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主动的漏损控制:漏水普查系统在美国大规模的应用

 

                             --李晖

  如今,地下管线错综复杂,尤其是城市供水管网,作为城市地下管线的重要组成部分,其管理水平的高低直接影响到城市经济建设的发展。由于地面沉降、管材老化、施工质量等原因造成的漏水、冒水等现象给水资源带来了严重的浪费,也直接影响了城市建设发展。

  从城市发展角度看,旅游业和吸引投资是城市发展的重要动力。如何提升城市整体形象将直接影响城市的经济发展。一个管理良好、健康发展的社会环境是首要的因素。而良好的水资源供应系统则是保障这一发展的必要条件。管理部门每年都会花大量资金和人力物力来解决城市管网的漏水问题,大众和媒体也时刻关注政府在这方面的财政管理是否合理。

  丹佛、拉斯维加斯等城市发现减少漏损能够显著地降低政府开支,从而为其他的市政工程节约了大量的资金。举例来说,如果城市管道建设维护管理到位,城市供水漏损得到有效控制,那每年市政工程资金可节约1百多万美金,长久下去,到第5年可节约资金高达将近8百万美金。以一个每天供应 9千万加仑水的城市为例:保守估计允许的漏损为5%。即每天损失4.5百万加仑水。生产成本为每天 $2,250。这是18,000 家普通用户一天的用水量。如果这个城市能够有效地控制漏损,就足够为18,000家新的用户提供用水。而且根本无需额外的开支。

  据统计,中国每年由于管网泄漏而流失的水量超过100亿立方。而建设部提供的有关资料显示,中国有11个省市的100余座县级以上城市供水短缺,其中严重缺水城市占56%。全国城市总缺水量达60亿立方米。这不仅造成大量的水资源浪费,也造成了大量的经济损失。长此以往下去,想一下,我们的家园会是怎样的环境?我们是希望自己的下一代生活在干涸的荒漠中,还是希望他们生活在空气清新、风景如画的绿洲呢? 也许我们今天的行动将决定这一切。

  现在,各个国家都在提倡节水工程,这是一项利国利民的伟大工作,目前节水工程已经取得了很大的成效,人们在用水节水方面有了更多的责任感。

  那什么是漏损,漏水究竟会造成怎样的问题呢?
 
  首先我们要了解产销差 (NRW - Non Revenue Water)

  供水企业提供给城市输水配水系统的自来水总量与所有用户的用水量总量中收费部分的差值定义为产销差水。

  产销差水 = 免费供水量 + 物理漏水量 + 帐面漏水量

  免费供水量(unbilled authorized consumption)指的是实际供应于社会而不收取水费的水量。如消防灭火等政府规定减免收费的水量及冲洗管道的自用水量。

  供水系统物理漏失(Physical Loss or real loss)指的是通过系统输配水管网及城市蓄水设备渗漏,漏失及溢流到外界的部分水量.

  供水系统帐面漏失 (apparent loss),又成为“纸上漏水量(paper loss)”,它指的是由于用户水表计量不准确,收费或财务上的错误,未经授权的非法用水等给水公司带来经济上损失的部分水量。

  国际水协(IWA) 关于供水系统水漏失的标准定义及水量平衡表

水公司自身水源 Own sources

系统供水总量 System input volume

水公司外卖净水 water exported

系统有效供水量 Authorised consumption

售水量 Billed authorized consumption

计量售水量 Billed metered consumption

售水量 Revenue water

未计量售水量 Billed unmetered consumption

免费供水量 Unbilled authorized consumption

计量免费供水量 Unbilled metered consumption

产销差水量 Non-revenue water (NRW)

 

水公司自身系统供水 Own sources

未计量免费供水量 Unbilled unmetered consumption

系统漏水量 Unbilled authorized consumption

帐面漏水量 Apparent loss

非法用水(偷盗,欺诈) Unauthorized consumption

水公司外调水源 water imported

表计量误差 Metering inaccuracies

管网漏水量/ 物理漏水量 Real loss or physical loss

输水管及干管漏水量 Leakage on trans and mains

水池/水塔等渗漏及溢流 leakage&overflow at storage

进户管漏失量 Leakage - service connection

  那漏水究竟如何控制,有哪些有效方法可以选择呢?
 
1、 补救型(被动查漏)

  即在发生爆管后抢修,扮演“救火者”角色,但是无法解决不可见的漏损。

2、 预防型(主动查漏)

  即日常主动出击检测所有的漏点,在发生大的爆管事故前检测出漏点并修复漏点。

  那为什么要推行漏水预探测?因为 供水管网中平均每英里的管道每个月就要漏失3 - 5 加仑的水。以西雅图为例,每年要漏失26 亿加仑水。我们为什么让水白白流失?

  许多市政认为这是供水中“必然的”部分,然而事实并非如此……

  首先,先来看一下几个使用漏水普   查系统的实际案例:

  案例1:美国丹佛

  这里有供水用户1.1百万,供水管道长达2,400英里,2002年之前采用的是探测人员使用手持的听音设备检漏的传统方法,此方法费时费力,每年只能检测修复70到100个漏点,并没有明显地降低漏损。

  2002年,在以前人工探测的区域安装了Permalogs 帕玛劳漏水检测系统后,找到这些区域的大多数漏点和 “困难漏点”,与用传统方法相比,每个月多检修7个漏点,即每年就多修补84个漏点,三个月节约 1千万多加仑水,即每年比传统方法多节约 4千万多加仑水。维修费用至少降低10,000美元,找到的漏点更小,更易修补,无需大面积开挖,节水减少的损失 $ 17,200,维修成本降低$10,500,三个月累计: $27,700 (仅使用30个记录器),16个月轻松获得高回报 (固定安装型)。

  案例2:美国拉斯维加斯

  这里是美国人口增长最快的地区,有1.5 百万人口 (1990的2倍),每年以20,000 个家庭和50,000居民的速度递增,城市收入主要依赖旅游业 (35 百万游客/年),有着巨大的农业用水需求,而且是S.Nevada 区5年的旱情最严重区记录保持者,位于 Mojave 沙漠拉斯维加斯大峡谷供水区为S.Nevada 的1百万居民供水,供水管网长达3,000 英里,主要水源来自Mead 湖。但是Mead湖的水位在三年内下降了70 多英尺 (= 3万亿加仑) 。这里曾经启用干旱救援计划 – 强制性节水,实施内容包括洗车限制为每辆10加仑、新房子不得有草坪、限制商业用水、限制高尔夫球场用水、关闭旅馆中喷泉和提高用水税率。

  在2003年,这里开始进行Permalog帕玛劳漏水巡视系统工程计划,安装了8,000 数据记录器,覆盖1,600 英里的管道。大大减少了漏水事故的发生,节省大笔市政开支。满足居民及企事业用水需求,缓解了干旱带来的缺水影响。

  案例3:美国沃思堡

  这里有用水人口556,700 ,供水管网长达2,625 英里,其中最早的管道修建于1902年。163,000 个管道节点,每天供水 164.5 MG(百万加仑),覆盖 335 平方英里,其水源来自于Trinity河另加两个水库。人口增长,用水需求增加,城市服务设施增加,供水成本增加以及供水管网老化和政府部门预算紧张等等导致这里的用水问题十分严峻。与此同时这里不能收费的水量高达13.8百万加仑/天,每天损失 $10,000,漏水损失也就是“税收的损失”,政府预算压力不断增大,因此提高管网系统效率的责任心所驱,必须调整供水结构来满足城市的需要。

  在启动了 Permalog帕玛劳漏水巡视系统工程之后,有效优化了人力资源,加快调查探测过程,提高了漏点精确定位效率,同时也预防大的事故性主干水管破裂,减少维修费用,并且提高供水服务质量。该市供水系统高级监督人员曾表示“Permalog(帕玛劳)漏水巡视系统在减少无法计量水带来的损失方面取得了很大的成效,并且探测出了我们供水管网许多的困难漏点。在许多用传统方法无法检测漏点的区域,帕玛劳给我们带来很大的帮助.. 我们用帕玛劳找到了许多用任何其他技术都无法找到的漏水点”

  结果显示:因找到更多漏点每年可节约财政收益$165,000,而且找到的漏点都是以前无法探测到的暗漏点,每年能节约大量的水(0.6百万加仑/天)。 市政委员会成员在广大市民中也树立了良好的印象。

  让我们来看一组实施漏水控制项目之前由于漏水带来的损失数据:

  假设有一个拥有2500英里主供水管网的城市,日供水量150百万加仑,估计漏水量占总供水量的比率为6个百分点,也就是每天漏水9百万加仑,一年以365天计算,即每年漏掉3285百万加仑的水。以4%的漏损率计算,一年漏损3416百万加仑水,水成本为$500 per MG,即每年漏水带来的损失为$1.7百万。以此累计,五年内因漏水导致的财政亏损将达$9.4百万。

  让我们再来看一组使用主动漏水控制管理后的数据:

  假设在同样一个城市,未使用 漏水控制管理系统时,每年漏损3416百万加仑水,再引入 漏水控制管理解决方案后,第一年减少漏水60百万加仑,水成本以$500 per MG计算,当年即减少损失$1.02百万。以此累计,五年内财政损失将减少$7.87百万。

  与传统漏水探测队相比, 主动探测队的优势体现在哪里呢?

  假设配备Permalog的主动探测队和一支配备传统探测工具的队伍在探测第一天都发现了一个漏点,流速为5 加仑每秒时,这里每天就流失7200 加仑的水,大约是一普通用户一个月的用水量。但是在这个城市的另一边还有一个漏点,探测队每天探测一个噪声记录器覆盖的区域,在第45天他们探测到这个漏点,但是传统探测队的速度可就没这么快了,他们得要等到1095天后才能探测到这里。也就是三年以后!在这段时间里,将有7.9 百外加仑水会浪费掉。这也是国际水协会提倡的缩短暗漏时间.

  如果是你,你会选择哪个呢?是所有漏点很快就被检测出来并且及时地得到修补?还是直到几年后才确定有漏点存在? 主动探测队一天完成的工作量是用传统漏水探测设备一个月才能完成。

  传统检测方法虽然很重要,也是基础,在某些时候使用更成功,但它们需要的资金支持也更多,保守估计平均每年预算支出高于$0.5百万。在此基础上,引入主动漏水控制系统,能够减少更多的漏水损失,为政府节约大量的资金。无疑是一个经济有效的解决方案。

  实施漏水控制的益处甚多,体现在财政, 法律, 环境等多个方面,而且通过实施漏水控制没有计量和收费的水量显著减少,抽水、废水处理和水处理等费用也相应减少,降低了污染危险 (回流),严重漏水事故更少,提高了用户满意度和节约用水意识,避免开挖,降低成本。

  目前国际上最先进的主动型漏水普查系统—帕玛劳(Permalog)漏水检测系统是第一套经济、高效的永久安装的漏水检测系统。可以作为漏水全面管理系统的一部分,也可作为供水管网管理更新换代的核心装备。 Permalogs 帕玛劳漏水检测系统操作过程全部实现电子化作业,使用更简便。将Permalogs漏水噪声记录器通过磁铁吸引固定在水管阀门上,记录器每天晚上测听漏水噪声,记录器发送测听结果状态: 漏水(或 正常),同时给出位置信息。在系统控制下,结果数据通过无线电传输,所有探测到的漏点随后由数字相关仪精确定点,每年可以对整个管网进行多次全面检查和探测,无需探测经验,没有技术要求,更长期不需维护。

  Permalogs 可以永久监听漏点,在一个区域内安装几十个Permalogs,一旦监测到漏点,它们就会发出警报。

  只要Permalog数据记录器安装在距公路 30 码(约30米)的范围内,工作人员沿公路驾驶就能够轻松地收集数据。 数据接收机能够自动地识别每个记录器的ID号并接收其发送的数据。接收的信息显示在屏幕上并储存在接收机中。在公路上接收不到无线信号的地方,可以手持接收机下车进行数据采集。控制系统的主机将数据下载下来并储存在漏水数据库。系统形成标准的报告,可以打印出来给探测人员提供参考,原始数据还可以传送到自来水公司自己的管理系统软件中。并且通过GIS (地理信息系统)可以放大图像进行详细查看。得到漏点的大致地理位置后,的精确定点工作人员使用MC7漏水噪声相关仪可以将漏点的位置进一步缩小到几英尺的范围内。这样管道维修人员就知道具体要挖开哪个部位,使得维修更迅捷,成本也更低。

  总结帕玛劳(Permalog)漏水检测系统,可以发现以下几个特点:

  1、漏水噪声记录器安装简单,安装设备和探测漏点都无需挖开路面;
  2、应用先进的无线数字技术,巡视人员轻松掌控布点的大片管网;
  3、漏点确认和定位高度精确;
  4、Permalog 数据记录器无需维修;
  5、帕玛劳(Permalog)漏水检测系统提供的漏点信息及时准确,大大提高漏点探测的效率,省时 省力 省钱;
  6、数据可以直接整合到 GIS 系统中,方便管理。

链接:帕玛劳(Permalog)漏水检测系统详细介绍

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