比较法，就是将某收费区域自身统计数据进行对比，看人均用水量、用水量的变化趋势等指标是否具有规律性，是否随季节而变化。如指标异常，说明可能存在问题，应查找原因。当前，我国许多城市的供水企业都相继开展了管线信息系统的建设，使供水管网的各类信息实现了计算机管理。因此，建立科学严密的规
19、章制度和管理办法，城市管网的优化和科学的调度系统，对有利降低管网漏失率也是必不可少的。总之，供水管网的漏损不仅为供水企业造成了极大的经济损失，也造成了水资源浪费。供水管网漏损控制是一个持续的过程，只要有水在管道中流动，就会有漏失情况；所以我们应该通过加大供水管网建设，加大陈旧、老化管网的更新改造，大力推广采用优质的新型管材；加强管网管理力度、探漏力度；加强与各供水企业交流技术经验，才能提高公司管网的管理水平和技术，尽力把供水管网漏损率减少到最小。5.小结6.1管段水压值有升有降 若管网正常运行时，管段的水压比较合理，用户能正常用水。但突然某段水压下降很大，而和该管段连接的来水方向的其他管段水压
20、正常或升高，其原因可能是管段中间的控制阀门关闭或失效。管网中的控制阀门用来调节管线中的流量，一般应处于常开状态，只有需要关闭（如停水检修某段管道）时才关闭。造成控制阀门关闭或失效的原因常见的有：闸阀阀板脱落；阀杆折断或弯曲；开关阀门时未注意开关方向，误将关闭当做开启。从而导致该管段中水流间断，水从环状管网的其他段供水，水压下降等。6.引申：管网运行中常见的水压问题及处理 造成控制阀门关闭或失效的原因常见的有：闸阀阀板脱落；阀杆折断或弯曲；开关阀门时未注意开关方向，误将关闭当做开启。从而导致该管段中水流间断，水从环状管网的其他段供水，水压下降等。解决办法：如为闸阀的阀板脱落或阀杆折断、弯曲，应更
21、换阀门；如为误操作所至，应重新开启，但对于大口径阀门，则要注意限定开启和闭合时间，以免因启闭过快而出现水锤现象而使水管破坏。6.2管段水压值下降 若管网正常运行时的水压比较合理，但突然某段水压下降很大，而和该管段连接的来水方向的其他管段水压也下降，其原因可能是以下几点。（1）管道破裂。管网运行时，会有多种原因导致管道破裂，如其他管线安装或土方开挖中导致给水管道破坏，管材质量较差，管网运行中发生水锤等，这种现象俗称爆管。当破裂的管道漏水不严重时，则水压下降不明显，当管道漏水严重时，则管内水压下降明显。解决方法：利用各种管网检漏方法尽快查明漏水地点，及时抢修。（2）管道中用户用水量突然增大。如果用
22、户用水量突然增大，而管网管道直径较小，此时的管道负荷增加，管网水压也会下降。解决方法：应进行管网的水力分析，如用户用水量影响到其他用户用水时，则可考虑增大该段管道的输水能力，满足用水需求。6.3管网中水压不平衡 所谓管网中水压不平衡，是指管网中水压高低差值过大，影响供水安全的现象。管段水压下降值突然增大，一般为短时现象，是偶然原因所致。而管网中水压不平衡一般多是管网系统原因所致。其一般原因可能是以下几点。（1）城市地形高差大。使管网中各节点的自由水头相差很大，在地形起伏较大的供水区域内低区水压偏高，而高区水压偏低，从而使管网中水压不平衡。解决方法主要有：若低区范围不大，设计阶段应对低区局部采用
23、枝状管网并设置控制阀门便于运行控制；减小低区的管道直径；增大去往低区的管道的水头损失，尽量利用高区节点水头进行配水；若高低区范围均较大，应通过方案技术经济比较后确定是否采用分区给水，通过分区解决水压不平衡问题。若高区范围较小，仅局部水压偏低，而低区水压基本正常或略高，则可通过局部增压的方式加以解决。（2）设计阶段未对自由水头过高采取相应的措施。管网设计阶段的平差计算，往往只考虑最不利点的节点服务水头值满足相关要求，而忽略了地形较低处自由水头过高的问题，运行时出现水压不平衡。解决方法主要有：在设计阶段，从管网运行的角度，对地形标高较低的供水区域，将局部供水区域改造为枝状管网更便于管理；若已建成环
24、状管网，则应增加减压阀、节流孔板等减压装置。（3）其他原因。如管道堵塞、老化、负荷过重等，使局部管段水头损失逐步增长，输水能力随之下降。解决方法：定期进行管网监测及清垢等管理维护工作，对老化、负荷过重的管道应列入改造计划。6.4局部水压长期偏低 局部水压偏低是指在供水区域内部分供水不能满足用户用水压力要求的现象。根据其持续时间，可分为临时性偏低和长期偏低两种情况。局部水压临时性偏低指平时管网运行正常，偶尔出现水压偏低现象。其原因可能是管道或附件的故障（如漏水、管道堵塞、阀门损坏失效等）或前端用户用水量突然增加等。当这些故障解决之后，局部水压临时偏低问题便可迎刃而解。局部水压长期偏低，指管网供水
25、压力长期处于不满足用水要求的水压下运行，使用户长时间处于用水困难甚至无水可用的状态。其原因可能有以下几点。（1）供水量不足。缺水城市，水资源紧缺，导致供水量小雨需求量，则处于地形标高较高或管网末端地区的用户水压偏低甚至无水。解决方法：增加总供水量，推进节水措施和技术等。（2）多水源供水的城市，某个水源可供水量小于该水源供水区域需水量，而不同水源供水区域之间连通管道直径较小，区域水量无法调剂，造成由该水源供水的局部区域水压偏低。解决方法：在各水源之间增设连通管道，管道直径应考虑水源间的相互补给要求，用主干管将给水源连接成一个整体。（3）管道过水断面缩小，过水能力下降。造成的主要因素有：施工过程中
26、异物未清理干净或水中夹杂较多悬浮物而造成的管道堵塞、水中溶解氧及其他物质与管道发生化学或电化学反应而引起水管内壁腐蚀；以及用户用水量增加，原有管道直径偏小等。这些因素造成了管道内流速和水头损失的增加，降低了供水压力。解决办法：通过管网测压、测流技术，绘制管道运行的等水压线图，通过等水压线的疏密程度判断管段负荷程度，对负荷过大的管段，则需重点排查。核查管道漏水、用户用水量、控制阀门等情况后，直到找到引起局部水压长期偏低的真正原因后，根据具体原因制定相应解决办法，如换管增大管径、清垢等。查找局部水压长期偏低的原因是一项较为复杂繁琐的工作，应同时利用各种知识和检测手段方能达到目的。随着计算机的飞速发展，一些城市自来水公司开始率先进行管网计算机管理信息化建设的尝试，建立了管网地理信息系统(GIS)，水力模型系统等，对管网水量的漏失、管网事故进行可有效控制，在供水的可靠性和经济性方面得到了质的提高。这一实践证明，信息化系统的建设已成为供水行业发展的必经之路。7.总结Thanks谢谢聆听！
