搭建DMA分區(qū)系統(tǒng)的思考與建議

?？?/p>

【摘要】DMA分區(qū)管理是目前控制城市供水系統(tǒng)水量漏損的有效方法之一， 但由于目前DMA分區(qū)技術(shù)尚不成熟，沒有明確的技術(shù)規(guī)范確保DMA分區(qū)方案的合理性，導(dǎo)致很多基于DMA的漏損控制沒有明顯的效果，特別是特大型城市供水管網(wǎng)。文章以DMA分區(qū)技術(shù)作為主要的研究對象，對該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了相對系統(tǒng)、全面的介紹，尤其針對影響其搭建因素展開了分析，供相關(guān)企業(yè)及人員參考。

【關(guān)鍵詞】DMA分區(qū)技術(shù)；影響分區(qū)搭建因素；供水集約化

引言：

在城鎮(zhèn)化發(fā)展速度較快的當(dāng)今社會，郊區(qū)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水逐漸被納入大型水務(wù)公司的管理范圍已成為趨勢，依據(jù)《上海市供水專業(yè)規(guī)劃》提出的全市供水“一網(wǎng)分片調(diào)度、資源合理配置”以及“解決供水緊缺，改善供水水質(zhì)，確保鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水安全并滿足長遠(yuǎn)發(fā)展需求”等要求，2002-2014年上海全面啟動了郊區(qū)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)集約化供水工程，以逐步縮小郊區(qū)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)供水服務(wù)保障能力與中心城區(qū)的差距。一般是在城鄉(xiāng)結(jié)合地區(qū)，采用整體切換的模式，將水源水質(zhì)差，制水工藝簡陋，水質(zhì)保證度低或是采用地下深井水為水源等的郊區(qū)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠逐步關(guān)并，切換由水源為青草沙水源地的市屬自來水公司全面供水。

到2015年底，上海全市已關(guān)閉152座中小型郊區(qū)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠，179座取水深井，達(dá)到了集中保護(hù)水源、優(yōu)化水廠布局、壓縮地下水開采量等預(yù)期目標(biāo)，已基本完成供水集約化任務(wù)。通過供水集約化雖然提高改善了郊區(qū)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水水質(zhì)和管理水平，但管網(wǎng)漏損卻是各市屬自來水公司緊接著面臨的另一個(gè)重要課題，由于郊區(qū)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠的供水管網(wǎng)投入使用的時(shí)間普遍較長，管材老化問題嚴(yán)重，因此，管網(wǎng)漏損問題的發(fā)生幾率較全市屬自來水公司供水區(qū)域相比較高，想要解決這一情況，除了對管網(wǎng)進(jìn)行全面改造翻新外，DMA分區(qū)技術(shù)不失為目前最為經(jīng)濟(jì)合理的一種手段，通過將其與管網(wǎng)改造相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)對區(qū)域管網(wǎng)漏損進(jìn)行嚴(yán)格管控的目標(biāo)，但目前由于缺乏DMA建設(shè)和運(yùn)行技術(shù)管理規(guī)范，無法確保分區(qū)方案的合理性，特別像上海這樣的特大型城市供水管網(wǎng)，基本上都是形成環(huán)狀供水管網(wǎng)，且供水管網(wǎng)內(nèi)大型河道、鐵路等可以作為分區(qū)邊界的天然屏障較少，要做到科學(xué)合理的分區(qū)的確是很難入手。故本文所研究內(nèi)容對DMA系統(tǒng)搭建具有的現(xiàn)實(shí)意義不言而喻。

1、DMA分區(qū)技術(shù)的概述

1.1定義

DMA分區(qū)技術(shù)指的是通過加裝流量計(jì)或是關(guān)閉閥門的方式，完成對供水管網(wǎng)的劃分，使其成為多個(gè)相對獨(dú)立且具有明顯邊界的供水區(qū)域，在此基礎(chǔ)上通過對進(jìn)出口流量計(jì)加以利用的方式，計(jì)算各區(qū)域內(nèi)的流量，最后以計(jì)算得出的流量值作為依據(jù)，對水量漏損的水平進(jìn)行評估的技術(shù)，對該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，可以主動發(fā)現(xiàn)漏損，對于漏損，以往供水水企業(yè)都是被動檢漏，發(fā)現(xiàn)問題后才去定位、維修，導(dǎo)致漏水時(shí)間長，總的水損增大。平時(shí)即使請?zhí)铰┕具M(jìn)行探漏，雖然能檢測出一些漏點(diǎn)，并不能從根本上達(dá)到降漏損的目的。而通過DMA分區(qū)，可以分主動發(fā)現(xiàn)漏損情況，提高其工作效率。

1.2技術(shù)原理

應(yīng)用DMA分區(qū)技術(shù)對管網(wǎng)漏損加以控制的關(guān)鍵是夜間最小流量，夜間最小流量指的是以24h為周期，在該周期內(nèi)流量的最小值，具體包括合法夜間流量與真實(shí)漏損量兩部分。對DMA分區(qū)而言，在特定時(shí)期內(nèi)，合法夜間流量值始終處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，如果夜間最小流量出現(xiàn)了波動，導(dǎo)致該情況出現(xiàn)的原因往往是因?yàn)檎鎸?shí)漏損量出現(xiàn)了變化，因此，工作人員可以由此半段DMA分區(qū)內(nèi)有新的漏損出現(xiàn)，再結(jié)合數(shù)據(jù)對漏點(diǎn)進(jìn)行探測并控制漏損管網(wǎng)，便能夠?qū)⒙p問題帶來的影響降到最低。[1]

2、影響DMA搭建的因素

2.1供水管網(wǎng)基礎(chǔ)資料準(zhǔn)確性

在DMA分區(qū)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，首要考慮的就是這個(gè)DMA的封閉性。為此，每個(gè)DMA分區(qū)系統(tǒng)設(shè)計(jì)后都必須進(jìn)行“零壓力、零流量”測試。檢驗(yàn)DMA區(qū)域是否獨(dú)立封閉必須通過“零壓力”和“零流量”方法來驗(yàn)證，該方法主要是通過關(guān)閉所有進(jìn)入該區(qū)域管道上的閥門來觀察測試點(diǎn)的壓力和流量衰減情況，在做封閉試性驗(yàn)時(shí)，會停止向DMA區(qū)域供水，核查壓力降接近零。為此，一段被遺漏的管道或是一個(gè)失效的閥門都會影響到一個(gè)DMA分區(qū)的封閉性，直接影響DMA“零壓力、零流量”試驗(yàn)成功與否。

因此在進(jìn)行DMA分區(qū)設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分掌握區(qū)域內(nèi)所有供水管網(wǎng)的情況，換而言之就是DMA分區(qū)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是建立在準(zhǔn)確詳實(shí)的管網(wǎng)GIS資料上的，在供水管網(wǎng)資料缺失的情況下，根本無從談起DMA分區(qū)的準(zhǔn)確性。特別是郊區(qū)一些支狀配水管道，如果在DMA分區(qū)設(shè)計(jì)時(shí)遺漏就很容易影響DMA分區(qū)的獨(dú)立性。所以查找DMA區(qū)域內(nèi)的未知管道是最困難的，對于這一點(diǎn)建議在進(jìn)行供水集約化供水管網(wǎng)資料移交時(shí)不光要注重紙質(zhì)或電子形式的管網(wǎng)資料，還要征詢原郊區(qū)或鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠的管網(wǎng)養(yǎng)護(hù)人員，務(wù)必要將DMA區(qū)域內(nèi)管網(wǎng)情況排摸清楚。

2.2環(huán)狀管網(wǎng)對DMA分區(qū)的影響

DMA區(qū)域建立的成本是較大的，尤其是采用環(huán)狀管網(wǎng)供水的城市，它不僅需要流量計(jì)和數(shù)據(jù)記錄儀，甚至為滿足封閉性需要增設(shè)更多的閥門，在實(shí)施DMA分區(qū)時(shí)創(chuàng)建的封閉系統(tǒng)還可能使DMA區(qū)域內(nèi)末端死點(diǎn)的數(shù)目可能大大增加，從而導(dǎo)致水質(zhì)受影響的概率也大大提高，所以需要對區(qū)域劃分的方案進(jìn)行詳細(xì)論證，一方面是為了節(jié)省投資另一方面也是降低水質(zhì)受影響的風(fēng)險(xiǎn)。

在環(huán)狀供水管網(wǎng)中劃分DMA時(shí)，另外還有一個(gè)問題就是邊界監(jiān)測點(diǎn)會增加很多，雖然采取關(guān)閉閥門的方法可以減少邊界監(jiān)測點(diǎn)，但這樣就會產(chǎn)生兩個(gè)問題，第一個(gè)是增加了監(jiān)測點(diǎn)設(shè)備投入，第二個(gè)是提高了流量數(shù)據(jù)誤差風(fēng)險(xiǎn)，這樣的話數(shù)據(jù)監(jiān)控與產(chǎn)銷差分析的有效性就降低了。

為此，在環(huán)狀管網(wǎng)劃分DMA區(qū)域時(shí)，建議先通過EPANET等軟件對關(guān)閉閥門帶來的供水形態(tài)變化進(jìn)行模擬，在不產(chǎn)生較大供水波動的前提下，選擇性關(guān)閉一些閥門，既能減少分區(qū)邊界監(jiān)測點(diǎn)布置，還能降低流量數(shù)據(jù)誤差。除此之外要注意到由于關(guān)閉閥門帶來的水質(zhì)問題的處理，目前雖然可以采用定期放“死水”的手段予以解決，但安裝沖洗點(diǎn)也會導(dǎo)致DMA分區(qū)成本的上升及無收入水量的上升。

2.3抄表準(zhǔn)確率的影響

根據(jù)DMA的定義及技術(shù)原理可知，其實(shí)DMA分區(qū)管理的關(guān)鍵是通過某獨(dú)立區(qū)域的流量監(jiān)測數(shù)據(jù)變化判斷該區(qū)域的漏損水平，因此，計(jì)量器具的準(zhǔn)確率也是影響DMA系統(tǒng)的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。目前大部分供水企業(yè)在進(jìn)行水表查抄時(shí)主要還是依靠傳統(tǒng)的人工抄表的方式，這種抄表方式在查表時(shí)不可避免會產(chǎn)生抄表不到位、估抄、錯(cuò)抄、漏抄及抄表周期長等問題，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性均無法得到保障，例如：每月的水表抄見量小于實(shí)際用水量，從而對導(dǎo)致DMA漏損監(jiān)控系統(tǒng)泄漏率很小而產(chǎn)銷差水量較大的現(xiàn)象。

雖然目前上海地區(qū)試行的“三表集抄”智能抄表方式可以大大提高抄表數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)率，但由于水電氣分屬不同行業(yè)和企業(yè)，實(shí)際要全面實(shí)現(xiàn)“三表集抄”，還有不少“瓶頸”需要打破。為提高DMA分區(qū)的有效性，快速經(jīng)濟(jì)地提高水表抄準(zhǔn)率其實(shí)可以通過“人工+智能”的抄表方式實(shí)現(xiàn)。以上海浦東威立雅自來水公司為例，自2015年起，該公司已全面實(shí)現(xiàn)抄表員采用PDA抄表并采集水表圖像信息，同時(shí)采用圖像識別技術(shù)對抄表員的抄表質(zhì)量進(jìn)行復(fù)核，并將水表抄準(zhǔn)率納入抄表營銷部門的績效考核，從而將水表抄準(zhǔn)率維持在95%左右，為DMA分區(qū)數(shù)據(jù)分析提供科學(xué)依據(jù)。

3 、DMA分區(qū)適用區(qū)域

3.1供水集約化地區(qū)

根據(jù)目前國內(nèi)外關(guān)于DMA的分區(qū)原則一般認(rèn)為DMA區(qū)域的大小通常是用區(qū)域內(nèi)所包含的用水用戶數(shù)來表示，并根據(jù)管網(wǎng)實(shí)際情況和供水單位的具體運(yùn)作做調(diào)整，有的認(rèn)為DMA大小應(yīng)介于500-3000戶；而有的認(rèn)為理想大小的DMA應(yīng)含有150-200個(gè)消火栓、2500根用戶管或者30km供水干管。另外，根據(jù)紹興、蘇州等國內(nèi)DMA分區(qū)較為成功的案例來看，目前DMA分區(qū)技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)更適合中小型供水管網(wǎng)，支狀供水網(wǎng)分區(qū)也更易于環(huán)狀供水管網(wǎng)。

對于特大型城市供水管網(wǎng)的DMA分區(qū)工作建議應(yīng)先從供水集約化地區(qū)開展，集約化地區(qū)一般供水管網(wǎng)規(guī)模較小，管網(wǎng)以支狀供水管道居多，更容易劃分為若干DMA，且DMA獨(dú)立性相對較好，相較中心城區(qū)新增的閥門及流量儀也要少很多，水質(zhì)降低的風(fēng)險(xiǎn)也較小。另外，集約化地區(qū)的供水管網(wǎng)投入使用的時(shí)間普遍較長，管材老化程度高，管網(wǎng)漏損情況嚴(yán)重，相對中心城區(qū)在集約化地區(qū)投入力量進(jìn)行DMA分區(qū)工作更容易提升產(chǎn)銷差，性價(jià)比更高。

在實(shí)際設(shè)計(jì)及實(shí)施的過程中需注意：（1）集約化地區(qū)管道布局缺乏應(yīng)有的規(guī)范性，無論是消防栓還是閥門的規(guī)格都相對雜亂，且存在明顯的失效情況。對于這種情況，應(yīng)當(dāng)對管網(wǎng)進(jìn)行檢漏和維修，更換水表、閥門及鍍鋅管；（2）部分村隊(duì)供水管道材質(zhì)為PVC、白鐵管，漏損情況相對嚴(yán)重。對于這種情況也應(yīng)當(dāng)及時(shí)對管道進(jìn)行相應(yīng)的檢漏和維修工作；（3）對于集約化地區(qū)的管道須排摸清楚，尤其是進(jìn)入各村隊(duì)的供水支管，確保每個(gè)DMA分區(qū)封閉性。

3.2規(guī)劃新建區(qū)域

雖然DMA分區(qū)技術(shù)已被公認(rèn)為控制管網(wǎng)漏損的重要技術(shù)手段，但每個(gè)地區(qū)管網(wǎng)特征、管理模式、漏損構(gòu)成等方面存在諸多差異，缺乏DMA分區(qū)建設(shè)和運(yùn)行技術(shù)管理規(guī)范，導(dǎo)致基于DMA分區(qū)在實(shí)際運(yùn)用后并未達(dá)到預(yù)期的效果，而且現(xiàn)有的DMA分區(qū)經(jīng)驗(yàn)主要都是在現(xiàn)狀的城市供水管網(wǎng)實(shí)施，在現(xiàn)狀供水管網(wǎng)中搭建DMA分區(qū)成本是很大的，它不僅需要流量計(jì)和數(shù)據(jù)記錄儀，為了分區(qū)的需要還要新增大量的閥門，同時(shí)也對水質(zhì)安全造成隱患。

因此，建議在區(qū)域供水專業(yè)規(guī)劃階段就引入DMA分區(qū)的概念，在規(guī)劃階段就將DMA分區(qū)所需的供水設(shè)施一并考慮，可以避免在現(xiàn)狀供水管網(wǎng)中實(shí)施DMA分區(qū)造成的不便，有效提高供水管網(wǎng)的管理和運(yùn)營水平。

在規(guī)劃階段設(shè)計(jì)DMA分區(qū)時(shí)必須建立在水利模型的基礎(chǔ)上，在規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的規(guī)劃供水管道布置完畢后，可采用EPANET對供水管網(wǎng)進(jìn)行水利建模，通過對最大時(shí)用水量進(jìn)行模擬計(jì)算，以及消防時(shí)、事故時(shí)的水利情況進(jìn)行核算，從而對DMA規(guī)劃方案進(jìn)行評估。[2]

結(jié)論：

通過對上文所敘述的內(nèi)容進(jìn)行分析能夠看出，管網(wǎng)漏損始終是有關(guān)部門和人員需要解決的重點(diǎn)問題，將DMA分區(qū)技術(shù)應(yīng)用在對管網(wǎng)漏損問題進(jìn)行解決的過程中，能夠保證管網(wǎng)漏損率的降低，這對于實(shí)現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展這一目標(biāo)來說，是十分重要的。因此，希望文中討論的內(nèi)容可以在某些方面給工作人員以啟發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李曉華，魏占鋒.利用DMA分區(qū)技術(shù)降低管網(wǎng)漏損率[J].給水排水，2016，52（S1）：270-272.

[2]袁文麟，鄭小明，徐兆凱，閆卿.區(qū)域供水管網(wǎng)DMA規(guī)劃方案研究[J].給水排水2012，37，98-100