張土喬，邵煜*

（浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院，杭州 310058）

“國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃”

城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏損監(jiān)測與控制技術(shù)及應(yīng)用

張土喬，邵煜*

（浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院，杭州 310058）

圖1 項(xiàng)目技術(shù)路線圖

中國近年城市供水管網(wǎng)平均產(chǎn)銷差率達(dá)到17.9%左右，部分城市甚至超過25%，全年漏損量相當(dāng)于南水北調(diào)中線工程全年調(diào)水量。如何有效控制漏損，提高供水效率是社會(huì)發(fā)展迫切需要解決的問題。但目前國內(nèi)外針對(duì)供水管網(wǎng)漏損監(jiān)測與控制仍未能形成標(biāo)準(zhǔn)化和體系化的理論、技術(shù)及裝備，尤其是我國城鎮(zhèn)化發(fā)展水平參差不齊，管網(wǎng)漏損形態(tài)與主導(dǎo)因素各異，導(dǎo)致管網(wǎng)漏損監(jiān)測與控制在很長時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)以人工被動(dòng)檢漏為主、技術(shù)措施分散、普遍缺乏先進(jìn)理論指導(dǎo)、核心設(shè)備依賴進(jìn)口、技術(shù)體系不完善等現(xiàn)狀問題。為解決城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏損監(jiān)測與控制的技術(shù)問題，2016年7月，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“水資源高效開發(fā)利用”重點(diǎn)專項(xiàng)“城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏損監(jiān)測與控制技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目正式啟動(dòng)。項(xiàng)目技術(shù)路線（如圖1所示）為：以智慧化漏損控制為核心目標(biāo)，以智能數(shù)據(jù)分析與診斷（軟件）和智能設(shè)備監(jiān)測與控制（硬件）為兩大核心手段，借鑒重大疾病檢測→診斷→治療→控制→康復(fù)的全過程技術(shù)體系，突破供水管網(wǎng)的漏損監(jiān)測預(yù)警→漏損區(qū)域識(shí)別→漏點(diǎn)精確定位→背景漏損控制→持續(xù)健康管理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的核心技術(shù)和設(shè)備，形成管網(wǎng)漏損問題的全流程診斷控制技術(shù)體系。

該項(xiàng)目由浙江大學(xué)主持，同濟(jì)大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、湖南大學(xué)、中國計(jì)量大學(xué)、中國水利水電科學(xué)研究院、南方閥門股份有限公司、珠華水工業(yè)科技開發(fā)有限公司、杭州綠潔水務(wù)科技公司、廣州市自來水公司、杭州市水務(wù)集團(tuán)、衡陽市水務(wù)集團(tuán)、浙江云和縣供排水公司等13家單位共同參與，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人為張土喬教授，開展時(shí)間為2016年7月至2020年12月，專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)2700萬元。項(xiàng)目圍繞目前城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏損探測精度差、漏損控制技術(shù)粗放和效率低下的問題，重點(diǎn)突破漏損監(jiān)測預(yù)警、主動(dòng)控漏、精準(zhǔn)定位、壓力管理、優(yōu)化維護(hù)、平臺(tái)研發(fā)6個(gè)方面的技術(shù)難題，擬開展以下研究：

（1）城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏損監(jiān)測預(yù)警技術(shù)與設(shè)備研發(fā)

開展供水管網(wǎng)漏損監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化布局研究。研究確定各類監(jiān)測設(shè)備及其組合對(duì)于管網(wǎng)漏損監(jiān)測的效能，優(yōu)化監(jiān)測點(diǎn)位置和數(shù)量，提出監(jiān)測設(shè)備選型與優(yōu)化布置指導(dǎo)原則；研發(fā)供水管網(wǎng)滲漏與爆管監(jiān)測與預(yù)警平臺(tái)。構(gòu)建管網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)偵測異常事件，提取漏損與爆管特征，對(duì)突發(fā)漏損和爆管進(jìn)行預(yù)警。

（2）城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏點(diǎn)輔助定位技術(shù)及設(shè)備研發(fā)

研發(fā)基于瞬變流的漏損定位技術(shù)及設(shè)備。重點(diǎn)研究利用瞬態(tài)壓力波在漏損管網(wǎng)中的時(shí)頻特征與衰減規(guī)律定位漏損點(diǎn)，開發(fā)低強(qiáng)度瞬變流動(dòng)激發(fā)器、復(fù)雜管網(wǎng)瞬變流漏損拾取器等設(shè)備；研發(fā)基于光纖傳感的漏損定位技術(shù)及設(shè)備。研發(fā)基于振動(dòng)噪音信號(hào)的漏損定位技術(shù)及設(shè)備。通過多種信號(hào)融合，改進(jìn)傳統(tǒng)的基于振動(dòng)噪音單信號(hào)定位漏損的精度和效率，研發(fā)便攜式多探頭漏損定位儀。

（3）面向漏失控制的城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)壓力管理技術(shù)研究

開展面向漏失控制的城鎮(zhèn)供水系統(tǒng)供水壓力優(yōu)化調(diào)控研究。通過供水泵站、二次泵站、閥門聯(lián)調(diào)聯(lián)控技術(shù)和必要的管網(wǎng)局部改建方案，動(dòng)態(tài)優(yōu)化供水路徑和管網(wǎng)整體壓力分布。研究基于壓力分區(qū)的供水管網(wǎng)區(qū)域壓力調(diào)控技術(shù)。研究大規(guī)模復(fù)雜管網(wǎng)的壓力分區(qū)方法、調(diào)壓控制設(shè)備的布置優(yōu)化技術(shù)、壓力調(diào)控方式。研發(fā)閥門與壓力、流量等傳感器的集成，閥門的水力自適應(yīng)控制機(jī)制，研發(fā)智能調(diào)壓閥門、爆管自動(dòng)關(guān)閉閥門。

（4）城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)優(yōu)化維護(hù)模型及其技術(shù)研究

開展供水管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)診斷評(píng)估方法研究。主要研究供水管網(wǎng)健康度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)方法，以及評(píng)價(jià)指標(biāo)值的獲取方法，包括相關(guān)的無損檢測設(shè)備的研發(fā)。開展供水管網(wǎng)優(yōu)化維護(hù)決策支持系統(tǒng)研究。以管網(wǎng)健康評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)，以提高供水安全保障和經(jīng)濟(jì)性為目的，建立優(yōu)化維護(hù)模型，開發(fā)管網(wǎng)優(yōu)化維護(hù)決策支持系統(tǒng)。開展供水管網(wǎng)智能管材研發(fā)及其維護(hù)技術(shù)研究。

（5）給水管網(wǎng)智能漏損監(jiān)控平臺(tái)開發(fā)與示范

一是研發(fā)城市管網(wǎng)系統(tǒng)綜合應(yīng)用與管理平臺(tái)，綜合管網(wǎng)模型、地理信息系統(tǒng)（GIS）、數(shù)據(jù)采集監(jiān)督系統(tǒng)(SCADA)，建立以運(yùn)行調(diào)度、管理為中心，集建模與優(yōu)化調(diào)度為一體的系統(tǒng)平臺(tái)。二是選擇不同類型的城市進(jìn)行綜合示范應(yīng)用，顯著降低示范區(qū)管網(wǎng)供水產(chǎn)銷差。三是總結(jié)集成供水管網(wǎng)漏損監(jiān)控技術(shù)，形成城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏失監(jiān)測與控制技術(shù)體系。四是建立一個(gè)城鎮(zhèn)管網(wǎng)漏損監(jiān)控與檢測試驗(yàn)基地，成為漏損檢測實(shí)驗(yàn)與設(shè)備評(píng)估平臺(tái)。

項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)是建立“漏損監(jiān)測—主動(dòng)識(shí)別—精準(zhǔn)定位—壓力管理—優(yōu)化維護(hù)”耦合的管網(wǎng)漏損控制一體化技術(shù)解決方案，研發(fā)高效的漏損監(jiān)（檢）測設(shè)備，編制漏損監(jiān)測與控制技術(shù)指南、導(dǎo)則與標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)解決目前漏損探測精度差、漏損控制技術(shù)粗放和效率低下的問題，以實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏損的精準(zhǔn)化和高效化監(jiān)測與控制，提升供水行業(yè)現(xiàn)有漏損檢測裝備水平和漏損綜合檢測能力。

10.16868/j.cnki.1674-6252.2017.02.109

張土喬（1963—），男，教授，浙江大學(xué)/中國計(jì)量大學(xué)，研究方向?yàn)楣┧芫W(wǎng)安全輸配技術(shù)，E-mail：ztq@ zju.edu.cn。

*責(zé)任作者： 邵煜（1979—），男，副教授，浙江大學(xué)，研究方向?yàn)楣┧芫W(wǎng)安全輸配技術(shù)，E-mail：shaoyu1979@zju. edu.cn。