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供水管网老化漏失规律模型 中国科学院生态环境研究中心 际求稳李玮峰 北京市自来水集团供水分公司 王耀文 摘要：减少供水管网漏失是自来水公司面临的重要课题。由于漏失监测和相关维护工作的难度使得这 项工作花费巨大。因此，研发用来设计合理化监测方案的漏失监测程序是十分必要的。造成漏失的主要 因素有：地表塌陷，交通负荷，水锤及管网老化等。本文旨在关注管网老化过程，并分析其与管网漏失 率的关系。应用决策树法开发包含管道老化和管道直径两个因素在内的漏失规律性模型。选取北京市作 腐蚀(老化)造成的漏失满足Weibull分布。管龄在20年左右的管道更易产生漏失，因此更值得关注。应用漏 失规律模型分析预测了北京市区供水管网在2008年的肩蚀性(老化)漏失率，研究结果将用于优化声学仪 器PermaJog监测网络。 ． 关键词：管道漏失，管道腐蚀(老化)，WeibLdl分布，规律模型 引言 供水管网漏失是城市地下设施管理中的棘手问题。地表下陷，交通负荷，水锤，老化 是令人痛心的，特别是在北京这类水资源短缺的地区。然而破损管网的维修及更换也是一 众所周知，维修饮用水供水管网能够有效的提高供水可靠性并减少漏失。同时，也能 and and 在很大程度上增加自来水工资的利润(Gat Eisenbeis，2000：DandyEngelhardt， 2006)。但是，查找漏失点及随之而来的大量工程工作使得供水管网维护花费巨大(Lee等， and 2005：Dandy and 资金利息(Brickstad and 到y年，进行检查：(3)每年投入m进行维护(Brickstad a1．，2005)。 与管线种类和直径相关。由于经济原因，不能按检测限在市内所有地区安装仪器。将有限 的仪器安放在主要的漏失区是最有效的做法，这就意味着要预先确定主要漏失区。可以采 此次研究选取北京某地区作为研究区域，主要研究管道腐蚀性(老化)漏失。利用 1987—2005年采集的数据及决策树法开发规律模型。利用遗传算法优化模型参数。研究结 475 · 果用于确定主要漏失区，从而确定Permalogs在城区管网中最优的分配方案。 材料及方法 研究区域 选取北京市城区管网作为研究区域。北京市长期缺水，且由于近些年城市化的加快水 资源紧缺的情况更加严重。2008年奥运会将在北京举办，届时对城市供水提出了更高的要 求。虽说南水北调工程会在一定程度上缓解缺水的压力，但由于北京市的管道漏损率高达 15％以上i’所以减少水在管道中的损失也十分必要。另外，评估管网的现状及易漏管网的 维修对于减少管道破损，特别是防止奥运期问管道爆裂有重要作用。 数据收集及分析1 研究所需的数据来源于北京市自来水公司。数据基于GIS平台，包括管道ID，位置， 材料，埋藏时间，直径，。用户，维护等。每个管道记录包含34个属性。表1为北京市区 饮用水管网概况。 表1 北京市区管网概况 原因及维修方法。表2和表3为1987至2005年的管道破损概况。其中，破损密度FD产胁 ／三，，破损率FR，±刀，·／N，，力为破损管道数，￡为管道总长度，肋总管道数，崩i示管道 类型。 表2 不同原因造成的破损率 表5 不同管材的破损密度及破损率 管 材 总长度 总数量 破损数量 破损率 破损密度 破损率 (L：km) (N) (n) (FD：I／m) (FR) 钢管 ‘ 480 24337 406 0．045 0．00085 0．017 球墨铸铁 2000 53426 265 0．029 0．00013 0。005