长沙市政供水管网分区计量工作浅析

【摘要】分区计量管理体系是目前较先进的城市供水管理模式，长沙水业自2005年起开始建设分区计量管理体系，并且持续运行了15年。本次研究以长沙市政供水管网分区计量体系的建设和运行为基础，对体系中计量器具的选型，区域建设方式和数据利用方式进行了初步的研究。

【关键词】分区计量管理体系;长沙市;市政供水管网

分区计量管理是一种基于管网地理信息系统，通过安装计量器具、调整阀门等手段，将供水服务范围划分为数个可精确计量流入水量的独立供水区域的先进供水管理模式。在这种管理模式下，企业采集和分析流量计、压力表等在线仪表数据，量化独立供水区域内的营销数据、管网压力值、供水质量等指标，实现对各区域精细地调度、考核和管理。住房和城乡建设部在2017年发文推荐使用以分区计量为基础构建城市供水管网漏损管控体系降低管网漏损率，实现国务院在《水污染防治行动计划》中提出的“到2020年，将管网漏损率控制在10%以内”的目标。

目前国内有部分城市在分区计量管理上进行了有效的尝试。据公开资料显示，天津市利用了供水管网途径的河流、铁路等物理障碍进行自上而下的计量分区建设，建设完成后，天津市中心城区市政供水管网漏损率在2016 年下降至11.33%;绍兴市则建立了分区计量管理体系和总分表分析管理机制，实现了以“公司、分公司、片区、支线、户表”为节点的五级计量管理体系，绍兴市市政供水管网漏损率从2016年起控制在5%以下。

长沙市也是国内较早进行分区计量探索的城市，长沙水业集团有限公司（时称长沙水业投资有限公司，简称长沙水业）建设的供水管网分区计量体系运行已有十余年，积累了不少经验，同时也暴露出了不少问题。本文将对长沙市政供水管网分区计量体系进行了一些简单分析。

1、长沙市政供水管网分区计量建设与运行

在本世纪初，长沙市政供水管网漏损率居高不下，最高时高达30%，面对严峻的局势，长沙水业选择基于分区计量管理理论建设覆盖全市的分区计量体系，以控制管网漏损率。2005年底体系建成后，长沙市政供水管网漏损率在数年时间内迅速下降至12%，取得了明显的成果。

1.1体系的硬件建设

长沙市地处长浏盆地西缘，湘江穿城而过。为加强考核与管理，长沙水业在2005年沿湘江、中心城区的五一路、车站路、韶山路和湘府路将全市划分为四个营销分公司，为配合这种管理模式，在同期开始筹划建设四个独立计量区域。在建设方式上，长沙水业集团选择了“以流量监控为主，以控制管道为辅”的正确道路。关闭和截断了数量上占绝大多数的跨区域输水“小口径、小流速”的管道，在提高主要管道内水流速度的同时，减少了流量监控工作的工程量。流量监控工作以安装插入式超声波流量计为主，在流量高、流速大的管道以及制水廠的出厂管道上，辅之以性能更好、精度更高的管道式电磁流量计作为管网分区流量计，监控全部的跨区域输水量。

插入式超声波流量计安装便利，建设成本较低，可以用较小的投入，以较快的速度完成分区计量管理体系的搭建。自2005年年初开始筹划，到当年12月长沙水业已完成共计39台各类流量计的安装与调试，完成了对整个供水服务范围的分割，分区计量管理体系初步投入使用。

1.2数据采集和处理系统

体系建成初期，所有管网分区流量计的计量数据均由工作人员在现场采集，再由人工计算得到各独立计量分区的购水量。受限于数据采集方式，数据的频率、时效性和同步率均存在很大问题，各区域供水量仅能一月一更新。故在分区计量体系硬件建设完成后，长沙水业继续加强投入，成功研发了包括数据远传装置和数据处理平台在内的软件系统。

这套系统以十分钟为间隔，不间断采集流量计中包括正负向累积流量、瞬时流量等状态数据，再通过GPRS网络传输至水业集团的服务器，自动生成区域购水量数据。

1.3计量器具的新增与维护

随着城市发展，长沙市政供水管网也逐步扩大和完善，然而在跨区域输水管线的建设上，长沙水业是谨慎的。首先不建设流量、流速和口径偏小的管道，这一类供水需求通常将想方设法由区域内其他干管满足;其次必须建设的大流量、高流速或大口径跨区域输水管线在建设的同时就将安装流量计，暂不启用的管线上也将设计预留流量计井。

由于中国大陆城市综合管廊的规划和建设较落后，市政管网上通常没有电源可供在线仪表使用，故所有管网分区流量计均使用电池供电。随着时间的推移，管网分区流量计由于电池电压下降和电子元件老化等原因，性能和精度逐渐下降。长沙水业自2014年起对所有管网分区流量计进行了更换，并结合使用经验，将部分超声波流量计更换为电磁流量计，同时安装了部分不锈钢制标准检测管道。

1.4管理与体系应用

分区计量体系的建立并不会影响管网的运行，也不会直接改变管网产销差，而是需要一系列管理制度配合。长沙水业获取各独立计量分区的管网漏损率后，将之应用于对各营销分公司的绩效考核。正是通过这种考核制度，长沙市政管网漏损率在短短几年内就降至了12%。

分区计量管理体系的运行依赖在线仪表数据的稳定、准确和持续，这就需要对体系内的软硬件进行不断的维护，为此长沙水业专门组建了一个计量技术团队，负责维护计量器具和配套设施的维护与更新，统筹管理各种流量计量点的设置和建设。为及时的确定分区流量计的运行状态和准确性，长沙水业专门为计量技术团队配置了一台外夹式超声波流量计作为计量标准器，使长沙水业具备了自行对所有管网分区流量计进行周期校准的能力。

2、长沙市政供水管网分区计量体系的问题

随着对分区计量管理体系相关理论的不断研究，长沙水业提取出了夜间最小流量分析、分区压力控制等适用于本地区现状的管理方法，新的管理对数据的准确性、覆盖面等要求越来越高，对体系内各种软硬件的要求也越来越高，而经过十余年的运行后，长沙分区计量管理体系已略显陈旧，有着迫切的升级改造的需求。

2.1提升计量器具性能，改善对计量器具运行条件

流量计是分区计量管理体系的硬件基础，长沙水业主要使用的插入式超声波流量计虽然便于安装，但其准确性和稳定性易于受到管道结垢的影响，而用于周期校准的计量标准器同样使用超声波时差法原理，计量标准器的外夹式传感器更易受到水垢影响。长沙市政供水管道以钢管及铸铁管为主，抗结垢能力并不突出，长时间使用必将使管网分区流量计稳定性下降，情况进一步恶化将导致无法使用计量标准器对其进行周期校准。

为解决这个问题，从2017年开始，长沙水业通过两条路径对体系内的流量计进行升级改造。在流量较大的干管上直接更换电磁流量计和不锈钢测量管，以实现更稳定和精确的流量监控;在新建和备用管道上，更换预制插口的不锈钢标准测量管，在保持插入式超声波流量计易于更换和维护等优点的前提下，降低管内结垢对插入式超声波流量计稳定性的影响。经过升级改造后，长沙市政供水管网中受监控的流量计计量的水量上升至占到了区域间交换水量的95%以上。

2.2改善压力测量点的设置，重视压力数据的使用

管网压力数据可以在两方面降低管网漏损率，通过末端管网压力数据指导生产调度，降低区域管网压力主动减少漏损，或者联合计量数据快速定位漏损和违规用水，压力传感器也是管网上的重要传感器。想要充分发挥压力数据的作用除了需要有充足的干管压力传感器以外，还需要大量的末端压力传感器。

目前长沙市政供水管网上用于生产调度的压力测量点共有94个，平均每4.5平方公里有一处，能够满足《给排水设计手册》中的相关要求。但在压力测量点的分布上，未考虑按片区设置，也严重缺乏对管网末端压力的监测。压力数据与计量数据并未联通，尚未不能实现两者数据的自动分析，直接影响了分区计量管理体系进一步发挥效能。

为解决这个问题，长沙水业正在着手建设末端压力监测网，在管网末端部分采用了大口径流量压力复合型仪表，作为骨干网压力测量点的有力补充，也将根据二级和三级独立计量区域的建设情况调整和增设区域内压力测量点，以满足区域压力监控的要求。另一方面，长沙水业也会统一对全集团信息化工作进行管理和整合，建立统一数据库，以实现多个平台数据的综合分析，届时不但压力与流量数据能综合分析，还可以与营销数据动态对接，大大缩短分公司产销差率的计算难度和频率，进一步提高工作效率。

2.3开展下级计量区域的建设，缩小独立计量区域面积

长沙水业管理供水區域高达420平方公里，根据目前的状态，划分为四个独立计量区（不含望城水司管理区）后，即使是最小的独立计量区域也有约80平方公里。而要使分区计量管理体系能够充分发挥漏损和压力控制的功效，每个独立计量区的面积应为2-5平方公里。

但由于在2015年前长沙水业最小的管理单元就是营销分公司，受此限制独立计量区域没有进一步划小的管理方案。但在2015年的机构改革后，长沙水业在营销分公司下增设了片区这一管理层级。分区计量体系随即开始向片区下沉，但由于建设难度大，投入有限，截至2018年底总仅为两个片区建成二级独立计量区域两个。为了进一步缩小独立计量区域的面积，长沙水业在2019年策划和实施了将其中一个二级区域划分为9个面积为5至10平方公里的三级独立计量区的工程，该工程目前尚未完工，与其配套的管理方案也尚未完全拟定，严重制约了分区计量管理体系进一步发挥其效能。

在未来一段时间内，长沙水业还将继续推进对分区计量体系的改进和更新，完成集团降差增效的任务，实现国务院提出的2020年目标。

参考文献：

[1]《The Manager`s Non-Revenue Water Handbook》 Malcolm Farley等著;侯煜堃，等译.

作者简介：

李浩威（1985.11-）男，计量工程师，一级注册计量师，本科，主要从事流量计量技术和管理工作。