來源:水聯網
供水管網的漏損管理
水聯網王志軍
位于中東炎熱干旱地區的以色列是飽受水資源短缺之苦的國家。在以色列,潔凈的淡水曾經可以稱得上是“液態的黃金”。經過了幾十年的科技發展,如今以色列已經有效的解決了水資源短缺的問題。甚至由于有著充足的農業用水供應,以色列還是世界上唯一一個沙漠面積在衰減的國家。這種從極度缺水到用水充足的轉變,源于以色列在水科技上面所投入的最多的資金、創新力度和文化關注。以色列對抗水資源短缺五大技術包括:滴灌技術、農作物培育、廢水利用、海水淡化及管道監測,本文重點介紹以色列在管網漏損管理方面的技術應用。
以色列政府對水資源的管理有一個管理委員會WAD(Water Autority Board),由政府相關部門和公眾代表組成,負責對水資源管理和應用的決策。在與WAD的交流中,在政府管理職能劃分,水資源發展戰略和科技等方面了解到了很多成功的實施經驗。
我重點關注了WAD在城市供水方面的幾個關鍵的地方,首先是從水資源短缺角度,以色列自1997年開始就面臨的嚴重的水資源短缺,為了解決這個問題,WAD先后兩次進行了節水宣傳,2007年策劃了以一個模特面部皮膚像干裂的地面一樣的形象進行了節水宣傳,同時提醒公眾WAD將大幅度提高水價的信息。
會議間我對他們的水價政策特別問了兩個問題,海水淡化與傳統深井取水的制水成本對比,以及城市居民水價占家庭收入的比例,與會的WAD官員回答我:地下水資源已經嚴重匱乏,需要到地下近千米取水,制水成本差不多$0.8(美元),而采用了新技術(超高壓滲透與壓力回收技術)的海水淡化成本約$0.5(美元)。2008年,以色列政府根據當時的淡水資源危機進行了根本性的改革。居民的售水水價在經過了2007年一年的水資源危機和節水宣傳后,大幅度提升至$2.5(美元),此價格為階梯水價的第一級。其階梯價格結構為:
第一級:每人每月水量:0~3.5m3:$2.5
第二級:每人每月水量:3.5m3以上:$4.0
在解決供水危機過程中,政府首先通過這樣的手段控制了用水量的上升(實際上下降很多),我從WAD了解到,節水意識的提升與水價改革的結合使得每人平均每年用水量從100~105m3下降到了85~88m3。此后大規模發展海水淡化技術,使得淡水資源的危機逐漸得到了緩解,直至完全解決了以色列的地區性的缺水問題。WAD告訴我說,以色列家庭在用電和用水總和上的支出占家庭收入的七分之一,這是相當高的一個支出項目了。
國際上,許多城市的供水漏損大都是滲漏、水壓異常、修理延遲造成的。這對于水資源一度極為短缺的以色列來說是不可接受的,以色列一直以來致力于用高科技的方法來解決這一難題,而其中最先進的系統要數以色列運營的耶路撒冷供水系統。
耶路撒冷有70多萬居民, 是以色列境內人口最多的城市。因為城市多山脈山谷,導致水壓非常不穩定。而且耶路撒冷居民來自四面八方,有世俗以色列人,有極端正統人士,還混雜著巴勒斯坦的阿拉伯居民,大家使用水的習慣也大相徑庭。這些都對供水管理提出了很高的挑戰。近些年來耶路撒冷供水公司借助眾多高科技公司的技術,在耶路撒冷建立了世界上先進的供水管理系統。
供水管網的漏損控制很重要的內容就是檢測和修復滲漏的工作。供水公司在管道上借助傳感器(水聽器),以10秒為間隔記錄管道中的聲音。通過移動網絡將記錄傳送到中央計算機分析聲音并對數據進行處理。漏水的聲音聽起來會很不一樣,一旦發現漏水,監聽系統則發出報警。另一方面,機器人由GPS引導,在下水道里爬行,尋找漏洞。現在的技術能夠跟蹤到基礎設施中的微小漏點,并在它們擴大之前就可以將其及時修復,從而實現節水目的。
另外,一種新的修復技術也帶來了修復的進步,通過向管道中注入一種特殊“膩子”來修復漏點,這種“膩子”會自動吸附于管道上,并修復漏點。這種首創的泄漏修復方法無需再等待施工隊從路面進行開挖修復,這種技術對于難于進行路面開挖維修的管道非常有價值,而且可以減少更換管材這樣的投入。
此外,耶路撒冷供水公司還通過GIS系統繪制出轄區范圍內完整的基礎設施,并記錄維修歷史記錄,充分實現資本支出與運營成本效率的匹配。對于耶路撒冷獨特的城市用水特征,供水公司采用了先進的動態供水壓力控制技術降低管網的漏失水量,并由此減少了停水維修等工作帶來的影響,延長了供水管網的壽命。
耶路撒冷五分之一的人口是正統猶太教居民,集中在幾個主要城市區域(如城市西北部的Har Hotzvim、Givat Shaul、Ramot等)。因要遵守周五傍晚開始的安息日,大多數正統猶太教居民會集中在安息日開始前幾個小時內完成洗碗、打掃房間和洗澡,再加上宗教家庭中子女眾多,一個十口之家在周五傍晚用水量驚人。以Ramot正統猶太教社區為例,每周五早上該社區的供水管道小時流量為10立方米,而安息日開始前則飆升至250立方米。如何合理調控水壓以達到節水和保護供水設施的目的,成為供水公司的現實挑戰。供水公司采用了動態壓力控制來應對這種用水特殊性的挑戰:實現了檢測供水管道內的流量并根據該城區的用水規律實時調控水壓的先進壓力管理應用。
結合上述技術以及建立DMA獨立區域計量技術實現系統化的運營管理等手段,耶路撒冷供水公司成功的將耶路撒冷供水的漏損率降低到了11%。
在管理方面:供水公司努力降低NRW無收益水量(產銷差),在道路作業中嚴格遵守標準作業程序,所有工作工程中都要考量企業關鍵績效指標。為應對可能發生的重大災害性事件(如因地震造成的大面積停電、停水),建立一套完備的應急預案,每隔一段時間,會根據應急預案組織大規模應急演習。
通過建立自己的水質實驗室,對供水管道中的水質進行實時監測,關注飲用水各項指標,保證了供水水質。除城市飲用水外,水質實驗室還對經廢水處理廠處理后的水質進行階段性化學檢驗。上述的這些措施都體現了立體化的節水大目標,是以色列以科技推動節水的實踐。
最后,從城市節水角度綜合來看,以色列采取了諸多的方法提高了用水效率,即實現了節水又促進了發展,這是我們值得借鑒和學習的地方:
● 以色列將水的建設、立法、利用、分配于一體
● 發展管道輸水、開辟灌溉新水源的思路
● 建設節水型社會,自主創新十分重要,國民意識必須先行
● 調整水價*:[水+電]占居民家庭收入的七分之一;海水淡化成本約$0.5,水價約$2.5
● 發展創新技術,漏損控制領域新技術的引領者
● 技術上大力發展海水淡化技術
水聯網團隊一直保持著與以色列水管理公司的技術交流和合作,從漏損控制系統、漏損偵測硬件、壓力控制技術、家庭漏水監控、管網修復技術等多方面交流,保持與世界漏損管理技術的同步進步。