GIS助力DMA进行供水漏损控制

引言

水滴石穿，是一个励志的心灵鸡汤，在供水管网工作中却常常是令人头痛的事故。

图一，图二，图三。

供水管网，尤其是城市供水管网，由于自身的管井、掩埋等建设特点，进行检查、维修和更换都不便。很多情况下，都只有在水滴石穿的长期积累作用下，小问题变成大事故，才通过衍生更加严重损害时才被发现，比如漫水、断水、甚至塌方等等。在这个过程中累积了极大的浪费。

全国⾃自来⽔水管⽹网情况同样不不乐观。根据2017年相关报道，全国654个城市平均管网漏损率超过15%，最高达到70%以上，尤其农村更加严重，总体距当前国家基本漏损考核指标12%及发达国家6-8%还有较大的差距，供水管网漏损控制工作任重道远。（http://www.h2o-china.com/news/260495.html）

漏损的原因有管道材质、借口因素、水锤、温度的变化、腐蚀、施工等多种影响因素。

漏损控制技术主要可分为物理漏损控制及账面漏损控制两类。

物理漏损控制是指借助互联网+大数据分析，整合现有的各种系统，如SCADA、地理信息系统GIS、营销系统、独立计量区域DMA、水力模型、热线系统等，对漏损和爆管进行预测、分析是控制物理漏损的有效途径。

账面漏损控制技术是指以水表管理为主，通过计量评估，选用合适的水表，再辅以抄表、稽查等手段降低账面漏损。

备注：

1、SCADA：Supervisory Control And Data Acquisition，监视控制和数据采集系统。

2、GIS：Geographic Information System，地理信息系统。

3、DMA：District Metering Area，独立计量区域。

DMA独立计量区域简介

DMA分区管理是控制城市供水系统水量漏失的有效方法之一。1980年初，由英国水工业协会在其水务联合大会上首次提出。

DMA是指通过截断管段或关闭管段上阀门的方法，将管网分为若干个相对独立的区域，并在每个区域的进水管和出水管上安装流量计，从而实现对各个区域入流量与出流量的监测。

DMA管理的关键原理是在一个划定的区域，利用夜间最小流量分析来确定泄漏水平。DMA的建立能够主动确定区域的泄漏水平，并指导检漏人员优化检漏顺序，同时通过监测DMA的流量，可以识别是否有新的漏点存在，由于管网泄漏是动态的，如果在泄露之初就得到控制，泄漏可以大幅减少；如果没有持续的泄漏控制，泄露会随着时间的延续而增大。因此，DMA管理被视为在供水管网中减少和维持泄漏水平的有效方法。

如果所有可检测到的泄漏点得到及时修复，则最低夜间流量只包括用户使用和背景泄漏（检测不到）

漏损控制是进行DMA管理最主要的目的，以往供水企业都是被动检漏，发现问题后才去定位、维修，导致泄漏时间很长，总的水损增大，即使请检漏公司进行漏水普查，能在短时间内取得很好的效果，但是由于漏水复原现象的存在，并不能从根本上达到降漏损的目的。只有通过准确的夜间计量、实时的噪声监测、准确快速的漏水定位和维修、合理的压力管理才能最终达到控制漏损，逐步降低产销差的目的。

按照英国的经验，DMA的规模划分可以依据住户数量的多少被分为3种规模，即大型（用户数量在3000-5000之间）、中型（用户数量在1000-3000之间）、小型（用户数量小于1000）。

按照管线类型，DMA可以分为三个层次或类型：

输水管DMA（如图1中的DMA5）

配水管DMA（如图1中的DMA1、DMA2）

层叠式DMA（如图1中的DMA3、DMA4，上层中DMA的水流入下一层DMA，从而呈现层叠的形式)

DMA分区管理优缺点分析

DMA分区管理优点实行DMA监测的结果是优化管理，并将目标放在最具成本效益的地方。它的主要特点（如需求、质量、成本）的明确定义，就可以密切监测配水系统。

同时实行DMA分区管理可以使供水企业各部门的责权清晰，并通过计量和测量的数据实行远程传输，做好对数据的采集与管理以及对小区的漏损状况进行分析评估，最终可以较为直观地反映该区域漏损情况，为管网管理提供科学依据。总之实现DMA区化、网格化管理可以大大降低产销差率，合理分配包括人力、物力在内的各种资源，使供水企业运营趋于科学化、合理化。

实施DMA区域精细化管理流程

      首先，在进行DMA分区时，其边界的设定通常受到地面标高、地形（江河、铁路等）、道路的限制，另外，应尽可能考虑不发生死水、积滞水，使管道末梢部分形成环状，同时还应考虑把在末端部分能设置排水设备的地方当成管末端。

    然后，进行DMA区域的“零压力、零流量”测试

      在DMA边界设计完成后，边界封闭的重要性不能低估，一个失效的阀门会影响到估算DMA泄漏的准确性，直接影响DMA试验成功与否。通常进行DMA分区时，把边界阀门安装在离自然水力学平衡点尽可能近的地方，重要原因是为了减少压力降，即减少通过阀门的流量。一旦阀门的有效性得到确认，就要把阀门关闭并监测每一个DMA中的压力以确保操作压力与设计压力一致，应付高峰或消防流量的能力可以通过打开消防栓来检查水力学状态；如果设计压力不能维持，那么DMA的细节需要仔细进行核查，现场常见的问题是存在未知的已关闭的或半关闭的阀门，如果检查没有发现上述问题，那就很可能存在设计错误，可以通过水力学模型可以在设计阶段辨别出和解决此类问题。

    在进行DMA分区管理时，通常用“零压力”和“零流量”方法来验证所选区域是否是独立封闭，该方法是关断所有进入该区域的水源来观察已选点的压力和流量衰减情况。在做封闭试验时，应停止向DMA区域供水，核查压力降接近零。所有边界和区域阀门都应该进行听漏，看它们是否紧闭。如果发现有问题的阀门，要进行矫正，重复进行零压力测试。

    评估 “水力模型”验证区域划分的合理性

    根据已划定的典型DMA区域进行资料收集，并建立DMA区域水力分析模型，利用该模型验证改造后的区域是否还满足管网所需的服务水头、是否因关闭阀门造成水质恶化等。为了发现分区后管网可能会出现的问题，管网分区规划，应借助管网建模软件，在管网分区改造实施前，通过水力模型计算，对分区后管网的运行状况进行预测与分析，从而预先采取相应的解决措施，避免不必要的损失。

福光水务GIS助力DMA的优良实践

福州福光水务自主研发了“Leakguard”供水管网漏损管理解决方案，针对国内供水管网运行实际需要，结合德国SebaKMT行业领先的管网漏损探测技术。

Leakgard平台拥有通过压力、流量、水质等指标的在线监测，进行DMA分区管理，实现漏水预定位、巡检管理等功能，并可以灵活的进行按需定制。应用基于物联网、移动互联网技术，让客户可以随时随地获得第一手的供水管网工况信息。

通过自主研发的二维三维一体化的管线GIS系统，展现逼真的可视化场景，管线空间关系一目了然，直观的人工分析和先进的算法分析相结合，让DMA分区管理更加得心应手。

1、管线数据普查，数据整合，建立GIS系统

利用探测成果数据生成管网数据，建立管网数据结构和拓扑关系。通过基础地形数据、综合管线数据库和综合GIS数据库。

插图：2D & 3D GIS

2、DMA计量分区的可视化规划设计

以管网结构结合河流、道路等自然边界为界限进行大区的划分。

DMA封闭计量区划分：

1.按用户数：一般为5000-10000户居民，三级不小于800户；

2.按管道长度：一般按10-20KM来划分；

3.按用水量：一般取月度5000m³以上。

分区过程中常见的问题及解决措施

常见问题

1）局部管线不够清楚，无法确定用户属于哪个DMA？

2）环状供水对区域划分的影响？

解决措施

1）进行管线探测，查明管线的连接关系，确定管线的归属。

2）可以通过水力模型模拟管网的运行，找出一些可以关闭的边界阀门，无法通过阀门分割的边界通过流量计进行分隔。

确定DMA的测量点，测量指标：压力、流量、水质等，并确定测量设备。

确定分析方法爆管分析、连通性分析、横纵剖面分析、消防密度分析、覆土分析、管线缓冲分析、两点追踪、消防定位等一系列较为完善的智能管网分析功能。

制定巡查管理计划、安排巡查管理人员和工作制度，利用巡查管理APP执行巡检工作。工作人员可以通过APP的地图浏览、任务管理、异常报告、实时数据、系统设置、数据对接等等工作方便高效的完成工作任务。

数据监察和事故分析分析，进行事故解决、系统优化、工作过程优化，过程或者结果的持续改进。

TODO：ppt的鱼骨图、根因图

成果展示

1、2、3、4

后记：

熟悉智慧城市解决方案的同学一定很了解“网格化管理”这个词儿，也就是将城市管理辖区按照一定的标准划分成为单元网格，依托统一的城市管理以及数字化的平台，加强对单元网格的部件和事件巡查，实现监督和处置互相分离。

如果把DMA和网格对比一下，有没有觉得异曲同工？