北京市供水管網壓力精細化管理實現節水降耗

崔君樂，趙順萍，孫福強，周洪祿

(北京市自來水集團有限責任公司，北京100031)

北京市中心城區管網供水壓力處于經濟運行區域的占8%，超過經濟運行區域的占92%，這為實施供水管網壓力優化提供了足夠的空間。為此，在充分考慮了地形標高、水廠分布及供水能力、管網布局及供水壓力等基本因素后，提出了“大區控壓，小區計量”的精細化管理總體思路，通過應用壓力控制技術和獨立計量區（DMA）技術，采取“分區調度、區域控壓、小區計量”三項具體措施，初步緩解了市區東部、北部地區供水管網運行壓力偏高的狀況，同時減少了管網漏損，實現了節能降耗，每年節水量超過3 300萬噸（占全年總供水量的3.7%），節電量超過940萬度（占全年總耗電量的3.4%）。

1項目背景

北京市中心城區現有水源廠12座，調蓄水廠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，南到亦莊開發區，供水管線總長近9 000 km，是國內最大的獨立集中供水管網之一。

北京市城區位于山前地帶，呈現西北高、東南低的自然分布，中心城區地面標高如圖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。由于中心城區供水水源主要分布在北部，因此城區主要水廠大部分集中于市區北部。

受水廠供水規模、半徑和地勢等因素的影響，中心城區管網供水壓力分布不均，經濟運行的壓力為21～25 m，大多數區域均高于此范圍，最高供水壓力達57 m左右，尤其是北部、東北部地區管網供水壓力較高,中心城區管網壓力分布如圖2所示。較高的供水管網壓力會導致用水量加大，管網滲漏水量增加，并容易發生管網破損事故，造成水資源的浪費。

2工作思路

當前，中心城區管網供水壓力處于經濟運行區域（21~25 m）的占8%，超過經濟運行區域的占92%，這為集團實施供水管網壓力優化提供了足夠的空間。

為此，集團按照“確保供水需求，實現經濟運行”的工作方針，在充分考慮了地形標高、水廠分布及供水能力、管網布局及供水壓力等基本因素后，提出了“大區控壓，小區計量”的精細化管理總體思路，通過應用壓力控制技術和獨立計量區（DMA）技術，采取“分區調度、區域控壓、小區計量”三項具體措施，實現“均衡市區管網壓力,降漏損、降能耗、增能力”的目的。

3主要做法及成效

3.1分區調度

分區調度是指結合水廠分布和自然地面高程，將現有中心城區供水管網劃分相對獨立的供水區域，根據各區域的特點分別實施供水調度，從而達到整個管網經濟運行的目的。

2008年以來，自來水集團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行改擴建，提高供水能力為50萬噸/天，為分區調度提供了能力保障。之后對公主墳以西地面標高為50~60 m的田村山凈水廠供水范圍,在西四環和公主墳地區配水干線上采取封閉措施，形成了相對獨立的西南部田村山供水區域，并采取相對獨立的供水調度，如圖3北京中心城區分區調度現狀示意圖所示，在確保該地區正常供水壓力的基礎上，水廠出廠水壓力從38 m降低到33 m，管網壓力保持在21~30 m左右。同時對中心城區壓力比較低的牛街地區進行管網改造，消除了牛街等市區管網低壓區，在保證全市供水的基礎上，對中心城區的供水管網實施了壓力均衡控制措施：白天管網壓力平均降低1.5 m，夜間降低2 m,實現了“一張大網、兩個區域”供水調度，每年節水量超過2 600萬噸，節電量超過730萬度。

3.2區域控壓

區域控壓是指對供水量在(5~10)萬噸/天或相對獨立的地區，采取各項措施形成獨立的供水區域，并實施壓力調控。集團對于相對獨立的望京、回龍觀、亦莊地區進行了試點，如圖4北京市區配水管網壓力控制區分布圖所示，在此基礎上，對北苑和東部地區進行區域壓力控制，取得了明顯成效。

①望京控壓區

望京地區日均用水量約為9.3萬噸，集團在該區域采取了區域管網封閉技術措施，在區域供水管線進口處安裝調流恒壓裝置，將供水壓力由分區控壓前的45 m下降到30～35 m之間，每年節水量超過430萬噸，節電量為130萬度。

②回龍觀控壓區

回龍觀地區為相對獨立的自然區域，日均用水量約為1.5萬噸，通過加裝壓力調控裝置，將供水壓力從37 m降為34 m，每年節水量超過20萬噸，節電量為6萬度。

③亦莊控壓區

大興亦莊地區為相對獨立的自然區域，日均用水量約為8.6萬噸，通過調節管網現有閥門，將供水壓力由調控前的31 m下降至27 m，每年節水量超過250萬噸，節電量75萬度。

3.3小區計量

小區計量是對5 000~10 000戶終端居民用戶，以獨立計量區（DMA）技術為管理手段(見圖5)。對供水管網進行封閉，形成獨立的供水小區，在保證有效供水的基礎上，以21~25 m的供水壓力為控制節點,在小區進口加裝控壓閥和流量計，精準管控小區供水壓力，實時監測小區的用水量、管網運行狀態，形成小區入口水量、樓門水量和居民戶內水量的三級精細化管理模式，既能及時發現并修復管網漏損，減少水資源的流失，又能提高查表質量，發現竊水等違章用水行為，實現小區供水壓力和用水計量的精細化管理。

2012年，自來水集團建立了寶盛里、馬連洼菊園、回龍觀七區等7處DMA試點區域，期間共發現并修復區域管網破損141處，每年節水量超過60萬噸，節電量為10萬度，小區漏失水平明顯下降。如2013年7月，工作人員發現回龍觀七區夜間最小流量比正常水平增加約10倍，通過精確定位，確認并修復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，積極推進中心城區供水管網壓力優化工作進度，不斷提高管網管理的精細化、科學化水平，提高首都供水安全保障度。

4.1形成管網“分區調度”的全覆蓋

在現有兩個大區分區調度的基礎上，結合郭公莊水廠和第十水廠建設，繼續推進中心城區供水管網分區調度工作，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調度區域，北京市中心城區分區調度規劃如圖6所示，實現供水壓力經濟合理調度運行。

4.2形成管網“區域控壓”綜合管理體系

積極總結和分析前期試點工作取得的成功經驗，首先推進35 m以上的北五環與北六環間、東北四環與東北五環間等區域壓力控制工作；其次逐步試點中心城區四環以內壓力35~45 m之間的區域壓力控制，形成管網區域壓力控制的綜合管理體系。

4.3形成“小區計量”的規模效益

在試點的基礎上，集團對小區計量管理模式進行認真研究，最終將管網終端用戶劃分成600余個獨立計量區域，計劃利用5年時間，完成上述獨立計量區域的建設推廣工作，形成“小區計量”的規模效益。上述措施完成后，力爭實現節水量為9 000萬噸/年，節電量為3 000萬度/年。

參考文獻略

（本文發表于中國給水排水雜志2014年第20期：北京市供水管網壓力精細化管理實現節水降耗）

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