付恒陽

(陜西理工大學(xué) 歷史文化與旅游學(xué)院 秦嶺與蜀道地理研究所， 陜西 漢中 723000)

城市供水管網(wǎng)水漏損管理技術(shù)研究現(xiàn)狀綜述

付恒陽

(陜西理工大學(xué) 歷史文化與旅游學(xué)院 秦嶺與蜀道地理研究所， 陜西 漢中 723000)

城市供水管網(wǎng)水漏損導(dǎo)致了水資源的大量浪費。為了梳理水漏損管理技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，明確今后水漏損管理技術(shù)開發(fā)的重點內(nèi)容，分別從帳面漏失管理、物理漏失管理和管網(wǎng)綜合管理3個方面對目前國內(nèi)外城市供水管網(wǎng)水漏損管理中普遍采用的技術(shù)和方法進(jìn)行綜述，從實用性、精確性和操作的難易程度幾個方面剖析各種技術(shù)的優(yōu)勢及不足，指出未來的研究方向：(1)進(jìn)一步優(yōu)化DMA技術(shù)；(2)研發(fā)綜合的多目標(biāo)決策框架；(3)優(yōu)化在線監(jiān)測和檢測技術(shù)；(4)強化理論的實踐與應(yīng)用研究。

供水管網(wǎng)； 水漏損； 泄漏監(jiān)測； 泄漏定位

城市供水管網(wǎng)水漏損常得不到足夠重視，直到發(fā)生管網(wǎng)破裂、路面塌陷、居民區(qū)停水及地下管線隧道坍塌等事故，造成大量水流失及經(jīng)濟(jì)損失，相關(guān)部門才采取補救措施。新華社2014年通過對我國408個大中城市供水管網(wǎng)統(tǒng)計結(jié)果表明，城市供水系統(tǒng)的管網(wǎng)漏損率平均為21.5%。若以平均漏損率20%計算，我國水務(wù)公司一年的漏損水量為102億噸。若以每噸水成本1.5元計算，每年因漏損造成的直接經(jīng)濟(jì)損失為154億元。除去正常范圍內(nèi)的流失率，如果城市供水管網(wǎng)漏損率能夠降低10%，即可節(jié)省至少52億立方米的水，保守計算相當(dāng)于2000多個昆明湖的水量[1]。

供水管網(wǎng)水漏損會導(dǎo)致資源和能源浪費，甚至供水服務(wù)中斷，并有可能誘發(fā)致病菌入侵管道致使水質(zhì)污染。如果供水基礎(chǔ)設(shè)施老化，加之供水系統(tǒng)的管理不善，會導(dǎo)致供水過程中更大的水漏損。為了更有效地節(jié)約用水，有必要對目前水漏損預(yù)防的技術(shù)和方法進(jìn)行分析和評價。在管網(wǎng)漏損監(jiān)控技術(shù)方面，目前全球主要側(cè)重于帳面漏失管理、物理漏失管理和管網(wǎng)綜合管理。

本文選取了上述3個水漏損管理層面中目前流行的技術(shù)、方法及研究熱點，通過對這些技術(shù)與方法的分析，理清每種技術(shù)的優(yōu)缺點及未來需要改進(jìn)的地方，為水漏損管理從業(yè)人員及研究人員提供參考。

1 供水系統(tǒng)帳面漏失管理方法

供水系統(tǒng)帳面漏失(apparent loss)又稱為“紙上漏水量”或“無收益水”，是指由于用戶水表計量不準(zhǔn)導(dǎo)致的儀表漏損量、抄表誤差、財務(wù)上的數(shù)據(jù)處理及計費錯誤、未經(jīng)授權(quán)的非法用水等給水務(wù)公司帶來的經(jīng)濟(jì)上損失的部分水量[2]。尤其是大量用戶儀表不準(zhǔn)或未經(jīng)授權(quán)用水持續(xù)發(fā)生時，抄表得出的用水量總數(shù)遠(yuǎn)小于實際用水量，導(dǎo)致水務(wù)公司經(jīng)濟(jì)損失。有數(shù)據(jù)顯示，全球每年約160億立方米的供水漏失屬于帳面漏失，直接經(jīng)濟(jì)損失約合每年65億美元。亞洲開發(fā)銀行(ADB)估計，在亞洲，水務(wù)公司50%～65%的無收益水屬于帳面漏失[3]。在我國，多數(shù)城市也存在較為突出的供水系統(tǒng)帳面漏失問題。

用戶水表走表不準(zhǔn)通常是帳面漏失的主要原因。在我國，多數(shù)城市老城區(qū)居民用戶普遍使用的是機械水表，這些水表像大多數(shù)機械設(shè)備一樣，通常隨著使用年限的增加走表精度逐漸降低，造成水務(wù)公司收入損失以及不公平的計費政策。針對這一問題，采取一定的措施可以使計量誤差最小化，如安裝高精度水表、定期檢測，廢舊水表及時更換等。

在城市供水系統(tǒng)中，一些用水戶存在有意或無意的水龍頭滴漏現(xiàn)象。目前大多數(shù)城市廣泛使用的水表都無法檢測超低流量的水流，這種現(xiàn)象也會加劇用水計量結(jié)果的不準(zhǔn)確[4]。針對這一問題，目前已研發(fā)出能夠測量超低流量的電磁感應(yīng)智能水表，能有效解決因水表計量不到超低流量而造成的供水帳面漏失[5]。

人工抄表誤差或統(tǒng)計錯誤以及不科學(xué)的計量技術(shù)，是導(dǎo)致供水產(chǎn)銷差增大的另一主要原因。為解決此問題，目前我國正在積極推行智能化城市供水監(jiān)測系統(tǒng)，通過智能水表和智能閥門，能有效記錄居民的用水習(xí)慣和每月用水量，實現(xiàn)自動抄表和精確計量，極大地減少由于人工抄表錯誤和數(shù)據(jù)處理錯誤造成的的帳面漏失。

未經(jīng)授權(quán)用水也是造成“帳面漏失”的一個主要因素，該問題的解決不僅需要工程技術(shù)措施，而且需要社會文化措施，包括聯(lián)合當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)管理部門，幫助水務(wù)公司做好合法用水教育及監(jiān)督工作。工程技術(shù)方面，最近實驗研究表明，在監(jiān)測供水系統(tǒng)中是否存在未經(jīng)授權(quán)用水時，可以采用壓力監(jiān)測、逆計算技術(shù)和快速瞬態(tài)測試裝置方法獲得未授權(quán)用水的位置和特性[6]。當(dāng)然，由于供水網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及區(qū)別非法用水和合法用水導(dǎo)致的壓力瞬變的困難性，難以保證該方法在實踐中的有效性。

2 供水系統(tǒng)物理漏失管理優(yōu)化技術(shù)

供水系統(tǒng)物理漏失(real ross)，指的是通過系統(tǒng)輸配水管網(wǎng)及城市蓄水設(shè)備滲漏，漏失及溢流到外界的部分水量。為減少供水系統(tǒng)物理漏失和實現(xiàn)最優(yōu)泄漏檢測和控制，一些優(yōu)化技術(shù)和方法相繼用于物理漏失管理。

2.1 遺傳算法

Savic等[7]最先采用遺傳算法(GAs)提高和改進(jìn)供水系統(tǒng)漏失管理，他們采用隔離閥作為決策變量和最小容許壓力作為約束條件，通過壓力水頭最小化實現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)最優(yōu)化，以減少供水系統(tǒng)中的水滲漏。在此基礎(chǔ)上，許多研究者應(yīng)用遺傳算法來解決供水系統(tǒng)的水泄漏管理優(yōu)化問題，例如閥門位置優(yōu)化、閥門調(diào)整優(yōu)化、和基于逆瞬態(tài)分析的泄漏檢測優(yōu)化等。

利用遺傳算法解決供水系統(tǒng)易漏區(qū)檢漏的最優(yōu)化問題已經(jīng)成功在英國、泰國得以驗證。該方法功能強大，將會是傳統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)的革新，但其主要局限在于其需要一個很好的校準(zhǔn)模型和高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。

2.2 多目標(biāo)優(yōu)化及決策分析

Alvisi等[8]基于非支配排序遺傳算法(NSGA-II)和多目標(biāo)進(jìn)化算法(MOEA)研發(fā)的多目標(biāo)優(yōu)化決策模型被認(rèn)為是實現(xiàn)泄漏檢測以及管道維護(hù)資金預(yù)算的一個非常有價值的實用決策支持工具。泄漏管理多目標(biāo)狀況下，決策過程可以通過綜合多目標(biāo)優(yōu)化和多標(biāo)準(zhǔn)決策分析(MCDA)得以強化。首先利用多目標(biāo)優(yōu)化生成帕累托最優(yōu)集，獲取可用解決方案，然后利用多標(biāo)準(zhǔn)決策分析對可用方案作進(jìn)一步篩選，直至獲取一個最優(yōu)解。多標(biāo)準(zhǔn)決策分析方法包括數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法(DEA)、層次分析法(AHP)，折衷規(guī)劃(CP)和優(yōu)先排序的組織方法(PROM)等。

多目標(biāo)優(yōu)化的主要優(yōu)點在于可以提供一些折衷了各個目標(biāo)的替代方案，避免了目標(biāo)之間相互沖突。該方法最近已用于解決意大利兩個供水系統(tǒng)水泄漏案例，結(jié)果顯示，多目標(biāo)優(yōu)化方案實施3個月后估計節(jié)水281 m3/d，相當(dāng)于系統(tǒng)日輸水量的14%[9]。目前，多目標(biāo)決策分析在我國水漏失管理規(guī)劃中的應(yīng)用有限，原因是該技術(shù)操作過于專業(yè)化和復(fù)雜化。

3 管網(wǎng)綜合管理技術(shù)與方法

管網(wǎng)綜合管理主要包括4個方面，分別是：泄漏監(jiān)測、泄漏定位、管網(wǎng)壓力管理和漏損預(yù)測。

3.1 泄漏監(jiān)測

3.1.1 DMA技術(shù)

目前國外在泄漏監(jiān)測方面多利用獨立計量區(qū)域(DMA)技術(shù)。獨立計量區(qū)的大小一般以用水戶的數(shù)量表示，通常在500～3000戶之間[10]。DMA泄漏監(jiān)控以夜間流量分析為基礎(chǔ)，持續(xù)或定期監(jiān)測流入獨立計量區(qū)域的流量，并確定當(dāng)流量超過規(guī)定的夜間最小流量(MNF)時，則可判斷此DMA存在漏失或偷水情況，從而對該DMA進(jìn)行及時排查，以減少漏失。夜間最小流量通常發(fā)生在凌晨2:00至4:00，在此期間合法用水戶的用水量通常在最低限度，故配水管網(wǎng)的壓力高，流入DMA水流的泄漏也達(dá)到最大值。

DMA技術(shù)的MNF分析是泄漏評估實踐中應(yīng)用最廣泛的方法，甚至有學(xué)者認(rèn)為即使在不規(guī)律的管網(wǎng)供水中，夜間流量分析和滲漏水力分析也是對滲漏監(jiān)控一個有價值的工具[11]。目前一些發(fā)達(dá)國家許多城市配水系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)的水力模型和數(shù)據(jù)驅(qū)動模型實現(xiàn)了夜晚水流的自動化監(jiān)測，從而節(jié)省了檢測時間和人工判讀造成的誤差，在我國深圳、上海、北京、昆明等地也嘗試了DMA漏損控制技術(shù)，查出了許多暗漏點。

基于DMA漏失監(jiān)測的另一項先進(jìn)技術(shù)是流量統(tǒng)計分析。Buchberger等[12]在高分辨率流速讀數(shù)(1秒的采樣間隔)統(tǒng)計分析基礎(chǔ)上提出了一種漏失篩查算法。該方法通過連續(xù)測量流入到獨立計量區(qū)域的主流，推斷最小和最大漏損率。該方法的局限性在于，缺少實踐檢驗，也確定不了管網(wǎng)具體的泄漏位置。

在耗水量數(shù)據(jù)及統(tǒng)計分析應(yīng)用的研究中，Jankovic-Nisic等[13]認(rèn)為在大型供水區(qū)，DMA技術(shù)對水流量的變化不太敏感，對任何突然爆裂或與家庭用水量相同的泄漏難以察覺，他們在DMA基礎(chǔ)上提出了流量計最佳定位法。

針對我國大多城市管網(wǎng)規(guī)模和密度較大，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，DMA技術(shù)難以實現(xiàn)等問題，李霞[14]提出了虛擬分區(qū)法，即用模糊識別等方法將管網(wǎng)中所有管段按監(jiān)測點水壓變化規(guī)律進(jìn)行聚類，把泄漏檢測的范圍集中在某一類內(nèi)，大大縮小了泄漏檢測的范圍，只是該方法還有待更多的實踐以檢驗其有效性。

3.1.2 在線監(jiān)測技術(shù)

在線監(jiān)測(實時監(jiān)控)作為管網(wǎng)泄漏或爆裂的快速反應(yīng)手段被越來越多的水務(wù)公司使用。智能傳感器，微處理器，遙感，通信和軟件應(yīng)用程序包等方面的技術(shù)進(jìn)步已成功實現(xiàn)供水系統(tǒng)流量和壓力數(shù)據(jù)的連續(xù)和實時采集，使及時診斷供水系統(tǒng)中的異常并采取干預(yù)措施成為可能。

英國的Neptune項目研究組研發(fā)了一個在線監(jiān)測的決策支持系統(tǒng)，該系統(tǒng)是基于壓力記錄儀、流量計、客戶投訴、以及短期用水量預(yù)測等實時信息進(jìn)行分析，其結(jié)果為相關(guān)決策者提供借鑒。Mounce等[15]研發(fā)了一個利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線獲取管網(wǎng)流量和壓力數(shù)據(jù)的方法。該方法利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANNs)首先預(yù)測管網(wǎng)水力參數(shù)的概率密度函數(shù)(PDF)，然后把PDF連接到一個模糊推理系統(tǒng)并在線檢測泄漏或爆裂等異常流量。該方法在英國的一些實例研究中證明是一個非常有效的管網(wǎng)爆裂檢測的“智能報警”工具。另外，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與貝葉斯推理系統(tǒng)(BISS)聯(lián)合的數(shù)據(jù)驅(qū)動模型已有報道，并認(rèn)為是很有前途的在線爆裂檢測工具[16]，該模型的缺陷是需要至少2～3個月的正常數(shù)據(jù)來預(yù)測和校正人工智能系統(tǒng)的精確度。

Ye等[17]基于自回歸和液壓測量的自適應(yīng)卡爾曼濾波研發(fā)了一種新型的在線爆裂檢測方法。卡爾曼濾波方法對爆裂或泄漏的流量監(jiān)測比壓力監(jiān)測更敏感，具有計算效率高和檢測速率快的優(yōu)點，并且不需要人工智能系統(tǒng)所必須的大量校正數(shù)據(jù)。根據(jù)Savic等[18]研究認(rèn)為，人工智能系統(tǒng)對中、大型的異常爆裂事件檢測方面更優(yōu)越，而以卡爾曼濾波器為基礎(chǔ)的技術(shù)更適合小的異常爆裂事件，并能提供系統(tǒng)故障的早期預(yù)警；因此，這兩種技術(shù)具有互補性，但二者共同缺點是不能在線檢測到管網(wǎng)現(xiàn)有的穩(wěn)定泄漏。

3.2 泄漏定位

檢漏是把泄漏縮小到管網(wǎng)的某一部分，而定位是指查明泄漏的確切位置，只有對泄漏點及時定位才能實現(xiàn)及時維修并減少水漏損。泄漏定位主要是利用聲學(xué)設(shè)備如聽漏棒、電子聽漏儀、噪聲自動記錄儀、相關(guān)儀等[19]。聲學(xué)設(shè)備依賴于水加壓后漏水產(chǎn)生的噪聲(聲音或振動)。傳統(tǒng)的聲學(xué)設(shè)備不適用于非金屬管道和大口徑管道的靜態(tài)泄漏，它們的有效性在很大程度上依賴于使用者的經(jīng)驗，并且檢漏過程比較耗時。隨著信息技術(shù)和通訊設(shè)施的最新進(jìn)展，現(xiàn)代的聲學(xué)設(shè)備更有效且較少依賴于使用者的經(jīng)驗[20]。例如配備了多參數(shù)測量(流量，壓力和噪聲)的聲學(xué)傳感器，現(xiàn)已應(yīng)用于供水網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和泄漏定位[21]。多參數(shù)測量是一種很有價值的方法，未來將會逐步用于DMA的泄漏監(jiān)測。另外，視頻攝像頭、傳聲器、聲學(xué)傳感器和遙感技術(shù)在管網(wǎng)檢測中的應(yīng)用使工作人員在大口徑管網(wǎng)中及時找到泄漏點成為可能[22]。再者，一些非聲學(xué)技術(shù)如示蹤氣體、紅外成像和探地雷達(dá)等，也有助于供水管網(wǎng)的泄漏定位[23]。

美國康乃爾大學(xué)Liggett[24]教授和他的研究小組提出了基于壓力和流量的逆分析泄漏檢測定位法。該方法基于管網(wǎng)瞬態(tài)分析，假設(shè)管網(wǎng)某處破裂會產(chǎn)生突發(fā)壓力波，該壓力波將先后傳播到距離較近的幾個壓力監(jiān)測點，然后根據(jù)傳播的路徑和時間差來診斷泄漏位置。逆分析法是一種動態(tài)的泄漏檢測方法，能適用于穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的條件。

泄漏定位的另一個實用工具是網(wǎng)絡(luò)水力模型。這項技術(shù)利用實測壓力或流量數(shù)據(jù)，通過壓力或流量的模擬值與實測值差異最小化來定位漏損熱點[25]。在過去20年中，網(wǎng)絡(luò)水力模型在供水系統(tǒng)漏損分析中得到了很好的開發(fā)和應(yīng)用。對于泄漏管理，水力模型不但用于泄漏點定位，也可用于其他用途，包括管網(wǎng)分區(qū)以及泄漏控制的壓力管理[26]。雖然水力模型是管網(wǎng)泄漏分析一個有價值的工具，在實踐中，對模型的校準(zhǔn)仍然比較困難。

國內(nèi)學(xué)者梁建文[27]、朱東海等[28]基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，通過監(jiān)測節(jié)點的水壓變化來診斷管網(wǎng)泄漏位置，實現(xiàn)泄漏點動態(tài)定位。該方法是供水管網(wǎng)泄漏定位的一種新思路，但在實踐中還存在諸多問題，如模擬中較少考慮實際管網(wǎng)泄漏的復(fù)雜性以及模型本身存在易陷入局部極小點、訓(xùn)練不易收斂等缺點，致使模擬結(jié)果失真。最近有學(xué)者提出了配水系統(tǒng)異常檢測的支持向量機(SVMs)模型以替代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[17]。支持向量機模型是一種基于統(tǒng)計學(xué)習(xí)理論的模式識別方法，其功能類似于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，但該模型比神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有更好的概括能力和需要較小的校正數(shù)據(jù)。

3.3 管網(wǎng)壓力管理

壓力管理是在保證用戶正常用水的前提下，通過加裝壓力控制設(shè)備，根據(jù)用水量調(diào)節(jié)管網(wǎng)壓力達(dá)到最優(yōu)的運行條件[29]。傳統(tǒng)減少隱蔽泄漏的方法是更換管網(wǎng)主線或支線，然而這種做法成本高，費時、費錢和費力，而壓力管理是一種減少隱形泄漏的較為實用且花費較低的工具。壓力管理常用的實施方案包括：調(diào)整各個管理區(qū)供水管網(wǎng)布局，優(yōu)化管網(wǎng)性能；實時對管網(wǎng)進(jìn)行檢漏和維修，保證管網(wǎng)的相對完好狀態(tài)；增加調(diào)壓設(shè)備，在保證正常供水前提下根據(jù)用水量調(diào)節(jié)管網(wǎng)壓力[30]。

通過壓力管理，減少了主管道破裂和能源消耗，不僅降低了泄漏，而且延長了基礎(chǔ)設(shè)施的使用壽命，降低了運營和維護(hù)成本，同時減少了供水中斷，提高了客戶服務(wù)。因此，壓力管理被認(rèn)為是一種減少供水管網(wǎng)漏損最為快速、有效的主動控漏方法，是一個減少隱蔽滲漏必要的管理工具。

盡管壓力管理具有諸多好處，然而在我國許多地區(qū)，該技術(shù)很少得以應(yīng)用，主要原因有兩個方面，一是缺乏與之相配套的決策支持系統(tǒng)，二是配水系統(tǒng)沒有優(yōu)化配置，難以進(jìn)行有效的壓力管理。

3.4 漏損預(yù)測

供水管網(wǎng)漏損預(yù)測包括漏水量預(yù)測、管網(wǎng)安全使用時間預(yù)測等。其主要目的是對管網(wǎng)的安全使用時間提出預(yù)警，為管網(wǎng)漏損做到早預(yù)防、早解決提供借鑒。

張宏偉等[31]和段煥豐等[32]把導(dǎo)致供水管網(wǎng)漏損的各種因素作為自變量，把管網(wǎng)漏損作為因變量，建立管道漏損與導(dǎo)致管道漏損產(chǎn)生的因素之間的線性關(guān)系，應(yīng)用多元線性回歸分析理論建立了供水管網(wǎng)初始漏損預(yù)測模型及供水管網(wǎng)漏損安全預(yù)測模型。這些模型有助于管網(wǎng)泄漏問題的短期治理與長期防治，使漏損被動檢測變?yōu)橹鲃訖z測，提醒水務(wù)公司提前更換一些預(yù)測可能要漏損的管道，減少漏損損失。

耿為民[33]和閆麗芳[34]分別采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測多發(fā)漏損管材的安全使用時間，這些模型對管網(wǎng)漏損防治具有一定的促進(jìn)作用。其中閆麗芳通過將粒子群優(yōu)化算法引入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化中，提高了模型的收斂速度和精度，為管道漏損預(yù)警提供基礎(chǔ)和依據(jù)，有助于促進(jìn)管網(wǎng)改造和漏損防治的有機結(jié)合。但其模擬過程建立在大量繁雜和隨機的歷史數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，如果這些數(shù)據(jù)不全、不準(zhǔn)或難以直接應(yīng)用，會導(dǎo)致模擬結(jié)果偏差，削弱模型的精度。

3.5 我國供水管網(wǎng)綜合管理技術(shù)與方法

基于國內(nèi)大多管網(wǎng)規(guī)模較大、密度較大、連接復(fù)雜、分區(qū)不足、在線監(jiān)測設(shè)施落后等現(xiàn)狀，我國管網(wǎng)漏損綜合管理應(yīng)注重以下幾個方面：管網(wǎng)定期更新改造、管網(wǎng)壓力控制、漏損檢測及漏點定位與修復(fù)。管道更新改造方面，將鑄鐵干管到用戶的鉛管更換成不銹鋼管，將原來的舊鑄鐵管全部更換為帶內(nèi)襯的球墨鑄鐵管或鋼管；管網(wǎng)壓力調(diào)整方面，管網(wǎng)中通過設(shè)置減壓閥，將給水管網(wǎng)劃分為若干個壓力管理區(qū)域，合理調(diào)度泵站，裝置泄壓水池，管網(wǎng)中設(shè)置自動控制閥門調(diào)整管網(wǎng)壓力等，這些方法都可以在保證供水服務(wù)的前提下，適當(dāng)降低配水系統(tǒng)局部供水水壓，減少管道漏損水量；漏損檢測及定位方面，對于各供水企業(yè)，應(yīng)根據(jù)地理位置、經(jīng)濟(jì)及技術(shù)等條件，選用聽漏棒、電子聽漏儀、噪聲自動記錄儀、相關(guān)儀等檢測設(shè)備，綜合被動檢漏法、音聽檢漏法、相關(guān)分析檢漏法、區(qū)域檢漏法、區(qū)域裝表法、區(qū)域檢漏兼區(qū)域裝表法、雷達(dá)檢漏法、氫氣檢漏法等，及時對漏點進(jìn)行監(jiān)測和定位。另外，建立供水管網(wǎng)SCADA(Supervisory ControlAnd Data Acquisition)泄漏在線檢測和定位系統(tǒng)，實現(xiàn)動態(tài)的監(jiān)測與數(shù)據(jù)采集。

4 結(jié)論與展望

本文介紹了國內(nèi)外城市供水管網(wǎng)水漏損管理領(lǐng)域較流行的技術(shù)和方法，包括帳面漏失管理、物理漏失管理及管網(wǎng)綜合管理技術(shù)及方法。建議未來可持續(xù)的水漏損管理研究應(yīng)著重以下幾個重要方面：

(1)進(jìn)一步優(yōu)化DMA技術(shù)。傳統(tǒng)的DMA的優(yōu)勢正日益受到挑戰(zhàn)，需要研發(fā)更實用、更開放的DMA網(wǎng)絡(luò)方案。尤其是要強化多個進(jìn)口的DMA內(nèi)減壓閥(PRV)控制下的供水系統(tǒng)動態(tài)行為研究。同時配合成本及效益量化預(yù)測模型，以便充分了解壓力管理對爆裂減少頻率及節(jié)約支出的真正影響。

(2)研發(fā)綜合的多目標(biāo)決策框架。雖然目前有各種漏失管理策略，由于存在多目標(biāo)并涉及不同的利益相關(guān)者，結(jié)果使可供選擇的策略往往相互沖突。未來的漏損管理研究需要研發(fā)綜合的多目標(biāo)決策框架，以幫助供水部門制定最優(yōu)的水漏損管理戰(zhàn)略。再者，未來的研究工作還需要制定多目標(biāo)優(yōu)化的評估標(biāo)準(zhǔn)。

(3)優(yōu)化在線監(jiān)測和檢測技術(shù)。目前雖有在線監(jiān)測、檢測設(shè)備和技術(shù)，但管網(wǎng)漏失動態(tài)的實時監(jiān)控優(yōu)化技術(shù)仍尚未充分開發(fā)。未來的工作應(yīng)著力減少虛假警報的數(shù)量和提高檢漏速率；另外，管網(wǎng)爆裂的檢測方法(如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機、卡爾曼濾波)的應(yīng)用仍需要改進(jìn)和普及；再者，開發(fā)多參數(shù)(流量、壓力、水質(zhì))傳感器的優(yōu)化配置以提高漏損管理效率。

(4)強化理論的實踐與應(yīng)用研究。目前的供水管網(wǎng)漏失管理研究偏于理論，且較多理論在應(yīng)用中有太多局限性或缺少廣泛的實踐驗證。今后應(yīng)努力集中于水務(wù)部門和研究機構(gòu)之間密切合作下的基于實踐的應(yīng)用研究，提高理論應(yīng)用的普適性和精確性。

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[責(zé)任編輯：張存鳳]

Review of the current situation of water leakage management techniques in urban water supply network

FU Heng-yang

(Qinling and Intones Geography Research Institute, School of History and Tourism, Shaanxi Sci-Tech University, Hanzhong 723000, China)

Water leakage in urban water supply network has led to a large number of water resources waste. In order to sort out the development status of water leakage management technology at home and abroad, and clear the focus of the future development of water leakage management technology, this study elaborates on the current techniques and methods of water leakage management in domestic and international from the book loss management, physical leakage management and integrated management respectively, and analyses the advantages and disadvantages of various technologies from the practicality, accuracy and ease of operation. Finally , the paper points out the future research directions: (1) to further optimize the DMA technology; (2) to develop integrated multi-objective decision-making framework; (3) to optimize online monitoring and detection technology; (4) to strengthen the practice and application of theories.

water supply network; water leakage; leaking monitoring; leaking location

1673-2944(2017)01-0064-07

2016-08-29

2016-10-25

陜西理工學(xué)院人才啟動項目(SLGKYQD2-30)

付恒陽(1975—)，男，河南省平輿縣人，陜西理工大學(xué)講師，博士，主要研究方向為水資源管理。

TU991.61

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