1背景介绍
1.1公司概况
嘉定自来水有限公司始建于1961年,目前,拥有4座净水厂、1座源水厂、2座加压泵站,供水能力达57万m3/d,供水范围达400多km2,供水管网总长度为1300多km。2005年实行集约化供水以来,全面关闭乡镇水厂,实现“一地取水,一网供水”的格局,归并了马陆、方泰、娄塘、朱桥、唐行、曹王六家镇水厂,还对黄渡、封浜、外岗、望新四家镇水厂供应馈水。先后改建了马陆、嘉定新城伊宁路泵站,同时推进管网建设和改造工程。公司所属水厂等具体位置分布如图1所示。
1.2分区和漏损概况
通过两年的分区建设,已经建成一级和三级DMA体系,同时建成覆盖全区的DMA分区计量漏损管控系统平台,完成对区域内供水基础设施的监控,评估各区域内管网漏损状况,监督供水企业进行管网漏损控制作业,降低产销差,合理利用水资源，配合GIS系统,指导供水企业完善区域内供水管网建设,提升对于建成管道的维护管理业务能力。促进供水管理工作由被动向主动、静态向动态、粗放向精细、无序向规范转变,提高管理的精细化、信息化、现代化、智慧化水平。为了响应加强上海特大城市“精细化”管理要求,需要在现有信息化的基础上,构建水务信息化新工具。分区DMA计量管理系统基于远传水表、流量计、压力计等物联网监测的基础上,实现DMA分区用水及水资源的监控监管,达到精细化管理的目的。智慧水务的建设,尽可能地实现水务相关数据读取、分析、应用,降低一线水务人员的工作量,减少人工成本支出,从而提升企业整个业务水平及企业的的收益率。本项目是控制供水管网漏损率、加强区域节水能力、提高城镇用水效率,实现精细化管理所必不可少的一个组成部分,是上级政策和区域发展提出的双重要求。为完善供水管网布局,改善区域供水水质,持续推进集约化供水,建设节水型社会具有重要意义。
2分区实施和应用探讨
2.1分区规划和实施
以管网水力模型的为基础,对DMA规划区域内的管线水力情况进行区域模拟和对整个管网进行整体模拟,从而直观地了解DMA分区方案下管网的水力状态。利用管网模型指导嘉定分区规划,在基础数据调研和分析的基础上,提出初步的规划方案,再根据现场踏勘调研情况,对初步规划方案进行不断修正,同时应用水力模型进行详细的管网运行各工况分析,验证和确定全区分区仪表安装方案,节约了25%的硬件投资;同时,从分区的角度梳理了营业收费和监测系统,做到产销计量;经过两年,根据分区方案配套已经初步建成一级分区计量,已见成效。通过水力模型模拟计算,可以清楚地了解各个区块的边界管线的管道流量、流速,以及边界压力等情况。根据模拟的管道流量,初步确定哪些管线流量小可以关闭,哪些管线水流和所安装流量计口径不匹配需要更换流量计等情况。根据嘉定现有的行政区域划分、日常管理、地理边界、管道拓扑结构、厂站供水范围以及水力状态情况,初步将一级分区划分为9个区域。对一级分区方案(见图2)的评估分析,可以确定一级分区后,管网水力状态基本保持不变,能满足供水压力、应急消防用的需求。
2.2漏损系统建设
为了能够统一管理各水表厂商和平台的数据及信息,需要建立一个能够实现数据的集成和管理,完成从数据的采集、数据的格式化、数据的传输、数据的存储、数据的输出、系统扩展和保障等一系列的功能的平台。通过平台对接入的设备表具进行统一管理,包括:设备基本信息、营业表卡信息、设备变更信息及运维信息等。主要功能如下:(1)多源数据接入与集成。包括:流量计、远传水表、二次供水数据、边界馈水流量计、在线小区总表、远传特征户表、用户营收数据、历史漏爆管数据、干预管理数据等多源数据接入,并对相关数据进行有效组织、展示和管理。(2)管网运行情况监控与处理。包括对设备、区块、账务、漏损等运行异常情况的监控与预报警,及时做出相应干预并对干预进行管理。(3)漏损分析与管网运行分析。自动对管网运行异常情况进行分析和报警,并各区块漏损情况进行分析,并给出干预建议,如:区块控压、管线更新或修复、水表更换、查漏检漏等。(4)报表管理。细化各区域水表清单,自动统计嘉定各个区块的日供水量、漏损率等相关漏损指标,生成统计报表,分析夜间最小流量,指导漏损管理与控制工作,降低产销差。并可根据水司各部门需求,提供相应的定制报表。(5)最小夜间流量分析。对某个独立计量区域(DMA)的夜间流量进行分析,从而评估出该独立计量区域的实际漏损情况。采用了经验法和比较法相互结合的方法,保证分析的准确性。(6)DMA分区法应用。把一个开放的供水管网分割成一些较小的、较易于管理的区域或检漏区域,DMA分区法是目前国际公认的最好的实践方式。它使供水企业更好的了解管网,以便分析问题区域的压力与流量。建立DMA的准则包括流量计的数量,DMA区域的边界情况等。
2.3漏损系统应用
2.3.1漏损管理思路实现供水管网分区计量精细化管理的基础,是管网漏损分析的前置工作,只有通过增添计量设备、关闭管道阀门等措施,完成对供水管网划分为封闭的若干区域的工作,对各分区进行漏损分析,才能开展有针对性的检漏工作。DMA分区计量的核心是对供水管网划分出封闭的供水区域,对每一个划分出来的封闭区域,根据其用户用水情况,边界流量计计量的供水情况,区域内压力表的监测数据,经过科学的方法分析,确定该区域内供水管网的整体漏损情况,同时对比同级不同分区的管网漏损情况,有重点的对各分区开展管网检漏维护工作,进而实现管网的精细化管理,降低管网漏损率。在对供水管网实现了区域划分之后,对区域内的供水情况,售水情况,用户用水情况,甚至供水管网压力平衡情况进行合理的统计分析,才能明确掌握分区内供水情况,管网漏损情况,而供水管网中监测设备上传数据、营收抄表录入数据、以及日常运行过程中产生的各类数据统计、整理、分析。同时对于分析结果需要有合理、科学、有效的展示方式,便于相关人员查看了解详情,最后还需要有一定的手段辅助管网检漏人员进行管网检漏维护工作。2.3.2精细化分析与应用区域与表册对应关系是否一致小区:现场重新考察小区的用户数,包含IC卡,远传居民表,人工抄表用户,店铺等基础信息核实。区域封闭性:依据考核表的流向,重新进行分区。小区内部管线存在漏水情况:实地进行考察现场是否存在漏水偷水现象。设备异常:重点关注该设备的数据情况,是否经常出现断数据或计量不准确等现象。抄表周期异常:查看现场的小区现状,看能否调整抄表周期,避免一个小区出现两种或多种不同的抄表周期,让售水量在不同的维度,影响产销差计算。水量没有完全抄收:核实该小区的用户数和表数,查看小区的用户是否都有对应的开账或IC卡的充值记录信息。(1)营收表具和区域对应关系。系统建设前期,营收表具按照管理区域进行分类,实际需要按照计量分区进行整理,为了获得该信息,营收抄表增加了抄表位置,到场自动根据抄表位置进行记录并返回系统,再有业务系统和地理区域进行匹配,自动挂接所属于区域,通过该操作,节约了人工匹配的工作量。(2)DMA区域和表册对应关系。漏损系统接入小区数据,并将营收中表册的数据推送到漏损系统中,将表册和DMA小区进行关联,按照营业所小区整理,扎口管理所审核和使用,通过系统进行分析,发现问题反向分析定位,进行漏损指导。(3)设备运行状态综览。监测系统中设备(流量、压力、夜间流量等)的运行情况,进行综合分析及处理;并利用所监测到的数据,对设备运行的异常情况,进行报警,包括对数据的异常情况。通过区域数据分析,发现设备安装异常,如:设备方向装反,设备安装位置易受到外界情况干扰等,也可以发现设备本身异常,如:设备计量不准确等。(4)IC卡水量分析。某分区产销差大,主要是因为该区域有很多预付费水表,区域的真实售水量数据难以统计,建议在有条件的情况下逐步更换预付费水表,同时在预付费小区总管加装远传总表,便于了解各个小区的真实供水量,分析管网可能存在的漏点位置,进一步降低区域产销差。在当前不能获取用水量的情况下,采用相对计算方式进行了折算,使产销差更接近真实情况,从而进一步反应产销差相关问题。
3漏损系统应用成果
3.1精确到日产销差,结合夜间流量及用水规模指导检漏
对区域流量异常(偏大、偏小等)变化,及时查找原因,分析可能存在的问题或漏点等情况、以及流量计数据异常,及时安排外业人员现场核实处理。同时实时了解流量计的运行情况,做好流量计设备的维护管理工作。
3.2及时发现突发漏点
及时发现突发漏点,极大地缩短发现漏水的时间,实现漏点快速定位。总的漏水时间可以划分为3个区间,分别称为发现、定位和修复。实施DMA管理可快速发现漏水存在的区域,缩短发现漏水的时间,指导检漏人员的漏水检测工作,做到有目的、有重点的进行漏水检测。依据在线监测水损数据,不断设定新的水损控制目标,由于DMA是实时在线水损监测控制系统,所以,可以不断根据新的水损水平,设置和调整控制水损的目标,这样就能有计划,有步骤地达到企业或国家要求的水损控制水平。
3.3形成专人负责管网漏损控制工作
统计评估各个区块产销差情况,制定各个区块产销差控制指标,以及接下来的漏损管控工作方向和重点内容。主要职责是协调水司相关职能部门,如:信息(漏爆管、检漏、管线修复等)收集,监测信息异常工单派发与反馈,漏损(日,周,月,年)与异常报表等。协调职能部门现场核实原因,及时采取干预非常明显,污染物峰值浓度由400mg/L降至不足200mg/L,见图5。而随着降雨增大,未受控制的径流量增大,低影响措施的水质改善作用逐步降低。
4结论与意义
通过数值模拟设计的LID方案,从两种评估结果来看,多年降雨尺度下的平均径流总量控制率(74%)和日降雨尺度下的年径流总量控制率(75%),均超过区域制定的年径流总量控制率目标(72%)。水质方面,在30.55mm日降雨(72%年径流总量控制率)条件下,由于大部分的径流被各类低影响措施控制,因而污染物的累积量相应较小,削减效果较好。而当日降雨量超过41mm时,削减率将低于径流污染削减率目标值54%。本研究意义在于利用数值模拟可以合理布置并设计LID设施,海绵城市建设前,可以为每个地块开发类似的海绵城市评估模型。若应用在项目规划阶段,可以做到合理布局LID设施;若应用在设计阶段,可以量化区域内实行海绵城市建设的具体问题,设计部门可以根据模拟结果调整分区内LID设施;在各阶段为决策提供参考依据,为设计提供指导手段。
作者:侯金霞 严国 单位:上海三高计算机中心股份有限公司 上海市嘉定自来水有限公司
