水量平衡模型在供水管理中的应用

国际水量平衡模型在供水管理中的应用

为了科学合理地衡量供水系统的漏损水平，结合国际水协建立的供水平衡模型和供水服务性能指标系统, 对供水系统的水量组成进行了分类， 通过漏损量分析和计算，为进一步进行漏损控制提供依据。

目前国内衡量供水管网漏损水平的方法主要采用漏损率和单位管长漏水量两个指标。在行业标准CJJ92-2002中漏损率定义为（年供水量–年有效供水量）/年供水量，而历年《城市供水统计年鉴》中采用的是（年供水量–年售水量）/年供水量，显然这两个定义是不同的；同时该指标仅仅体现了水资源利用情况，

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难以反映供水系统漏损技术情况，也难以用来评价配水系统的管理效率。 单位管长漏水量定义为漏水量/(管道长度·时间) ，通常认为这是一种衡量管网漏损水平较为合理的方法，但是该指标没有充分考虑接户管、供水压力对漏损量的影响。

为了科学合理地衡量供水系统漏损水平，将结合国际水协的供水平衡模型和供水服务性能指标系统进行分析。其中利用供水平衡模型对供水系统的漏损进行分类，利用供水服务性能指标系统，从水资源、技术和经济方面表达供水企业的漏损情况。并以我国某城市的供水情况作为算例，说明了该分析方法的计算方式。 2供水平衡模型

1996年国际水协成立了一个由英国、德国、日本、法国、西班牙和美国的供水专家组成的工作小组，经过三年时间考察，从不同用户的使用情况、漏损的组成等方面，建立了较为完整实用的供水平衡模型（见表1）。在该模型中，表观漏损是指由于用户水表计量误差，数据收集和分析中产生的误差，以及非法用水（未安装水表、安装水表并不使用、从消火栓取水等情况），给供水公司带来经济上损失的部分水量；其取值根据实际情况，可能是正值，也可能是负值。 国际水协供水平衡模型（数据为算例计算结果，单位：万m 3/年）

供水平衡模型建立在供水统计数据基础之上，一般以一年为周期进行分析。分析步骤如下：

步骤1：确定系统供水总量：包括本地取水量和外地引水量（栏A ），其和为系统供水总量（栏B ）；

步骤2：确定向外售出水量、计量售水量和未计量售水量（栏F ）；三者之和为收费水量（栏E ），或称作售水量（栏G ）；

步骤3：系统供水总量减去售水量，得到未计费水量（栏G ）； 步骤4：确定计量免费水量和未计量免费水量（栏F ）；总和为免费供水量（栏E ）；

步骤5：收费水量和免费供水量之和为有效供水量（栏D ）； 步骤6：系统供水总量与有效供水量之差为系统漏损水量（栏D ）； 步骤7：通过现场测试，可估计非法用水和计量（或数据处理）不准确性（栏F ），其和为表观漏损（栏E ）；

步骤8：系统漏损量减去表观漏损，得到真实漏损（栏E ）；

步骤9：通过夜间流量分析、爆管频率/流量/历时计算、模拟等方式校验真实漏水量。

3供水服务性能指标系统

国际水协于1997年设置了一个工作小组，启动了供水系统服务性能指标系统的研究。该小组在工作进展中得到来自5大洲50多个国家有经验管理人员、运行人员和研究人员的协助[4]。2000年7月工作小组正式完成了《供水服务的性能指标》一书，现在已成为供水企业的重要参考文献。国际水协的供水服务性能指标包含了水资源、人力资源、设施结构性能、运行状况、服务质量和财务状况等方面的指标。针对这些指标，在组织管理层次上又将其分为三个级别：

1级指标（L1）：表达供水效率和效益的总体管理状况； 2级指标（L2）：表达较为深入的管理信息；

3级指标（L3）：表达管理水平上最为详细的管理信息。

在国际水协供水服务性能指标系统中，与漏损和未计费水量相关的指标包括无效供水率、系统漏损率、表观漏损率、真实漏损率、供水设施漏水指数、未计费用水率和未计费用水成本比等。

以国内某中型城市在2005年的供水情况为例，说明国际水协供水平衡模型和供水服务性能指标在漏损分析中的应用。该市属亚热带季风气候，全年平均气温为16.8℃；供水系统服务人口26万；本地取水量为12.3万m 3/d，外地引水量（原水）7.0万m 3/d；向外地出售处理水量2.8万m 3/d；2005年售水量数据包括居民生活用水963万m 3，工业用水2418万m 3，公共服务用水626万m 3；供水干管（街道下的市政管道）长度为600km ，进户管（从市政管道接户头到用户水表）长度为380km ；市政管道接户头密度为80个/km干管，总接户头数为4.8万个；全年不间断供水，平均供水服务压力32mH 2O ；年运行成本计9452万元，免费水价和表观漏损水价按1.55元/m3计，真实漏损水价按0.50元/m3计。以一年为计算时段，供水平衡和供水服务性能指标计算如下。 4.1供水平衡计算 步骤1：确定系统供水总量 ⑴本地取水量：

12.3×365=4489.5万m 3（栏A ） ⑵外地引入未处理水量： 7.0×365=2555万m 3（栏A ） ⑶外地引入处理水量：0m 3 ⑷系统供水总量： 4489.5+2555=7044.5万m 3

步骤2：确定向外地售出水量、计量售水量和未计量售水量 ⑴确定向外地售出水量： 2.8×365=1022万m3(栏C 和栏F) ⑵确定计量售水量

①生活用水：963万m 3 ②工业用水：2418万m 3 ③公共服务用水：626万m 3 ④计量售水量：

963+2418+626=4007万m 3(栏F)

确定未计量售水量（按10%人口，人均用水220L/cap·d计）： 26×10%×220L/cap·d×365/1000=209万m 3（栏F ） ⑷收费水量或售水量：

1022+4007+209=5238万m 3（栏E 和栏G ） 步骤3：确定未计费水量

7044.5–5238=1806.5万m 3（栏G ） 步骤4：确定免费水量 ⑴确定计量免费水量

①供水企业自用水量：10万m 3 ②公共设施用水量：18万m 3

③计量免费水量：10+18=28万m 3（栏F ） ⑵确定未计量免费水量

①冲洗、维修管道所用水量：3.2万m 3 ②新增管道储水：0.8万m 3

③消防用水，2005年全市发生火灾119起，按每起火灾延时2h ，用水15L/s计算：119×2×3600×15/(10000×1000)=1.3万m 3 ④绿化和浇洒道路用水：32.7万m 3

⑤未计量免费水量：3.2+0.8+1.3+32.7=38万m 3（栏F ） ⑶免费水量：28+38=66万m 3（栏E ）

步骤5：确定有效供水量 5238+66=5304万m 3（栏D ） 步骤6：确定系统漏损水量 7044.5–5304=1740.5万m 3（栏D ） 步骤7：估算表观漏损量

⑴估算非法用水量：需要根据长期统计数据分析获得，暂估为200万m 3（栏F ） ⑵用水计量和数据处理不准确性统计 ①水表读数和记录误差（10%）： 10%×（4007+28）=403.5万m 3 ②未计量有效用水误差（20%）： 20%×（209+38）=49.4万m 3 ③用水计量和数据不准确性： 403.5+49.4=452.9万m 3（栏F ） ⑶计算表观漏损量：

200+452.9=652.9万m 3（栏E ） 步骤8. 确定实际漏损量：

1740.5–652.9=1087.6万m 3（栏E ）

步骤9. 利用夜间流量分析、爆管频率/流量/历时计算，模拟等计算各项真实漏损量，并校验以上计算结果（见表1中数据）的合理性。 4.2供水服务性能指标的计算 ⑴无效供水率： ⑵漏损率： ⑶表观漏损率： ⑷真实漏损率：

⑸供水设施漏损指标： ⑹未计费用水率： ⑺未计费用水成本比：

由以上数据分析可以看出，水资源利用上有15.4%的水被消耗；运行情况中漏损率为362.6m 3/接户头/年，表观漏损率为136.0m 3/接户头/年，真实漏损率为620.8L/接户头/日，供水设施漏损指标为15.9（远大于1，需要加强供水管网的漏损控制）；财务指标上有25.6%的水量未得到计费，总未计费用水成本占总年运行成本的17.5%。

通过将国际水协供水平衡模型和供水服务性能指标相结合，可以从水资源利用、运行管理和财务方面更好地表达供水系统的漏损问题。计算结果便于在供水企业之间，以及本企业历年供水情况之间进行比较。

通过对水量构成的合理分类，便于寻找供水系统漏损控制的原因。例如表观漏损的进一步分析，可以判断其主要原因是来自非法用水，还是来自水表计量误差、数据传输或者数据分析误差；对真实漏损的进一步分析，可以判断在漏损控制中需要采用压力优化技术、加大检漏频率，还是需要采用改善系统的修复和替换技术。

对于不可避免漏损量计算公式中的参数，供水水量构成分类、指标的计算方公式以及数据的统计分析等，仍需要在实践应用中进一步探索，以寻找更加适合我们的供水系统漏损量分析方法。