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配水管网区域计量区域的漏水管理
摘要
本研究的目的是在供水网络（WDN）设计一个区域计量区（DMA），用于确定和减少土耳其马拉蒂亚市的水损失。在应用领域，通过分析现有的WDN，地形图，管道长度，客户数量，服务连接和阀门，构建了一个试验性DMA。在DMA中，国际水协标准水平衡是根据流入费率和计费记录计算的。 DMA中的比率确定为82％。此外，对2805名客户的3124个水表进行了检查，而50％的水表被检测为故障。该研究表明，DMA应用可用于确定WDN中的漏水率，并确定具有成本效益的泄漏减少计划。
关键词配：水管网。供水网络。非收入水。区计量区。水表故障
引言
管网漏损是输入流量和计费消耗量之间的差异故障（Lambert 2002; Lambert等人1999; Mutikanga等人2009）。由于质量差的管道材料，无法察觉的工艺，高流量负载和压力而在WDN中出现。另一方面，减少旧WDN中的故障和水损失是劳动密集型和昂贵的。检测水损失需要通过泄漏检测设备进行连续监测，以便在WDN中经济地管理故障。已经提出了各种方法和工具来确定，预防和减少水损失（Wu和Sage 2006; Decker 2006; Kanakoudis和Tsitsifli 2010）。此外，许多研究人员已经推荐了DMA应用程序，这是成功进行WDN管理的有用工具（Farley 2001; Walski等人2003; Thornton 2004; Herrera等人2010; Diao等人2013; Trojan和Morais 2015）。 Mutikanga等。 （2011）提出了一种使用多参数决策支持系统来减少水损失的战略规划方法。戈麦斯等人。 （2012a，b）使用支持决策系统将WDN分成子组件。 Kanakoudis等人。 （2014）基于标准水预算进行了一项研究，以确定水损失和系统性能。辛等人。 （2015）评估了Bunmetered消耗^和物理损失^的组成部分，以评估WDNs的水损失。在文献中，已经提出了许多不同的方法和算法来创建DMA，以便控制和管理WDN中的水损失。 Izquierdo等。 （2011）使用多代理方法将WDN划分为DMA。戈麦斯等人。 （2012a，b）旨在确定最优l使用模拟退火优化算法确定DMA的入口点并确定减压阀的最佳位置以减少泄漏。迪纳尔多等人。 （2013）开发和提出了一种基于最短路径技术的方法，用于水网络的自动划分。在真实的水分配系统中使用各种性能指标对所提出的模型进行了测试。 Alvisi和Franchini（2014）提出了一种基于图论的技术，以识别DMA边界。迪纳尔多等人。 （2017）研究了加权谱聚类方法来创建DMA，这有助于找到最合适的解决方案并提高WDN的水力性能。 Kanakoudis和Gonelas（2014）透露，WDN应该分成较小的DMA，以获得成功压力管理的成功结果。此外，高质量的管道材料和连续的泄漏控制对于经济高效且适当的WDN操作至关重要。
在这项研究中，在试验区域建立了一个DMA，用于确定和减少水的流失。该研究是在马拉蒂亚市的WDN中通过考虑管材的特性，泄漏率和水损失进行的。这项工作的主要重点是在现有网络条件下创建DMA，用于分析水预算。这项工作的优势在于它适用于已经服务并且具有大的失水率并有助于解决主要问题的真实网络。在当前正在运行的系统中确定适当的DMA边界，根据这些边界进行现场研究，并确保完全隔离使这项工作与众不同。通过DMA创建，可以检测，监控和控制泄漏并最大限度地减少损失，而无需在水损失非常大的区域重建网络。
失水管理
失水管理基本上包括识别失水，定位泄漏，修复和维护，可持续检测的应用和保护方法的阶段。在WDN运行期间，连续测量供应给网络的水量，定期记录计费的消耗量以及监测水平衡对于适当的水管理具有重要意义。 IWA / AWWA提出的标准水平衡方法用于计算失水率（Lambert等，1999; Farley和Liemberger，2005）。水平衡的结果
2016年参考年份的Malatya WDN如表1所示。
如表1所示，Malatya WDN的失水水平非常高。通过创建DMA将WDN划分为更小的区域，这有利于操作和监视系统。它还有助于有效地管理网络，同时有效地确定水损失和泄漏位置（Gomes等，2012a，b; Xin等，2015; Farley和Liemberger，2005）。
区计量区
为了为城市的整个网络提供有效的水服务，明确界定和隔离研究区域的边界以及确定邻近区域的流量的入口和出口点在创建期间是重要的。 DMA区域和精确的研究测量。已经提出了许多基于优化和水力模拟模型的方法，并将其应用于创建DMA并将网络与其他管道隔离。在这项研究中，开发了一个方法论，包括总共六个步骤，并应用于马拉蒂亚市的真实WDN。在结果和讨论中解释了由模拟和现场工作以及测试组成的这些步骤的细节。^创建了DMA并根据以下基本规则定义了边界：
- 当前网络的运行条件和数据
- 网络水力学仿真模型
- 识别区域中的入口和输出点
- 定义隔离阀的位置
- 定义流量和压力测量点的位置
- 检查文献中提出的DMA标准
- 通过实际测量和测试来测试DMA性能
- 应用阶梯压力测试
研究领域和数据
马拉蒂亚市的饮用水需求来自位于1204米的Pınarbaşı水资源。水资源的流量是在1800和3500 l / s之间。饮用水在WDN城市分布，有两条重力传输线。第一条管线的流速为2800 l / s，由直径为1400 mm的钢管传输，而第二条管线的容量为350 l / s，由直径为Oslash;600的钢管传输。 WDN的泄漏率为65-70％，因为目前的水网主要由旧管道组成。目前的WDN包括PVC 996.2 km，ACP 278.50 km，钢120.4 km，铸铁64.35 km，聚乙烯34.46 km，韧性1 km。研究区域的一般视图如图1所示。在2006年和2012年之间，WDN城市共报告21,000次失败，其中5111次是由于管材质量低（Aydogdu2014） ）。WDN的失败被打扰了PVC含量为56.53％，ACP含量为21.19％，铸铁含量为17.68％，PE系列含量为1.60％。这些结果表明，大多数故障发生在PVC管道中，因为目前的网络由69.10％的PVC材料组成（Aydogdu 2014; Aydogdu和Firat 2015）。
故障率表示故障数与管道单元长度的比率，在WDN评估中使用更准确。城市WDN的故障率计算为PVC管道为9.64，ACP管道为8.5，铸铁管道为84.6（Aydogdu 2014; Aydogdu和Firat 2015）。马拉蒂亚市大都会市供水和污水管理局（MASKI）总局在2015年确定了称为DMA的分区，以实现有效的水管理。 Cavusoglu和Salkouml;pruuml;地区被选为本研究的试点区域（图2）。
图2解释了大部分管道自1997年以来一直服务，其余部分在1972年建成。这些数字表明管道很旧，几乎完成了它们的经济寿命。很明显，WDN中旧的和破坏的管道可能会导致频繁的故障和泄漏。关于应用领域中管道的年龄和材料特性，可以得出结论，WDN的强度不足以在压力和外部载荷下正常工作。应用领域的实地研究图如图3所示。
未按照最佳技术指导和规范进行配置的配水管网经常因交通负荷过重而导致严重的管道故障。图4显示了过去失败率中观察到的变化在DMA成立之前的2012年和2015年之间的Cavusoglu和Salkopru地区。
图1研究区域
失败是通过两种不同的方式获得的，报告和未报告的失败。使用Bfailure信息系统数据库保存报告失败的记录。^另一方面，通过在现场使用基于监听设备的主动泄漏控制来确定未报告的故障。图表中给出的故障包括这两种不同的故障。
根据故障统计数据（图4），很明显服务连接故障率高于网络和阀门发生的故障。每年，研究区域发生大约100次故障，这严重增加了网络的运营成本和通过泄漏造成的水损失量。这种情况揭示了系统操作方面的困难。在网络运行期间增加泄漏和问题的另一个原因是无法达到，由于经济因素，所需材料规格和不合适材料的使用。因此，应对WDN上的现有管道进行重新安置，以改善运行条件，降低泄漏率，并及时向客户传输足够和所需的优质水
结果与讨论
创建DMA
创建了一个试验区域的DMA，通过测量流速和压力来最小化该区域的泄漏。按照流程图创建DMA（图5）。该图证明共有六个步骤，包括数据收集，定义DMA标准，提交作品，并且在创建DMA时遵循测试和应用。
数据采集
确定在研究区域内已经消失的现有阀门位置维护对于正确隔离DMA与其他区域非常重要。在现场研究中确定了现有47个阀门的位置，这些阀门大多数是Oslash;100。最小和最大海拔分别确定为940.3和952.5米。因此，最高和最低海拔之间的差异大约为12米，并且整个区域
图3应用领域的实地研究
应用区域不包含太多高程变化。作为结论，通过使用压力测量获得每条街道的现有网络的压力值，压力测量范围为2至5巴。
在研究区域，服务连接和客户的总数分别为736和3058，这是最佳DMA设计的可接受值。客户水表的校准由现场测量控制，用于评估母体损失及其对应用区域总水损失的影响。为此目的，共控制了735座建筑物中2805个客户的3124个水表，并对其物理特性进行了检查（图6）。
为了通过控制所有仪表的校准来确定误差，总共安装了40个测试仪表。根据图6给出的结果，确定36％的客户水表年龄超过10年，23％的年龄大于20岁，6％的年龄大于35岁。测试仪表和客户仪表测试结果显示，约50％是错的。 10至15岁年龄段的客户水表故障率约为20％。
定义设计标准
在文献中，建议在500到3000之间建立服务连接的数量。在超过3000的情况下，DMA的系统监控，夜间流量评估，故障确定，泄漏和表观损失可能很困难。另一方面，当服务连接数量较少时，DMA的投资和运营成本可能会增加，这取决于流量和压力表，阀门和其他组件的数量。
定义DMA边界
在研究区域显示当前情况后，已确定DMA的边界。当确定边界时，从成分中选择边界以使其存在
形成区域可能比分离区域更容易分离剩余网络长度和服务数量其他地区。定义边界后，该区域内的区域已经确定。它是确定所选区域内有738个服务连接和12.240米主线。
现场工作
在DMA区域确定进水口和出水点，其边界清晰。确定该区域的单个进水点，并将该点设定为流量计和压力计。隔离阀安装在该区域的出水点。因此，该区域与其他区域完全隔离。
阶梯压力测试/边界确认
进行零压力测试以测试进水口所在区域的分离过程。在完全关闭隔离阀后，进水口处的阀门也关闭，并且在区域内的每个点都观察到压降。整个地区的压力已经达到了结果该地区可以完全与其他地区分开。
使用DMA
在创建的DMA中，确定建立水平衡的流入速率并确定水损失量非常重要。在应用区域，确定了两个入口和一个出口流动点（图7）。测量这些流速以确定同期系统的耗水特性。当输出流量计的流量为8.43 l / s时，输入点的流量计记录分别为60.71和28.96 l / s。根据这些数据，系统中使用的总排放流量为81.94l / s。比较输入流量和计费消耗量，并为DMA形成水平衡表。绘制了在2015年8月26日至2015年8月26日期间输入点的流量计的流量记录（图8）
输入流量减少到服务时间00:00和05:00之间的最小值（图8）。在此期间，流量计1和2分别记录入口流量为50-55和1-25 l / s，而总流入量为75 l / s。在DMA的考虑期内，总计费消耗量确定为42,500立方米，而总流入量为212,000立方米。该数字表明非收入水（NRW）率分别约为170,000立方米和82％。可以得出结论，水损失率高的主要原因是旧的水表和管道。旧管道几乎完成了他们的经济生活，并且运营实力较低。
如上所述，低质量的网络操作取决于诸如低质量管道材料，旧管道，网络故障和破碎水表等因素。此外，可以得出结论，应在短时间内对选定的DMA进行现有网络的恢复，以提高配水服务质量。根据上述分析和评估，已经开展了网络修复项目准备好了网络中的阀门，流量计和压力测量点的位置。根据计划用于DMA的修复项目进行的网络更新工作由MASKI启动，以最大限度地减少故障率，水损失，及时向客户传输高质量的水，并降低运营成本。该试验DMA的研究结果将成为其他地区WDN修复和设计的参考。
结论
进行该研究以建立DMA以确定试验区域中已建立的DMA的水损失。在试验区域，DMA中NRW的比率计算为82％。为了分析水损失，客户水表安装在DMA中，并通过使用测试水表进行控制。水表年龄，其中36％为10岁以上，23％为20岁以上，6％为35岁以上岁。客户水表的故障率约为50％。另一方面，在流量计1和2的测量期间，分别记录入口流量为50-55和1-25l / s，而总流入量为75l / s。在DMA的考虑期内，总计费消耗量确定为42,500立方米，而总流入量为212,000立方米。该数字表明NRW率约为170,000立方米（82％）。可以说，这种高失水率的主要原因是旧的水表和管道。旧管道几乎完成了他们的经济生活，并且运营实力较低。评估结果表明，应修复WDN以确定马拉蒂亚市的泄漏，降低故障率并提高服务质量。还可以得出结论，DMA方法更有利于管理网络，创建正确的水平衡，并减少配水网络中的水损失。
文献
Alvisi, S., amp; Franchini, M. (2014). A procedure for the design ofdistrict me
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