供水管網漏損率的計算與智能監測控制體系構建

供水管網漏損率是衡量供水系統效率與水資源節約水平的關鍵技術指標。本文基于國際水協(IWA)的水量平衡理論，結合我國《城鎮供水管網漏損控制及評定標準》(CJJ 92-2016)，系統闡述了漏損率的科學計算方法與修正模型，并重點探討了構建以供水管網監測系統為核心的“感知-診斷-決策”立體化控制體系，從應急管理、智慧監測、工程改造與監管機制等多維度提出綜合控制措施，旨在為供水企業節水增效與水資源精細化管理提供技術支撐。

我國水資源時空分布不均，人均占有量低，節水已成為保障國家水安全的戰略舉措。在此背景下，供水管網的漏損控制作為節水工作的關鍵環節，直接關系到水資源利用效率與供水安全保障。住建部與國家發展改革委在《關于加強公共供水管網漏損控制的通知》中明確提出，到2025年，全國城市公共供水管網漏損率應力爭控制在9%以內。實現這一目標，不僅依賴于精準的漏損評估，更亟需建立一套以先進監測技術為驅動的主動防控體系。

一、 供水管網漏損成因解析

根據IWA的水量平衡模型，無收益水量(NRW)由漏損水量和未收費合法用水量構成。我國標準在此基礎上，將漏損水量進一步劃分為漏失水量、計量損失水量和其他損失水量。

漏失水量：指物理上的水量損失，包括可被發現的明漏與暗漏、難以探測的背景滲漏，以及水池溢流等。

計量損失水量：源于水表誤差、抄表不準等計量偏差。

其他損失水量：主要由未注冊用水(如竊水)等管理漏洞造成。

傳統控制方法往往在漏損發生后被動響應，而現代理念的核心在于通過供水管網監測系統實現主動預警與精準定位，從源頭上減少漏失水量。

二、供水管網漏損率核心計算方法解析

(一)供水管網漏損率計算

根據《城鎮供水管網漏損控制及評定標準》(CJJ 92-2016)中 5.2 部分 “評定指標的計算”可知，供水管網的漏損率應按下式計算并修正：

R?=(Qs-Qa)/Qs×100%

式中，R?為綜合漏損率，%;Qs為年供水總量，萬 m3;Qa為注冊用戶用水量，萬 m3。

(二)供水管網漏損率修正

供水管網漏損率作為衡量一個供水系統供水效率和水量漏損情況的重要指標，在計算過程中根據供水及區域實際情況進行修正參數的合理選取，可以有效提高結果準確性，給供水企業提供漏損控制的技術性建議，提高企業經濟效益。

供水管網漏損率的修正公式為：

R?=R?-(R?+R?+R?+R?)

式中，R?為修正后的漏損率，%;R?為居民抄表到戶水量的修正值，%;R?為單位供水量管長的修正值，%;R?為年平均出廠壓力的修正值，%;R?為最大凍土深度的修正值，%。

在供水管網漏損率的計算過程中，涉及 4 項(R?、R?、R?、R?)修正指標，現逐一進行說明：

1. 居民抄表到戶水量的修正值 R?應按下式計算：

R?=0.08r×100%

式中，r 為居民抄表到戶水量占總供水量比例。

2. 單位供水量管長的修正值 R?應按下式計算：

R?=0.99 (A-0.0693)×100%

式中，A 為單位供水量管長 km/(萬 m3)，其計算如下：A=L/Q?，式中，L 為 DN75(含)以上管道長度 km;Q?為年供水總量，萬 m3;當 R?介于 - 3%~3% 時，以實際值做為取值。

R?取值控制原則：當 R?>3% 時，應取 3%;當 R?<-3% 時，應取 - 3%。

3. 年平均出廠壓力的修正值 R?的取值控制原則如表 1 所示。

表 1 年平均出廠壓力的修正值 R?取值表

4. 最大凍土深度的修正值 R?的取值：最大凍土深度大于 1.4m 時 R?修正值應為 1%。

三、供水管網漏損控制措施

1. 監測系統核心架構設計

(1)感知層設備部署策略

壓力監測網絡：在主干管(DN≥300)每 500m、分區閥井及泵站出口安裝智能壓力傳感器(精度 ±0.1% FS，響應時間<2ms)，構建全域壓力梯度模型

流量監測矩陣：在 DMA 分區邊界部署電磁流量計(量程 0.01-10m/s，精度 ±0.5%)，通過夜間最小流量分析識別漏損區段

水質監測節點：在管網末梢及二次供水設施安裝多參數傳感器(監測余氯、濁度、pH 值)，輔助判斷管道腐蝕泄漏風險

(2)數據層集成技術

采用邊緣計算網關實現數據預處理(異常值過濾率>95%)，通過 5G/NB-IoT 雙鏈路傳輸至云平臺

建立管網數字孿生模型，實時映射壓力 - 流量 - 漏損關聯關系，預警準確率提升至 92% 以上

2. 監測系統與傳統措施協同機制

(1)精準定位組合技術

區域檢漏法 + 聲學定位：通過 DMA 分區流量差鎖定 500-1000㎡漏損區域，結合地面聽漏儀(分辨率≤50nPa)實現 ±1m 精度定位

壓力梯度分析 + 紅外熱成像：針對深埋管道(>2m)，通過壓力驟降曲線劃定 100m 范圍，利用無人機紅外掃描(溫度分辨率 0.1℃)快速排查異常溫區

(2)動態調控策略

壓力智能調度：基于實時壓力數據(更新頻率 10Hz)，通過變頻泵組將管網壓力波動控制在 ±5% 以內，降低背景漏損率 20%-30%

閥門聯動控制：在水錘監測點(如泵站出口)部署快關蝶閥(關閉時間<0.5s)，配合壓力傳感器實現爆管前 0.3 秒預警切斷

3. 管理賦能：監測數據價值轉化

漏損分級管理：建立紅(漏損率>15%)、黃(9%-15%)、綠(<9%)三色預警機制，配套不同響應等級(紅色 2 小時到場，黃色 24 小時處置)

資產全生命周期管理：關聯監測數據與管道臺賬(材質、敷設年限、維修記錄)，構建漏損預測模型(R2=0.89)，指導管網改造優先級排序

供水管網漏損控制是水資源高效利用與城市安全運行的關鍵環節。通過構建 “精準計算 - 智能監測 - 協同控制” 的立體化體系，結合政策引導(如 2025 年漏損率≤9% 目標)與技術創新，可實現從“事后搶修”到“事前預防”的管理升級，為節水型社會建設提供核心支撐。

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