摘 要 介紹上海市供水管網(wǎng)分區(qū)計(jì)量管理系統(tǒng)在搭建、使用、分析、輔助管理過程中的技術(shù)與應(yīng)用。在借鑒國內(nèi)外成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,2015年上海城投水務(wù)供水分公司根據(jù)自身運(yùn)營管理特點(diǎn),設(shè)計(jì)實(shí)施搭建了符合上海供水管網(wǎng)特點(diǎn)的計(jì)量分區(qū)系統(tǒng)。將分區(qū)管理融入日常作業(yè),實(shí)現(xiàn)了物理分區(qū)與管理分區(qū)相對應(yīng),并建立相應(yīng)的考核和激勵(lì)機(jī)制,結(jié)合區(qū)域流量計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控并及時(shí)分析,從而快速發(fā)現(xiàn)并處理管網(wǎng)異常,達(dá)到持續(xù)改善管網(wǎng)漏損現(xiàn)狀、降低產(chǎn)銷差的目的,給供水企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)收益與社會(huì)效益的同時(shí),激發(fā)了傳統(tǒng)行業(yè)的新活力。
國家“十三五”規(guī)劃綱要明確提出實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度,“以水定產(chǎn)、以水定城,建設(shè)節(jié)水型社會(huì)”等要求。其中,在城鎮(zhèn)節(jié)水領(lǐng)域,要求加強(qiáng)城鎮(zhèn)節(jié)水,提高城鎮(zhèn)生活用水效率。完善供水管網(wǎng)檢漏制度,通過供水管網(wǎng)獨(dú)立分區(qū)計(jì)量(DMA)和水平衡測試等方式,加強(qiáng)漏損控制管理,在漏損嚴(yán)重或缺水城市開展供水管網(wǎng)DMA管理示范工程。
實(shí)施分區(qū)計(jì)量也是目前最有效的控制市政管網(wǎng)漏損方法之一,將大規(guī)模供水管網(wǎng)分成幾個(gè)到幾十個(gè)不等的區(qū)域進(jìn)行分區(qū)管理并分區(qū)考核,每個(gè)區(qū)域的進(jìn)水口和出水口安裝流量儀,通過在線監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的分析,從而快速而精確地定量各個(gè)分區(qū)的泄漏水平,同時(shí)根據(jù)不斷更新的水損水平,設(shè)定和調(diào)整控制水損的目標(biāo)和方式,從而持續(xù)穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)水損控制目標(biāo)。
上海市供水企業(yè)具有130多年的供水歷史,日均供水量超過400萬m3/d。為順應(yīng)水務(wù)行業(yè)發(fā)展趨勢,立足于專業(yè)化供水服務(wù)動(dòng)能定位,把握整合關(guān)鍵機(jī)遇,以信息化物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ),創(chuàng)新產(chǎn)銷差管理模式。通過建立區(qū)域化、區(qū)塊化、管網(wǎng)社區(qū)化的分級階層化管理架構(gòu),實(shí)現(xiàn)計(jì)量區(qū)域與服務(wù)管理區(qū)域相結(jié)合的分區(qū)計(jì)量體系,為有效控制管網(wǎng)漏損提供有力保障,提升了管網(wǎng)管理水平,帶動(dòng)了對外服務(wù)和企業(yè)業(yè)績的提升。本文對實(shí)施過程中的幾個(gè)關(guān)鍵要素進(jìn)行了介紹。
1 管網(wǎng)分區(qū)原則
我國城市的供水管網(wǎng)以環(huán)狀居多,進(jìn)行管網(wǎng)分區(qū)劃分是一項(xiàng)精細(xì)而復(fù)雜的工作,需要對現(xiàn)狀管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和水力狀況進(jìn)行深入地調(diào)研和了解。如果分區(qū)劃分不合理,則極易造成水質(zhì)和水壓方面的供水安全問題。
在實(shí)施過程中,滿足保障供水安全和管理上便利性的同時(shí),需兼顧管網(wǎng)本身的拓?fù)涮匦裕m應(yīng)各區(qū)域內(nèi)相應(yīng)的供水模式。通過對各區(qū)域內(nèi)供水面積、管線長度、水表數(shù)、高峰期日均供水量的充分調(diào)研,結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)成功經(jīng)驗(yàn),綜合考慮了以下其他幾個(gè)要素。
1、1 自然地理?xiàng)l件便利原則
充分考慮利用供水管網(wǎng)范圍內(nèi)的天然屏障或城市建設(shè)中形成的屏障,如河道、鐵路、高架、主干道等地理特征作為分界線。
1、2 適應(yīng)供水管網(wǎng)特性
進(jìn)行二級計(jì)量區(qū)域劃分時(shí),盡量考慮現(xiàn)有管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、供水加壓能力、區(qū)域內(nèi)供水規(guī)模及類型等,保持區(qū)域管網(wǎng)完整性,均衡地勢差,合理劃分區(qū)域邊界,盡量將區(qū)域分界線劃分在供水主管關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上,減少管線改造工程。
1、3 現(xiàn)場實(shí)施安裝的便利性
優(yōu)先考慮將現(xiàn)場環(huán)境方便安裝流量計(jì)的地段作為區(qū)域分界線;在規(guī)劃過程中,分區(qū)流量計(jì)數(shù)量越少則實(shí)施費(fèi)用和管理費(fèi)用就越少,同時(shí)流量計(jì)本身誤差對分區(qū)計(jì)量的影響也越小。
1、4 閥門的封閉與安全供水
在分區(qū)規(guī)劃的過程中,雖然可以通過適當(dāng)關(guān)閉分界閥門,以形成獨(dú)立的供水區(qū)域,但是在條件允許的情況下,則應(yīng)盡可能采用安裝流量儀表的方式來實(shí)施分區(qū),避免因關(guān)閉閥門進(jìn)行分區(qū)引起壓力降低,無法確保安全供水和水質(zhì)保障。上海城投水務(wù)供水分公司的供水區(qū)域總面積較大、人口眾多、人口密度大、管線較長,以環(huán)狀管網(wǎng)為主并且建設(shè)年限較長。在設(shè)計(jì)多級分區(qū)的邊界劃分時(shí),應(yīng)該在充分考慮供水安全、水質(zhì)水齡、保障居民水壓的基礎(chǔ)上,綜合行政區(qū)塊等邊界特征進(jìn)行分區(qū)。
為方便日后長期運(yùn)營管理,參照上海市行政區(qū)為藍(lán)本進(jìn)行分割,達(dá)到區(qū)域管理和地方區(qū)政府間工作協(xié)調(diào)的便利,同時(shí)考慮到各區(qū)域管轄管網(wǎng)規(guī)模,對部分小的行政區(qū)適當(dāng)合并,從而建立起11個(gè)相對封閉的一級分區(qū),如圖1所示。
兼顧上述原則,截至2017年3月供水分公司已安裝228只一級邊界流量儀。將整個(gè)區(qū)域劃分成11個(gè)一級分區(qū),基本做到了管線長度、水表數(shù)的均衡,并對每個(gè)一級分區(qū)再劃分成了3~4個(gè)二級分區(qū),總共形成36個(gè)二級分區(qū)。實(shí)施過程中,市中心區(qū)域根據(jù)其地理特征,利用市政道路、河道等進(jìn)行劃分,形成3~4個(gè)二級分區(qū);城鄉(xiāng)結(jié)合區(qū)域的二級分區(qū),基本按照行政鎮(zhèn)進(jìn)行劃分,同時(shí)兼顧分區(qū)邊界主干道的實(shí)際情況,形成3~4個(gè)二級分區(qū)。
2、區(qū)域流量儀表的選型
分區(qū)流量儀表的選型問題是這些年隨著自來水公司分區(qū)計(jì)量體系的推進(jìn),表務(wù)工作面臨的一個(gè)新問題。很少有專門針對校核表選型適用性的對比數(shù)據(jù)和試驗(yàn)。不少水司開展了校核表串聯(lián)對比試驗(yàn)進(jìn)行相應(yīng)的選型。校核表的選型主要有以下幾個(gè)核心問題需要提醒表務(wù)工作者注意。
2、1 穩(wěn)定性好、計(jì)量精度較高的流量計(jì)
有可靠的穩(wěn)定性和較高精度的測量設(shè)備是保證分區(qū)分級計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可信、可核、公平、公正的硬件基礎(chǔ)。
2、2 能記錄多種測量數(shù)據(jù),并能將數(shù)據(jù)無線遠(yuǎn)傳
計(jì)量儀表測得的數(shù)據(jù)應(yīng)被實(shí)時(shí)獲準(zhǔn)實(shí)時(shí)傳送到后臺(tái)管理軟件并做出分析,無線數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳模塊是把散布在廣大面積內(nèi)、數(shù)據(jù)眾多的計(jì)量儀表所測數(shù)據(jù)匯總至管理平臺(tái)最有效的通訊工具。
2、3 安裝施工便捷,便于維護(hù)操作
在中心供水區(qū)域?qū)嵤┓謪^(qū)任務(wù)重、時(shí)間緊,前期的物探準(zhǔn)確性、測量點(diǎn)是否具備施工條件、斷水施工是否影響正常供水服務(wù)、掘路執(zhí)照和市電供電的申請難度、多部門的聯(lián)動(dòng)協(xié)調(diào)等都會(huì)加大施工難度,從而拖延施工進(jìn)度。應(yīng)當(dāng)綜合考慮施工難度及進(jìn)度等因素,靈活選用。
2、4 售后服務(wù)有保障
對在線設(shè)備的日常維護(hù),定期計(jì)量標(biāo)定;對損壞設(shè)備的維修是保證測量數(shù)據(jù)連續(xù)、準(zhǔn)確可靠的重要手段之一。
雖然安裝管段式電磁流量儀表的投入成本較高,施工周期相對較長,但該儀表的計(jì)量精度高且穩(wěn)定性強(qiáng),安裝完成后數(shù)據(jù)立即被日常管理應(yīng)用,省卻了精度校核和二次整改等麻煩。
根據(jù)上述選型原則,綜合考慮計(jì)量精度、設(shè)備成本、運(yùn)行成本、施工成本等因素,所有口徑均選用
管段式電磁流量計(jì)。其中,在DN300及以下口徑選用國產(chǎn)品牌電池供電管道式電磁水表,其全直通結(jié)構(gòu),水損小,且無需市電供電,能達(dá)到免直管段條件下精度保障,安裝施工更便捷;出廠時(shí)通過實(shí)流標(biāo)定,無需現(xiàn)場校準(zhǔn),避免了因安裝施工造成計(jì)量偏差;通過了上海市水表強(qiáng)制檢定站的檢定,計(jì)量準(zhǔn)確,長期穩(wěn)定可靠,便于今后統(tǒng)一管理;擁有高效的數(shù)據(jù)保障服務(wù)團(tuán)隊(duì),確保了長期運(yùn)營維護(hù)。在DN500~DN2000口徑區(qū)段則選用進(jìn)口品牌220V市電供電管道式電磁流量計(jì),該流量計(jì)也是在國內(nèi)普遍、長期采用的流量計(jì)產(chǎn)品,質(zhì)量可靠、穩(wěn)定;在本地區(qū)擁有生產(chǎn)基地,維護(hù)、零配件提供有保障;市電供電、信號采集和傳送有保障;可以定制特殊規(guī)格的信號線應(yīng)用于不同的現(xiàn)場。
3、分區(qū)實(shí)施后的管理與運(yùn)營
建立大規(guī)模供水管網(wǎng)分級分區(qū)計(jì)量結(jié)構(gòu),通過專業(yè)化、區(qū)域化、區(qū)塊化、網(wǎng)格社區(qū)化分級管理的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng),目的是要形成權(quán)責(zé)分明、監(jiān)管有力、管理高效、措施有效、服務(wù)快捷的工作格局。
3、1 分區(qū)計(jì)量的管理與服務(wù)管理
在實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)分區(qū)的同時(shí),也需要建立分級分區(qū)計(jì)量相對應(yīng)的管理機(jī)制。供水分公司將計(jì)量區(qū)域與服務(wù)管理區(qū)域相統(tǒng)一,從體制上體現(xiàn)分區(qū)計(jì)量管理。區(qū)域化體現(xiàn)在11個(gè)一級分區(qū)相應(yīng)地成立了11個(gè)供水管理所,區(qū)塊化體現(xiàn)在每個(gè)供水管理所劃分成3~4個(gè)供水管理站,共形成36個(gè)供水管理站。在保持不過多地將原有工作流程與現(xiàn)有工作分割的基礎(chǔ)上,將區(qū)域內(nèi)管網(wǎng)管理、管網(wǎng)養(yǎng)護(hù)維修、營業(yè)收費(fèi)、二次供水設(shè)施管理等工作幾位一體,人力、物力、財(cái)力進(jìn)行對應(yīng)分配,管理目標(biāo)明確,分區(qū)責(zé)任到人。形成供水分區(qū)分級公司考核供水管理所,供水管理所考核供水管理站,站里設(shè)小區(qū)校對照表,層層考核的管理體制。從而有效地解決產(chǎn)銷差區(qū)域、區(qū)塊管理上的權(quán)責(zé)理不清的問題。
分區(qū)計(jì)量是管網(wǎng)運(yùn)行管理的一種較為有效的方法之一。從管理角度可以獲得每個(gè)分區(qū)的計(jì)量信息,用于企業(yè)計(jì)量、壓力、營銷、財(cái)務(wù)和運(yùn)行管理;從技術(shù)角度可以利用其計(jì)量數(shù)據(jù)來分析判斷這個(gè)分區(qū)的產(chǎn)銷差量或管網(wǎng)無收益水量(NRW),通過階段性數(shù)據(jù)變化后的分析,快速研究控制和降低NRW的各種舉措,包括指導(dǎo)漏損控制等,使得管網(wǎng)管理更有針對性。
3、2 分區(qū)計(jì)量管理與小區(qū)DMA實(shí)施
通過區(qū)域化、區(qū)塊化兩級分區(qū)可以從宏觀上了解各區(qū)塊內(nèi)的產(chǎn)銷差情況,但無法實(shí)現(xiàn)對泄露更精細(xì)化的控制。在資金有限的情況下,根據(jù)供水分公司內(nèi)的實(shí)際情況,將小區(qū)作為最末級的分區(qū),安裝小區(qū)考核表,監(jiān)控夜間最小流量是一種經(jīng)濟(jì)高效的監(jiān)控產(chǎn)銷差方法。大量國內(nèi)的相關(guān)案例和數(shù)據(jù)表明,小區(qū)內(nèi)小口徑管道是漏損的主要原因。
供水分公司轄區(qū)內(nèi)有8000多個(gè)小區(qū),并對部分小區(qū)安裝遠(yuǎn)傳考核表,只有重點(diǎn)管理好這些DMA的夜間最小流量,才能真正高效地完成考核任務(wù)和指標(biāo)。
為充分利用好考核表具,供水分公司搭建了遠(yuǎn)傳表管理平臺(tái),通過監(jiān)控夜間最小流量,及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏損,減少管道漏損。以政府路61弄1~13號的小區(qū)為例,內(nèi)裝表數(shù)為189,小區(qū)管網(wǎng)材質(zhì)為鑄鐵管。在遠(yuǎn)傳表管理平臺(tái)上,相關(guān)工作人員發(fā)現(xiàn)該小區(qū)的最小夜間流量較大,為13t/h,如圖2所示。
對小區(qū)進(jìn)行排查,發(fā)現(xiàn)其二次供水舊立管漏水,通過與居民協(xié)調(diào)水表外移,廢除舊立管,最小夜間流量降為0,從而解決漏損問題。修漏前后的數(shù)據(jù)如表1所示,減少漏損水量312t/d,總分表差額降為630t,差額率為14%,仍存在表具計(jì)量誤差或抄表質(zhì)量等表觀漏損。
同樣的方法,發(fā)現(xiàn)了逸仙路 1230 弄小區(qū)街坊管3 個(gè) 2 寸的漏點(diǎn),并進(jìn)行修復(fù),減少漏損水量1 005 t/ d ,其考核表數(shù)據(jù)如圖 3 所示,修漏前后數(shù)據(jù)對比如表 2 所示。
3 3 區(qū)域計(jì)量的考核與機(jī)制因地制宜
通過分區(qū)計(jì)量構(gòu)建區(qū)域化、區(qū)塊化管理的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),層層考核,層層負(fù)責(zé),明確了產(chǎn)銷差的責(zé)權(quán)。但是,不同區(qū)域間的產(chǎn)銷差控制難度是不同的,如何才能合理地指定考核指標(biāo),調(diào)動(dòng)員工積極性,達(dá)成降低產(chǎn)銷差的目的,充分認(rèn)識(shí)影響不同區(qū)域產(chǎn)銷差考核指標(biāo)的幾個(gè)因素很有必要,如下:
( 1 ) 區(qū)域內(nèi)用水性質(zhì)的不同,居民和非居民的比例差異;
( 2 ) 中心城區(qū)與非主城區(qū)有所不同,水廠所在地的區(qū)域考核也有所不同;
( 3 ) 饋水(總表)供應(yīng)量的規(guī)模大小, DMA 小區(qū)覆蓋率的比例差異;
( 4 ) 管網(wǎng)長度、平均管齡不同的區(qū)域,指標(biāo)也會(huì)有所調(diào)整。
經(jīng)過兩年的努力,分區(qū)計(jì)量管理已初見成效,2015年、2016 年供水分公司產(chǎn)銷差共下降了 5 個(gè)百分點(diǎn),達(dá)到預(yù)期效果。
4 結(jié)論
分區(qū)的實(shí)施是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,不僅涉及前期大量數(shù)據(jù)的調(diào)研、管網(wǎng)分區(qū)方案的制定、流量計(jì)的選型和實(shí)施安裝,最重要的還是在于實(shí)施建設(shè)完成后的長效運(yùn)營管理。 通過將計(jì)量區(qū)域與服務(wù)管理相統(tǒng)一,各層級責(zé)任到人,并因地制宜地建立各分區(qū)相適應(yīng)的績效管理考核指標(biāo),加大力度實(shí)施小區(qū)分區(qū)計(jì)量,才能真正帶來效益。