用新理念新技术推动城镇供水管网改_省略_造技术指南实施细则_管网部分解读

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用新理念新技术推动城镇供水管网改造建设

——《城镇供水设施建设与改造技术指南实施细则》管网部分解读

中国城镇供水排水协会科技委管道部主任、上海市自来水奉贤有限公司总经理 郑小明

编者按：为落实《全国城镇供水设施改造与建设“十二五”规划及2020年远景目标》，推动城镇供水水质全面达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)，住房与城乡建设部在总结水体污染控制与治理科技重大专项技术成果和工程实践经验的基础上，组织编制了《城镇供水设施建设与改造技术指南》，并于2012年底正式发布。该《指南》实施细则的管网部分由中国城镇供水排水协会科学技术委员会管道部主要编写。上海市自来水奉贤有限公司总经理郑小明作为中国城镇供水排水协会科学技术委员会管道部主任、中国城镇供水排水协会科学技术委员会副主任、住建部市政给排水标准化委员会副秘书长，是《城镇供水设施建设与改造技术指南实施细则》编制的主要参与者，是该《实施细则》管网部分的权威第一人，他对《城镇供水设施建设与改造技术指南实施细则》的解读，相信能够对全国同行业相关工作起到较强的指导作用。

一、管网的瓶颈和改造建设任务随着国家强制性标准《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的实施，各地采取更换水源、水厂升级改造等措施，积极应对新标准的全面实施，城市自来水厂出厂水水质达标率由2009年的58.2％提高到2011年的83％，但供水系统中管网的问题随之凸现，因管道问题而影响水质的情况大量存在，管道漏损也严重影响了水资源的节约利用和供水企业的经济效益，为此住房和城乡建设部、国家发展和改革委员会以建城[2012]82号文印发《全国城镇供水设施改造与建设“十二五”规划及2020年远景目标》，提出“十二五”期间对使用年限超过50年和使用管材为灰口铸铁管、石棉

水泥管等落后管材的供水管网进行更新改造，共计9.23万公里。其中：设市城市4.20万公里，县城2.51万公里，重点镇2.52万公里。“十二五”期间计划新建管网长度共计18.53万公里，其中：设市城市6.79万公里，县城5.77万公里，重点镇5.97万公里。管网改造投资835亿元，新建管网投资1843亿元，占规划投资4100亿元的2/3左右，可以说管网系统设施改造与建设是“十二五”期间供水设施改造与建设的重中之重。

《城镇供水设施建设与改造技术指南实施细则》布局优化、安全节能、保障水质、节约资源和充分利用有限的地下空间资源为指导思想，充分体现“十一五”国家水专项相关成果，力求跟踪国内外行业最新发展动态，提倡引入新理念，推动使用新材料和新工艺等新技术进行给水管道的改造和建设。

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二、管网规划设计与系统节能（一）合理规划降低管网水龄

部分城市大量存在管道流速过低、水龄过长的问题，严重影响管网水质，形成这一问题的原因与规划过分超前有关，近些年规划的变更周期短且变化较大，以及现有的规划依据原则没有与现代各行业用水特征的变化相适应，因此在一些新城区规划阶段应充分考虑区域规划的时效性和水量增长的不确定性，在管网模型基础上合理确定管径，提倡分阶段投资建设，以便早期使用阶段减少水龄，保障管网水质。（二）推广区块化规划与分区计量管理

区块化规划的概念是城镇供水管网布局结构的突破，它既不是纯粹的网状也不是纯粹的支状，而是区域内以网状组团，单个区域独立计量；区域与区域之间通过大口径管道多处连接，往来计量。这种分区既可以是以自然地理区块划分，也可以是不同高程地域间的划分，还可以是按行政社区的划分。区块化的目的是在一个大的网络下形成若干相对独立的压力分区、计量分区或行政分区，有利于分压供水和区域水量管理，特别是当行政管理范围与计量区域范围一致时，有利于计量考核控制漏损。区块化规划和分区计量适合在新城镇开发建设时一步到位，也适合对原有的管网在改造更新时逐步形成，还可以在原有管网结构中部分形成。（三） 实施分级分区加压和消毒

随着城镇化进程，城镇高速扩展 ，供水管网的自然延伸使得原先的供水压力无法满足远端用水的压力需求，有些城镇是通过水厂增压来解决，这种方法既不合理也不节能。分级分区加压能均衡管网压力，通过设置管网的中途增压泵站，将以往一次增压直接到用户改成逐级增压，使后阶段的增压能耗控制在最优范围。分级增压也可使管网全程压力分布均衡，避免水厂附近用户的压力过高。压力与物理漏损在一定程度上成线性关系，较低的压力对减少物理漏损有直接帮助。同样，余氯的衰减也与输送距离有关，沿程分段消毒，可避免出厂的余氯过高，从而减少消毒副产物生成的可能性，既保证了管网末梢的水质安全，也改善水厂附近的自来水口感。（四） 提倡高位储水和全系统节能理念

供水系统的能耗不仅包括市政公共给水部分，还包括了建筑给水部分，因此在考虑设备节能的时候要引入全系统节能理念。实施细则针对一些城市取消屋顶水箱和地面蓄水池、二次供水设备大量选用无蓄水的无负压增压设施的现象，提出了宜选用蓄水型增压设施，避免对市政管网水压和水量产生影响。

这一观点是基于全系统节能的理念而提出的，自来水生产系统是24小时连续运行的，其在满足日需水总量的同时，还要满足日最大时用水，而一个城市的最大时用水每天只发生在白天一个集中的时间，通常解决这个问题的办法是利用晚间的用水低峰，将水厂生产能力的富余部分储存在水厂及中途泵站的水库或者输送给城市屋顶水箱和地面蓄水池，这部分储水量约可占到日供水总量的10%。采用全系统节能的理念，首先从设施投资建设角度看，如果一个城市都选用无负压增压设施，那么这个城市的公共给水系统要满足最大时用水，其现有的公共供水设施要扩大约10%；其二，从城市电网平衡用电的角度看，我国电网的日时差系数很大，为此晚间居民电价只有白天的一半，国家鼓励夜间用电，二次供水采用蓄水型增压装置，既是利用了夜间的富余电力，也降低了供水增压成本，符合国家的能源政策，也有利于缓解电力系统的日最大时用电；其三，考量一个城市运行的安全性时，在发生自然灾害、战争、突发事件时其供水的初始期维持能力是一个重要指标，往往水箱水池的水可帮助度过灾害初始期阶段。

三、 管网建设与更新改造技术（一）管道材料全周期成本理念

供水管道的建设成本不能仅限以材料采购和施工费用来评价，全周期成本理念是从管网的全部生命周期的角度出发，以管道年寿命为单位，综合其它各相关数据，对不同材质的管道进行比较，力求做到可比、经济和准确，全周期成本核算内容除材料采购和施工费用外，还包括运输费用、养护维修便利性和养护成本、漏水和爆管频率、水质影响、输水能力等，通过全周期成本比较，可遴选出高可靠性、低单位维护成本和单

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位使用寿命最长的管道。管道材料全周期成本理念的引入，可使供水企业在选择管材决策时更科学、更经济，具长远眼光。（二） 管材和管配件使用寿命的同一性理念

一根管子的寿命取决于管子本身材料特性，但一个管网的寿命取决于管网的最薄弱处，这就是“木桶理论”对管网寿命的解释。供水企业在管网建设时往往注重主材管子的选择，而忽视管配件质量、胶圈质量、施工质量和巡检保护，如球墨铸铁管使用大量钢制管件，甚至用灰口铸铁的管配件；柔性密封件使用回用劣质橡胶；玻璃钢管直接切割打洞开分支等，实践证明大多数的城镇供水管道爆管都和管件、施工质量和外力影响有关，真正是管子材料本身问题造成爆管的不多，因此强调管材和管配件使用寿命的同一性理念有助于提高管网的使用寿命、漏损和爆管。（三） 更新改造提倡应用非开挖修复技术

需要更新改造的管道有多种原因，漏水严重、水垢增厚导致输水能力下降、水质衰变严重、爆管增多和输配能力不足等，不是所有的更新改造都只采用更换管道的方法，对一些管材本体材质尚可，仅因接口漏水或内壁腐蚀造成的水质原因，且无条件开挖更新的管道可采用非开挖修复技术恢复功能，这一技术特

别适用于城镇的大口径输水管道，主要有PE内衬修复、管内局部修复和管壁内喷涂修复等 ，正在编写的非开挖修复国家行业规范有助于这一技术的推广应用。

四、 管网漏损控制与运行维护技术（一） 提倡全系统水平衡和全面漏损控制理念

我国供水企业长期漏损较高，在减少漏损方面以前较多注意检漏技术的推广使用，近些年来又按国际水协的“水平衡表”不断寻找各种水量损失的比例，但漏损下降的幅度有限。 提倡全系统的水平衡漏损控制理念是指首先从出厂水到用户之间进行垂直多级计量，知道每一输水段的水量损失，即可知道在哪损失、损失了多少、什么时候损失，然后再进行逐段横向分析，寻找损失原因，即知道为啥损失，可先从损失最大的阶段入手，达到事半功倍的效果。

对于管网系统的漏损控制，是先去搞清楚漏损分类，还是先控制住漏损总量？IWA的水量平衡法引导我们从漏损分类入手，而我们的观点是优先控制漏损总量，降低供水产销差。 上海自来水奉贤公司供水管网漏损率控制的实践研究表明，将IWA横向水平衡结合总量控制的纵向水平衡，形成“鱼骨式”水平衡法控制管网漏损率更具有实践意义。其中，以纵向水平衡计量分析为主，横向水平衡分析为辅，因此在行业中要提倡全系统水平衡和全面漏损控制理念。

漏损控制包括管理、技术和投资三部分，以往较多注重客观物理漏损检测技术，忽视管理，更少认识到投资更新改造对减少漏损的重要作用。总结近年来我国漏损控制较好的城市，无不在注重检漏技术的同时，都注重管网和营销管理的提高及加大管网改造的投资力度。（二） 提出管网系统安全指标性理念

供水管网的水质安全有化学稳定性和生物稳定性二类指标，管网的安全运行还有一个重要的指标即物理稳定性，这是供水管网的重要安全性指标，这一指标可包括管道年更新率、平均管龄、材质构成比例、阀门

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分布、单位管长维修费用、系统接入水源数、管网防震级别、系统储水能力、检漏频率、爆管频率、管网资料准确率、SCADA检测点密度等。这一指标的形成还需行业内达成共同的认识，通过管网系统安全性指标的评价可反映出一个城镇供水管网的基本状态，也可作为漏损评定的参考依据。（三） 管网信息化与科学管理

管网信息化是提高管网运行管理的重要手段，因管网绝大部分都隐蔽在地下，准确的资料收集就显得更为重要。调查显示，我国一些大中城市在管网信息资料收集上有良好的传统，但在准确性方面有待提高。中小城镇在管网信息方面有的处在空白状态，这为以后的管网运行管理和漏损控制留下了隐患，实施细则要求各地重视管网信息化建设，提高信息化水平，鼓励开发简易的GIS、SCADA系统和模型，为广大中小城镇供水企业提供合适的管理平台。提高中小城镇供水企业的信息化水平任务很艰巨，但对我国供水行业而言，这是一个必须经历的过程，没有信息化就无法改善和提高管理。（四） 推广气水混合冲洗技术

管道并网前常面临冲洗水量不够、压力不足而无法冲洗干净的问题，气水混合冲洗等先进冲洗技术能解决这一困难，该技术充分利用了人工形成的水锤效应，用高速气水混合流对管道壁进行冲洗，目前最大冲洗口径已经达到DN1400，这一技术不仅解决小流量冲洗大管径的难题，还已经应用在现役旧管道的清洗上，取得良好的经济技术效果。

五、结语

本实施细则的编写丰富了《技术指南》中关于管网系统的技术要求和导向性意见，对指导管网系统设施建设与改造技术的规范化实施、提升管网运行管理水平将会起到积极的作用。由于本细则还未经全面实践验证，在技术覆盖面的完整性方面、相关技术的描述把握方面还有进一步优化空间，我们期待在执行贯彻中得到行业技术人员的积极实践，并进一步补充完善。

京城供水高峰期平稳度过　今夏市区供水总量达2.46亿立方米

截至目前，北京市今年供水高峰期已圆满结束。据统计，在北京市供水高峰期的6、7、8三个月，市区供水总量达到2.46亿立方米，比去年同期增加了约500万立方米；最高日供水量出现在8月26日，达298万立方米，比历史最高纪录2010年288.4万立方米增加了9.6万立方米。在北京市政府及北京市自来水集团有关部门、单位的共同努力下，确保了今年供水高峰期平稳度过。

今年夏季高峰供水呈现出四个突出特点：

一是用水刚性需求增加，供水量持续呈高位运行状态。今年高峰供水期日均供水量267.3万立方米，比去年同期增加5.2万立方米，用水需求持续增长，供水量呈高位运行状态更加明显。据统计，高峰期间供水量在270万立方米以上的天数有45天，比去年同期翻了一番，一半时间呈高位运行状态。其中，日供水量在280万立方米以上的更高位运行天数为18天。

二是高日供水量连续四次突破历史纪录。今年7月24日高日供水量达289.2万立方米，首次突破288.4万立方米的历史最高纪录。此后，在7月25日、30日高日供水量分别达到293.3万立方米、294.1万立方米，8月26日市区日供水量第四次刷新供水史纪录，达到298万立方米，接近市区318万立方米的日供水能力。

三是提升日供水能力18万立方米，确保高峰供水平稳度过。面对每年增加大约20万自来水用户，用水需求不断增长的形势，北京市自来水集团在2012年底启动了第三水厂、第八水厂改扩建工程，在今年高峰期完成了309水厂、孙河水厂的新建工程，新增日供水能力18万立方米，为应对今年供水高峰期四创供水史纪录提供了重要保障。此外，北京市自来水集团在高峰供水前完成了695项设施设备的检修改造，进一步完善了供水调度、水质保障、管网抢修等高峰供水保障预案，为确保高峰期供水安全打下了坚实的基础。

四是河北水库水源已成为北京高峰期供水保障的重要水源。北京城区从2008年9月底开始使用河北水库水源，自2009年起，每年高峰供水期间，河北水源成为主要水源之一。今年，供水高峰期使用河北黄壁庄水库、岗南水库的水源，共计7100余万立方米，占总供水量的28.9%，比去年同期增加约600万立方米。

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