一、水量平衡研究现状

水量平衡是指某用水区域内恒定存在的水量平衡关系，即该区域的输入水量之和等于输出水量之和。在供水系统水量漏损控制过程中，水量的计量和平衡是其中关键一步。水量平衡分析需要在管网中设置大量的流量监测点，对各环节的进出水量相关数据进行检测、收集。国际水协(International Water Association，IWA)在 2002 年建立了水量平衡表，见表 1。

式中:D 为产销差率;S 为供水量;M 为售水量;L 为漏损率;Se为有效供水量。2. 1 国内外供水产销差及漏损现状

2. 1. 1 国外供水产销差及漏损现状

相比亚洲国家，欧洲发达国家的供水产销差率较低，一般为 5%~15% ，而亚洲的一些发展中国家供水产销差率较高，一般为 9% ~40%。发达国家产销差较低，一方面因为其供水系统具有良好的设施条件和完善的运行方案，尤其是在NRW的管理方面具有丰富的经验;另一方面依赖于政府制定的完善的政策和管理制度。而亚洲一些发展中国家存在供水基础设施质量欠佳、运行管理缺乏规章制度、财务投入受到制约、NRW监管缺失等问题，导致供水产销差居高不下。虽然发达国家供水产销差控制相对较好，但水司仍然面临许多挑战。

饮用水漏损会导致取水和处理水的成本增加，使供水系统中的机械部件遭受更多磨损，从而增加了维修成本和管网破裂风险。过高的水压造成的漏损会加重地区水资源短缺。另外，饮用水漏损不仅是一个经济问题，也是服务质量问题，漏水可能导致饮用水污染，使公众健康受到威胁。

2. 1. 2 国内供水产销差及漏损现状

随着供水技术的不断发展和对城市老化管网的改造，我国城市的供水产销差与过去相比有所下降，但与欧洲国家水平相比，供水产销差依旧很大。根据从2006年到2022年，中国城市供水总量和漏损水量以及漏损率的数据显示了供水管网系统的发展和变化。这些数据显示，供水管网系统的建设亟待整体提升，特别是考虑到管道的老化和材料多样性等因素，我国近年城市供水量及漏损率见图 1。

图2 2021年中国的城市公共用水产销差率约13%

我国城市供水管道的漏损率从2010年的15%下降至2021年的13%。尽管有所下降，但整体漏损率仍处于较高水平。管网漏损不仅造成水资源浪费和增加供水企业成本，还可能影响供水水质，带来饮水安全的隐患。政府近年来出台了多项政策，旨在加强对水务行业漏损情况的管控，并计划到2025年将城市公共供水管网的漏损率控制在9%以内。

2. 2 控制产销差措施

世界各国从节约资源和提高效益角度出发，在控制产销差方面积累了大量经验。目前主要方法与措施有DMA( district metering area)分区、供水管网压力控制、供水管网仪器查漏、建立供水管网模型等。

2. 2. 1 DMA分区

DMA分区（District Metering Area，即独立计量区域）是一种有效的方法，用于控制城市供水系统中的水量漏失。这种方法最初在1980年代初由英国水工业协会提出。DMA分区计量的核心思想是将供水管网划分为若干个相对独立的区域，通过截断管段或关闭管段上的阀门来实现。在每个区域的进水管和出水管上安装流量计，以监测各个区域的入流量和出流量。DMA分区计量管理的目的是为了漏损控制。与传统的被动检漏方法不同，DMA分区计量允许更主动和精确地管理漏损。通过准确的夜间计量、实时噪声监测、快速漏水定位和维修以及合理的压力管理，可以有效地控制漏损，降低产销差率。

DMA分区可以根据用户数量的不同分为大型（3000-5000户）、中型（1000-3000户）和小型（小于1000户）三种规模。此外，根据管线类型，DMA还可以分为输水管道DMA、配水管道DMA和层叠式DMA三种类型。

DMA分区计量管理的优点包括优化管理、明确各部门的责权、实现远程数据传输、降低产销差率、提高供水服务水平等。然而，这种管理方法也存在一些缺陷，如建立成本较高、需要定期检查阀门和仪表等。

2. 2. 2 供水管网压力管理

管网运行压力是影响管道漏失的重要因素之一，漏失量与漏点压力存在指数关系，管网平均压力越大，所造成的漏失量就越大，并且漏失发生的概率也越大，所以调节管网压力可以有效降低管网漏失的水量及其发生概率。

由于用户处的水压随着时间而变化，每时每日每周都不同，实施压力管理则可以消除用户压力低于国家规定的最低服务水头，减少用户投诉，同时也可以帮助供水部门更好地了解影响用户水头的因素和控制特定区域的压力。另外，压力管理还可以有效降低爆管事故发生的可能性，延长管道的使用寿命,在供水管网降漏节能的措施中，供水管网系统完善与管道更新改造投资巨大、周期长，管网维修挖潜空间小，而压力控制可全局地、全方位地降低漏失量与能耗，是国际上公认的经济有效方法，所以供水管网压力管理系统通过控制管网压力进行有效降低管网漏失的水量及其发生概率；系统具有分区监视、压力调控、调控策略拟定等功能；系统通过获取物联网数据进行智能模拟出压力控制方案，通过物联网平台将指令推送给设备，从而控制设备压力，系统也可查看管网实时数据，监控压力流量报警。

2. 2. 3 供水管网仪器检漏

供水管网检漏仪器主要用来检测管网中是否存在漏损，其技术发展到今天主要依赖于声学和电子声学的原理，利用声音传递及放大原理的有听漏棒、检漏饼等，后来研究人员利用电子声学的原理发明了电子声音放大仪。20 世纪 80 年代中期，英、美、法、日等国相继研发成功金属管道传声的相关检漏仪，其对除漏水声之外的干扰信号有过滤功能。同一时期，日本成功开发探地雷达，可以利用无线电波对地面以下管道沉降、漏损情况等进行探察，并描绘具体图像，不仅可以检测漏点，在一定程度上也可以防止漏损;其缺点在于费用高、易受现场实际情况影响，仪器对于不同土质、埋深、管材等复杂情况适应性差且一次性搜索的范围较小。

2. 2. 4 供水管网建模

建立供水管网模型可以进行管网漏损预测。供水管网漏损预测主要是指通过历史漏损数据，利用数学方法找到漏损规律，进而预测未来供水管网可能发生的漏损。近年来，随着 SCADA ( supervisorycontrol and data acquisition)系统的完善和普及，国内外许多学者致力于研究和开发供水管网漏损检测的模型，主要有点式渗漏模型和一致渗漏模型两大类，采用较多的为一致渗漏模型。如 Mounce等提出的基于模式识别的漏损检测方法，根据逻辑规则模块对管网的状态进行分类并由压力变化来确定漏损位置及基于支持 SVM(support vector machine)的给水管网漏损定位模型，通过建立监测点与其他节点压力变化的非线性关系分析监测点的压力变化来定位漏点。

2. 2. 5 加强管理

除技术外，管理因素也是影响产供水销差率的重要原因。目前在管理方面主要存在以下几个问题:①维护费用偏高，有的水司修漏节省的效益及水泵运行节省的能源效益不足以弥补维修和维护供水管网的成本;②水司对维护及检漏等工作不重视，配备人员及设备不足，并经常遭遇维护方面的预算短缺;③专业人员认识不足，认为减少水损失并不重要，认为管道泄漏对城市的日常运行没有明显影响，对居民生活亦无明显影响;④公众认为修复泄漏可能对居民的短期福利有负面影响，如挖人行道和沟渠开展维护工作会扰民，管理者通常重点工作是保证饮用水以最佳条件和最小成本到达用户，较少会关注怎样减少水的漏损。加强管理可以避免漏损带来的经济损失。

三、研究前景

目前，关于降低供水产销差率方法的研究多侧重于采用单一因素对照试验，且多停留于定性层面。采用多种方法系统地进行产销差控制，在国内尚处于起步阶段，涉及定量评估的研究不多，应进一步探索。

在 DMA 分区管理方面，主要问题有:①无明确分区标准或规范，大都依靠经验确定分区，随机性强，不能确保分区方案的合理性;②我国供水管网以环状居多，分成独立区域必然要关闭一些阀门，因此供水安全性和可靠性受到影响，需深入研究针对环状管网的 DMA 分区方法;③进行 DMA 分区很少考虑水压与水质情况。在供水管网压力管理方面，减压阀的安装会影响用户供水压力，相应减少了售水量，因此需要研究降低压力的最佳技术。管理上，建议建立专项资金用于控制产销差率及漏损率。水司应以分区计量为核心，信息技术为支撑，实行全过程监控，精细化管理，明确漏损源头和责任主体。针对检漏工作，应制定相关的激励措施，最大程度地提高员工积极性。同时，应加强水表计量管理，进行周期检表和换表，对大口径水表开展水表数据实时远传监控，做好消火栓和绿化用水管理，保证凡用水处必装表。除此之外，加强偷盗水、人情水的管理也非常重要，需要相关部门制定相应法规。

五、结语

供水产销差率控制是一项系统工程，不是单靠某一种技术或方法就能解决的，需要政策的支持、先进的设备、科学的管理、系统的理论和高素质的人才等综合作用。降低供水产销差率是实现可持续发展的必然要求，要基于精细化管理，加快实施 DMA 分区，加强提高供水管网压力管理，完善供水管网检漏制度，开发管网模型软件，结合智慧城市和物联网，对相关技术和措施进一步研究。

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图2 2021年中国的城市公共用水产销差率约13%

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