基于供水管网GIS 的区间计量系统与漏损控制方案

区间计量是现在很多国家采用的、可行的供水管网漏损检查和管网漏失控制方法。它的应 用思想始于1980 年代的英国，基本思想是通过在供水系统内管网的适当位置上布设闸阀，将供水系统划分成一个个具有单一进水口的、内含1000—3000 个用户的小区，在小区进水口上安装计量水表，这样的一个区间定义为计量区间（DMA，district metering area）。随着计量检测技术的发展，如可进行双向测流的流量计/仪的面世，现在划分小区时不一定要求只有单一的进水口。如只要将整个供水系统划分为若干个供水小区，并在各小区的边界上安装计量水表或流量计/仪即可形成一个相对独立的供用水计量区域。但在这种多进水口情况下计量仪表及数据采集的通信费用会显著增加，同时对计量数据采集的同步性和精度要求也高。

有了计量区间DMA，只要每月/每季度将区内营业用户用水量和小区进口处的流量监测数据比较就能知道区间的供用水产销差。同时，计量区间的重要应用是开展夜间最小流量检测，检查和鉴定区间管网实际的漏损程度，确定漏损控制措施。

区间计量可以根据供水面积分级进行，如针对供水干管的一级计量，针对输配水管的二级 计量；和对用户的三级计量。一般地可考虑以下步骤、方法分区：

", 根据英国等国已取的成功经验，每个计量区间包含的用户以1000-3000 为宜； ", 结合用水营业收费或管网维护业务区划分计量小区；

", 结合河界、居民点划分； ", 区间大小控制在对区间管网的检漏工作能在一天内完成等因素。

基于GIS 的区间计量系统实现的基本功能是：提供区间内管网及附属设施，营业用户用水量及分布数据，结合区间计量数据，按国际水协倡议的供水计量标准进行水量平衡分析。还可利用宝贵的供用水数据分析供水区间内用户和主用水户的分布；不同季节用户用水量的变化及分布的掌握；用户水表异常数据记录的分析等。这不但可为水司提供改善营业收费信息，还可对水表用水数据采集人员的绩效进行考核。

区间计量系统的专题应用是最小夜间流量分析。根据提供的区间进水口24 小时流量监测数据，夜间用户用水和进水口压力监测数据，分析和提取区间管网实际漏水数据，计算管网 漏损程度指数ILI。

6、系统技术支持与培训服务

6.1 系统技术支持服务

杰亚公司提供以下系统服务计划，帮助客户在应用维护阶段得到杰亚公司全面、周到的技 术支持服务。

（1） 服务保障体系：

", 售后服务工作由杰亚公司开发和技术支持部门密切配合、共同承担； ", 一般提供一年（因项目合同而定）免费售后服务支持及软件平台升级服务； ", 免费服务期后，另签定有偿售后服务合同。 （2） 对于系统维护，采用以下几种方式： ", 对系统运行提供7×24×365全年技术支持； ", 通过定期、不定期的系统检查发现潜在的问题并予以排除； ", 通过电话、传真、E-MAIL、MSN登记用户请求，提供解决方案；

", 对于电话、传真无法解决的系统问题，通过派专业技术人员到现场进行维护。 （3） 用户培训、技术咨询, 含以下几个方面： ", 系统操作人员培训；

", 系统使用过程中的技术支持；

", 指定1-2名软件工程师，专注软件维护； ", 公司根据合同规定进行相应版本的升级。 （4） 售后服务响应时间

", 电话及传真服务，接到用户通报故障的电话或传真后的半小时之内答复； ", 现场服务，对电话或传真无法排除的故障，我公司工程师根据实际路程在最快时间内到 达现场进行故障排除工作。

6.2 系统技术培训服务

杰亚公司可以根据客户的要求，在客户指定的时间内提供关于相关软硬件系统的操作和运 维培训服务。这类服务将按照实际发生的人天数和服务合同中规定的顾问费率收取费用。 培训计划根据培训对象的不同，分为管网GIS应用系统操作培训、外业测量普查培训等，具 体内容如下：

（1） 管网GIS及应用系统培训 ", 培训目标：熟悉供水管网GIS及拓展应用系统（如优化调度，管网建模）的主要功能， 对系统能进行日常使用和维护；

", 培训内容：供水管网GIS平台操作方法，管网上图更新操作和常见系统故障解决方法； 区间计量实施与应用；供水优化调度、管网模型应用与实施等；

", 培训对象：管网上图、数据维护人员，供水生产、管理技术人员。 （2） 外业测量普查培训 ", 培训目标：熟悉外业勘测普查技术原理、专业仪器使用和普查操作流程和方法； ", 培训内容：实地找寻管线进行测量培训，同时结合GIS平台数据要求，将普查成果利用 软件专有模块自动建库，更新现有管网GIS资料； ", 培训对象：管网维护及外业勘察人员；

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附件一 供水管网资产管理简介

有效的管网漏损控制应当从供水生产、输送、使用和管网维护管理的各环节综合治理。管 网资产管理就是通过对管网资产状况的掌握，有的放失地开展管网维护，保证管网的运行质量，

减少事故和降低漏损。

现代资产管理定义： 应用于资产管理机构所属各层次内所有资产（包括人力）的一组管理规

则及一套管理操作。它的应用目标是在有限的资源环境内追寻资产获取、运行、维护和更新的最小费用。同时，在管理机构可接受的商务风险范围内持续不断地提供用户和管理者所期

望的服务。这样一组管理规则及操作应是建构在鼓励最大限度地开发和使人力资产满意的文化氛围内。

目前资产管理状况： 应急处理（react to crisis）

改进方向： 使问题在发生之前得到纠正 （correct the problem before it occurs） 目标： 通过对资产的资本管理实现资产运行维护费用最小和服务质量最高化。 管网运行维护中的三个基本问题：

（1） 管网运行维护人员应做些什么，在那里做，为什么要做？ （2） 在什么时候应开展什么类型的维护工程？

（3） 什么时候对资产开展维修、更新或改造工程？ 资产管理基本内容：

（1） 根据管网资产的空间分布特征，利用GIS 技术构建管网资产体系，对管网资产按系统功

能分类、注册； （2） 对各种管网资产在其生命周期的不同阶段根据国际、国家及行业的有关规定对其物理状

态（“健康”状况）进行评估；

（3） 根据国际、国家及行业的有关规定，建立系统服务标准，并以此为基准对各种资产在其

生命周期的不同阶段的功能及系统的服务功能评估；

（4） 利用管网模型技术将各种管网资产形成有机整体，对各种管网资产故障造成的影响评估，

确定系统的关键资产和其发生故障的可能机率，变应急处理为主动预防； （5） 确定系统的中、短期运维及更新改造计划及财务管理计划。

附件二 供水管网压力管理简介

针对供水管网系统，在满足管网规定的服务压力前提下降低压力，可达到降低电耗，降低 供水成本的目的（电耗在供水成本中一般占有30-40%左右的比例）。更重要的是，降低供水压力，或在不同供水区间，不同供水时段降低供水压力是目前国际上控制管网漏水损失的最有效方法（称作压力管理/Pressure Management）。不仅如此，对供水系统的“压力管理”还能有效地减少管网爆管事故发生的频率。研究资料表明：管网系统发生爆管的频率与系统内压力的三次方成正比。这意味着若将管内压力增加一倍则管网系统内发生爆管的频率将增至八倍。换句话说，在不影响系统正常供水的情况下减低供水压力能显著降低系统内发生爆管的频率。

通过对供水管网进行压力管理而降低管网漏损在英国和日本已有二十年的认识和实际操作 经验。但是，根据国际水协（IWA）资料，大多数国家（约70%）对这一认识和经验没有得到广泛认同和实施。究其原因，一是人们通常忽略了管网漏损与用户用水量不同，它是与供水压力紧密相关的；二是进行压力管理在管网漏损控制方面的效果难以定量准确评定。进入本世纪以来，国际水协大力提倡压力管理在管网漏损控制方面的应用，并介绍了许多成功经验，如在南非的Khyeletsia 取得日节约供水量24000 万立方米；在巴西圣保罗，结合安装减压阀等措施，节省漏损量达到260000 立方米/日。附图显示了某地进行压力管理前后所实测的供水量和压力变化数据。从图中可以看出，由于采取了压力管理，供水压力日变化不显著，而期间供水量则显著下减，达原供水量的24%。在用户日用水量没有太大变化的情况下，供水量的降低，表明减少了供水管网中的漏水损失。

实施压力管理前后的日压力变化 实施压力管理前后的日供水量变化通过压力管理降低管网

中漏水损耗，可用下面水力学原理加以解释。对于有压孔流，一般 有：

Q=Ca*A*(2gP)0.5

式中，Q为漏损量，Ca为流量系数，P为供水压力，若假定压力管理前后的漏损量为Q0和 Q1，则一般地有：

指数N1，根据实验资料在0.5~1.5 中取值。对金属管N1=0.5，在管网结点处和对非金属管道， N1可达1.5。由上式可推知，若压力降低20%，则漏损量可降低20%以上（以日本用平均值N1=1.15

为例，如附图示）。

一般地，压力管理的实施可归结为下面几点： ", 通过管网压力监测资料和管网模型，确定各区域的最优供水压力； ", 在各压力分区安装减压阀（PRV）等进出水控制设施，控制区间压力； ", 通过水泵或水塔调节供水压力； ", 供水压力的监控。

杰亚公司基于WaterNet 的压力管理模

块提供了在当前供水条件下确定区间最优供水压力的功能。使用该模块，用户可以通过设立各种供水约束条件，如某一节点必须满足的指定供水压力，从而推求对某一供水区间的最优供水压力，即基于用水量时变化的日或周供水压力过程线。为供水生产、运行管理提供供水调度及调整供水压力方案，取得较佳的供水能耗及漏损控制效益。如图示，某一小区在当前供水情况下的进口供水压力日变化是35-38 米。通过压力管理模拟，在保证区间供水压力（如不低于国标的最小14 米）的情况下，可将区间压力降至全日26 米左右。降幅可达30%左右。这不仅可显著降低因增压引起的能耗，还可降低区间管网漏损率。

以一个日供水量50万吨的水司为例来看实施压力管理带来的效益：若水司现供水系统的日平均供水压力为30 米，实际漏失量与系统供水