北京市供水管網(wǎng)壓力精細(xì)化管理實(shí)現(xiàn)節(jié)水降耗

崔君樂，趙順萍，孫福強(qiáng)，周洪祿

(北京市自來水集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京100031)

北京市中心城區(qū)管網(wǎng)供水壓力處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域的占8%，超過經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域的占92%，這為實(shí)施供水管網(wǎng)壓力優(yōu)化提供了足夠的空間。為此，在充分考慮了地形標(biāo)高、水廠分布及供水能力、管網(wǎng)布局及供水壓力等基本因素后，提出了“大區(qū)控壓，小區(qū)計(jì)量”的精細(xì)化管理總體思路，通過應(yīng)用壓力控制技術(shù)和獨(dú)立計(jì)量區(qū)（DMA）技術(shù)，采取“分區(qū)調(diào)度、區(qū)域控壓、小區(qū)計(jì)量”三項(xiàng)具體措施，初步緩解了市區(qū)東部、北部地區(qū)供水管網(wǎng)運(yùn)行壓力偏高的狀況，同時(shí)減少了管網(wǎng)漏損，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗，每年節(jié)水量超過3 300萬噸（占全年總供水量的3.7%），節(jié)電量超過940萬度（占全年總耗電量的3.4%）。

1項(xiàng)目背景

北京市中心城區(qū)現(xiàn)有水源廠12座，調(diào)蓄水廠1座，年供水總量為9.2億噸，供水用戶320萬戶，供水服務(wù)面積為719平方公里，供水范圍東至通州新城，西至石景山魯谷，北到北清路、天通苑，南到亦莊開發(fā)區(qū)，供水管線總長近9 000 km，是國內(nèi)最大的獨(dú)立集中供水管網(wǎng)之一。

北京市城區(qū)位于山前地帶，呈現(xiàn)西北高、東南低的自然分布，中心城區(qū)地面標(biāo)高如圖1所示，西北地面高程為60 m，東南高程不足30 m，高差近30 m。由于中心城區(qū)供水水源主要分布在北部，因此城區(qū)主要水廠大部分集中于市區(qū)北部。

受水廠供水規(guī)模、半徑和地勢等因素的影響，中心城區(qū)管網(wǎng)供水壓力分布不均，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的壓力為21～25 m，大多數(shù)區(qū)域均高于此范圍，最高供水壓力達(dá)57 m左右，尤其是北部、東北部地區(qū)管網(wǎng)供水壓力較高,中心城區(qū)管網(wǎng)壓力分布如圖2所示。較高的供水管網(wǎng)壓力會導(dǎo)致用水量加大，管網(wǎng)滲漏水量增加，并容易發(fā)生管網(wǎng)破損事故，造成水資源的浪費(fèi)。

2工作思路

當(dāng)前，中心城區(qū)管網(wǎng)供水壓力處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域（21~25 m）的占8%，超過經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域的占92%，這為集團(tuán)實(shí)施供水管網(wǎng)壓力優(yōu)化提供了足夠的空間。

為此，集團(tuán)按照“確保供水需求，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行”的工作方針，在充分考慮了地形標(biāo)高、水廠分布及供水能力、管網(wǎng)布局及供水壓力等基本因素后，提出了“大區(qū)控壓，小區(qū)計(jì)量”的精細(xì)化管理總體思路，通過應(yīng)用壓力控制技術(shù)和獨(dú)立計(jì)量區(qū)（DMA）技術(shù)，采取“分區(qū)調(diào)度、區(qū)域控壓、小區(qū)計(jì)量”三項(xiàng)具體措施，實(shí)現(xiàn)“均衡市區(qū)管網(wǎng)壓力,降漏損、降能耗、增能力”的目的。

3主要做法及成效

3.1分區(qū)調(diào)度

分區(qū)調(diào)度是指結(jié)合水廠分布和自然地面高程，將現(xiàn)有中心城區(qū)供水管網(wǎng)劃分相對獨(dú)立的供水區(qū)域，根據(jù)各區(qū)域的特點(diǎn)分別實(shí)施供水調(diào)度，從而達(dá)到整個(gè)管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

2008年以來，自來水集團(tuán)對位于西部的田村山凈水廠、第三水廠、309水廠和位于東部的孫河水廠進(jìn)行改擴(kuò)建，提高供水能力為50萬噸/天，為分區(qū)調(diào)度提供了能力保障。之后對公主墳以西地面標(biāo)高為50~60 m的田村山凈水廠供水范圍,在西四環(huán)和公主墳地區(qū)配水干線上采取封閉措施，形成了相對獨(dú)立的西南部田村山供水區(qū)域，并采取相對獨(dú)立的供水調(diào)度，如圖3北京中心城區(qū)分區(qū)調(diào)度現(xiàn)狀示意圖所示，在確保該地區(qū)正常供水壓力的基礎(chǔ)上，水廠出廠水壓力從38 m降低到33 m，管網(wǎng)壓力保持在21~30 m左右。同時(shí)對中心城區(qū)壓力比較低的牛街地區(qū)進(jìn)行管網(wǎng)改造，消除了牛街等市區(qū)管網(wǎng)低壓區(qū)，在保證全市供水的基礎(chǔ)上，對中心城區(qū)的供水管網(wǎng)實(shí)施了壓力均衡控制措施：白天管網(wǎng)壓力平均降低1.5 m，夜間降低2 m,實(shí)現(xiàn)了“一張大網(wǎng)、兩個(gè)區(qū)域”供水調(diào)度，每年節(jié)水量超過2 600萬噸，節(jié)電量超過730萬度。

3.2區(qū)域控壓

區(qū)域控壓是指對供水量在(5~10)萬噸/天或相對獨(dú)立的地區(qū)，采取各項(xiàng)措施形成獨(dú)立的供水區(qū)域，并實(shí)施壓力調(diào)控。集團(tuán)對于相對獨(dú)立的望京、回龍觀、亦莊地區(qū)進(jìn)行了試點(diǎn)，如圖4北京市區(qū)配水管網(wǎng)壓力控制區(qū)分布圖所示，在此基礎(chǔ)上，對北苑和東部地區(qū)進(jìn)行區(qū)域壓力控制，取得了明顯成效。

①望京控壓區(qū)

望京地區(qū)日均用水量約為9.3萬噸，集團(tuán)在該區(qū)域采取了區(qū)域管網(wǎng)封閉技術(shù)措施，在區(qū)域供水管線進(jìn)口處安裝調(diào)流恒壓裝置，將供水壓力由分區(qū)控壓前的45 m下降到30～35 m之間，每年節(jié)水量超過430萬噸，節(jié)電量為130萬度。

②回龍觀控壓區(qū)

回龍觀地區(qū)為相對獨(dú)立的自然區(qū)域，日均用水量約為1.5萬噸，通過加裝壓力調(diào)控裝置，將供水壓力從37 m降為34 m，每年節(jié)水量超過20萬噸，節(jié)電量為6萬度。

③亦莊控壓區(qū)

大興亦莊地區(qū)為相對獨(dú)立的自然區(qū)域，日均用水量約為8.6萬噸，通過調(diào)節(jié)管網(wǎng)現(xiàn)有閥門，將供水壓力由調(diào)控前的31 m下降至27 m，每年節(jié)水量超過250萬噸，節(jié)電量75萬度。

3.3小區(qū)計(jì)量

小區(qū)計(jì)量是對5 000~10 000戶終端居民用戶，以獨(dú)立計(jì)量區(qū)（DMA）技術(shù)為管理手段(見圖5)。對供水管網(wǎng)進(jìn)行封閉，形成獨(dú)立的供水小區(qū)，在保證有效供水的基礎(chǔ)上，以21~25 m的供水壓力為控制節(jié)點(diǎn),在小區(qū)進(jìn)口加裝控壓閥和流量計(jì)，精準(zhǔn)管控小區(qū)供水壓力，實(shí)時(shí)監(jiān)測小區(qū)的用水量、管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，形成小區(qū)入口水量、樓門水量和居民戶內(nèi)水量的三級精細(xì)化管理模式，既能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修復(fù)管網(wǎng)漏損，減少水資源的流失，又能提高查表質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)竊水等違章用水行為，實(shí)現(xiàn)小區(qū)供水壓力和用水計(jì)量的精細(xì)化管理。

2012年，自來水集團(tuán)建立了寶盛里、馬連洼菊園、回龍觀七區(qū)等7處DMA試點(diǎn)區(qū)域，期間共發(fā)現(xiàn)并修復(fù)區(qū)域管網(wǎng)破損141處，每年節(jié)水量超過60萬噸，節(jié)電量為10萬度，小區(qū)漏失水平明顯下降。如2013年7月，工作人員發(fā)現(xiàn)回龍觀七區(qū)夜間最小流量比正常水平增加約10倍，通過精確定位，確認(rèn)并修復(fù)DN200管線破損1處，每年可減少水量流失約40萬噸。

4工作展望

自來水集團(tuán)將緊密圍繞“在少水中增水，在無水中生水”的工作方針，積極推進(jìn)中心城區(qū)供水管網(wǎng)壓力優(yōu)化工作進(jìn)度，不斷提高管網(wǎng)管理的精細(xì)化、科學(xué)化水平，提高首都供水安全保障度。

4.1形成管網(wǎng)“分區(qū)調(diào)度”的全覆蓋

在現(xiàn)有兩個(gè)大區(qū)分區(qū)調(diào)度的基礎(chǔ)上，結(jié)合郭公莊水廠和第十水廠建設(shè)，繼續(xù)推進(jìn)中心城區(qū)供水管網(wǎng)分區(qū)調(diào)度工作，逐步形成完善的中部、東部、西北部、西南部及北部等五大分區(qū)調(diào)度區(qū)域，北京市中心城區(qū)分區(qū)調(diào)度規(guī)劃如圖6所示，實(shí)現(xiàn)供水壓力經(jīng)濟(jì)合理調(diào)度運(yùn)行。

4.2形成管網(wǎng)“區(qū)域控壓”綜合管理體系

積極總結(jié)和分析前期試點(diǎn)工作取得的成功經(jīng)驗(yàn)，首先推進(jìn)35 m以上的北五環(huán)與北六環(huán)間、東北四環(huán)與東北五環(huán)間等區(qū)域壓力控制工作；其次逐步試點(diǎn)中心城區(qū)四環(huán)以內(nèi)壓力35~45 m之間的區(qū)域壓力控制，形成管網(wǎng)區(qū)域壓力控制的綜合管理體系。

4.3形成“小區(qū)計(jì)量”的規(guī)模效益

在試點(diǎn)的基礎(chǔ)上，集團(tuán)對小區(qū)計(jì)量管理模式進(jìn)行認(rèn)真研究，最終將管網(wǎng)終端用戶劃分成600余個(gè)獨(dú)立計(jì)量區(qū)域，計(jì)劃利用5年時(shí)間，完成上述獨(dú)立計(jì)量區(qū)域的建設(shè)推廣工作，形成“小區(qū)計(jì)量”的規(guī)模效益。上述措施完成后，力爭實(shí)現(xiàn)節(jié)水量為9 000萬噸/年，節(jié)電量為3 000萬度/年。

參考文獻(xiàn)略

（本文發(fā)表于中國給水排水雜志2014年第20期：北京市供水管網(wǎng)壓力精細(xì)化管理實(shí)現(xiàn)節(jié)水降耗）

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