城市给水管网漏损问题的研究

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1、城市给水管网漏损问题的研究耿为民（同济大学环境科学与工程学院，上海200092）摘要：随着水资源日益匮乏、水污染日渐严重，给水管网漏损及其控制问题已成为供水事业的一项重要课题。城市供水企业迫切需要加强给水管网漏损管理，减少漏损水量，提高经济效益。论文根据目前我国给水管网漏损的主要情况，研究了管网漏损管理中的两个主要问题：管道安全使用时间的预测；给水管网检测周期的优化求解。管道安全使用时间的预测主要通过对管道漏损影响因素进行量化分析，采用神经网络BP模型建模，对多发漏损管材的安全使用时间进行科学预测。在给水管网漏损管理中起到管道漏损预警的作用，

2、并对管网改扩建与漏损防治相结合起到一定的促进作用。给水管网检测周期的优化求解以管网历史漏损统计数据为基础，以漏损控制总费用最低为目标，采用自回归滑动平均混合过程及叠合模型预测管网漏水量、漏损件数，并在此基础上建立漏损检测周期的优化数学模型。结果显示，总漏水量因实施优化检测周期而减少，漏损控制费用降低。关键词：给水管网；漏损管理；管道安全使用时间；优化检测周期；管网漏损预测1前言目前，给水管网漏损及其控制问题已成为供水事业的一项重要课题。据2000年我国城市供水统计年鉴，593个城市漏损率平均为15.61%，供水漏损总量为3[1]43.74亿m

3、。总体来说，我国供水行业缺乏对漏损控制深入系统的研究，大多数漏损控制尚处于起步阶段。因此，供水行业应结合供水企业实际情况对漏损控制进行深入系统的研究，探索积极有效的方法以解决目前我国给水管网漏损率偏高的原因。因此，高效的水漏损管理，减少管网漏损量是供水企业提高经济效益的重要途径之一。2管道安全使用时间的预测管道安全使用时间是指管道投入使用后产生漏损的初始时间。管道安全使用时间的预测为漏损控制、管网维护等方面的经济分析提供基础，便于提高管网的管理水平。论文根据管网漏损统计数据以及管道漏损影响因素分析，采用神经网络原理，预测管道安全使用时间。预测

4、数据采用我国南方某市供水企业“漏水点调查报告”。2.1影响管道漏损的主要因素据供水企业“漏水调查签证报告”，记载漏水的原因主要有：弯头裂；管裂（管断裂）、断裂错位、螺口断裂；三通接口漏水；管腐蚀（三通腐蚀）；铅头脱；消防漏水；三通裂；三通脱落；三通漏水；接口裂缝；铅头漏水。（1）造成管网漏损的主要原因：¢管材1发生漏水的管道以镀锌钢管和灰口铸铁管居多。¢管道腐蚀管道腐蚀会使管壁变薄，引起局部穿孔漏损，严重的则发生爆裂。¢管道接口在接口施工差，有的管道竣工后不进行试压，致使管道正常工作时出现接口漏水。接口刚性太强。¢地基不均匀沉降由于地质环境差

5、异、基础设置差异等因素的作用，从而造成地基产生不均匀沉降，导致管道发生漏损。¢温度变化冬季管内的水温和管外的土壤温度随季节变化，使管道本身也随温度的变化而发生伸缩变化，因而在管壁上产生相应的轴向应力。¢管道施工管道基础不好；覆土不实；未设支敦或支敦后座土壤松动；接口质量差；焊接质量不过关；管道防腐不好。¢水锤现象各城市因管网敷设、气候、地理状况等情况的不同，造成管网漏损的主要原因也不尽相同。需要根据各城市的漏损历史统计数据进行相关性分析,得出导致该城市给水管网漏损的主要因素。¢管网运行压力在满足用户用水需求的前提条件下，给水管网的供水压力越来

6、越高，其中局部区域水压存在过高现象。水压高，对管道强度的要求也会相应提高，管道的漏损频率也会随之增高。（2）对漏水原因进行分析和定性通过对造成管道漏损的主要原因详尽分析，对其采用确切量化描述。影响管道漏损的参数值有：管径；管材；管网运行压力；地质条件；交通量。¢管径、管道埋深¢地质条件将地基土层的压缩模量（E）值作为评定地基不均匀沉降的参数。s¢道路交通量：交通量是指一定时间间隔内通过道路某一断面的车辆总数。¢管网运行压力¢管道漏点处运行压力（单位：m）。2.2利用BP网络预测管道安全使用时间根据漏水点调查报告，将统计数据按管材分类。依据统计

7、资料，镀锌钢管和灰口铸铁管的漏损记录最多（图1）。论文以镀锌钢管为例来说明管道安全使用时间的求解过程。钢管的机械强度最好，可以承受高的内外压力。钢管的各项力学性能优于其他管道，但是它的耐腐蚀性却很差。钢管的表面防腐处理比较麻烦，防腐成本高。260504030漏点数(个)20100镀锌钢管灰口铸铁管球墨管PVC管图12002年各种管材漏点数统计图2.2.1BP网络神经元的求解[2]隐层神经元的数目通常由以下三个公式综合确定：ni∑Cn>m1i=0（1）n=n+n+α10（2）n=logn12（3）其中，为隐蔽层神经元个数，nm为训练样本数，n为

8、输入神经元个数，n10为输出神经元个数，α为1～10之间的整数。采用含有一个隐层的三层BP网络建模。其中隐层神经元个数由公式（1）－（3）求得n=5。其中输入参数变