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城市供水管网的漏损原因分析及控制措施摘要：水乃生命之源。
供水管网作为运输水的载体，必然承担着不可小觑的作用。
但是在我国很多地区均存在着较为严重的供水管网漏损现象。
供水管网漏损不仅浪费了可贵的水资源，还严重的影响了整个供水系统的正常工作，从而造成很多不必要的损失。
引起城市缺水的主要原因除水资源本身的匮乏、水质污染以及人们节水意识不强等，城市供水管网的漏损也是造成城市缺水的主要原因。
本文主要对城市供水管网漏损原因及控制措施进行一定的阐述。
关键词：城市；供水管网；漏损原因；控制措施；分析城市供水系统是重要的市政基础设施,在保证城市经济的稳定发展、保障人民生活安定等方面不可或缺,供水管网的漏损也随着供水系统的建立成为供水企业普遍关注的重大问题之一,加强漏损控制也随之成为城市供水企业管理的重要内容。
目前,国内供水企业普遍存在着管网漏损过大、产销差率过高、维护费用过重等问题,而管网漏损问题能否得到有效控制,已经逐渐成为制约供水企业发展的瓶颈。
1.市政供水管网漏损问题出现的原因1.1管材问题由于供水管网主要通过管道进行供水，因此，受管材问题影响严重，从而出现管道的漏损问题。
我国目前的市政供水官网普遍采用钢管、铸铁管、钢筋混凝土管等管材，R钢筋混凝土以及铸铁管又是其中最常用的两种。
通过实际施工经验总结可以看到，同种条件下，不同材质的管道其裂缝严重程度会有所不同，例如，镀锌管出现裂缝的几率较大，而钢管则不易产生裂缝。
在铸铁管中，由于灰口铸铁从本质上看，是极具代表性的脆性管才，因此较易出现漏损。
灰口铸铁管材适用连续烧制进行生产，而连续烧制的方式，在一定程度上会降低管材的强度，相反，填料口的强度会相对有所提升，这就导致此种材质做成的水管有较大的几率被拉断，并且容易受到其他因素的影响，使水管头部产生脱落现象。
1.2接口问题通常来说，在供水管网中出现的大量接口会增加漏水问题的出现几率，并且由于这些接口是集中的应力点位，常常会因管道因伸缩或者不规则的沉降而出现应力的扭转，导致管道发生变形并对点位发生影响，应力又对接口产生作用，使接口产生松动，在此情况下如果接口质量存在问题就会出现破损甚至会有破裂现象的发生，从而导致漏水问题在接口处出现并变得严重。
水、气管网输配计算计算机在专业中应用蔡建安安徽工业大学2012年5月◆ 节点数量：J 个； 环数量： L 个 管段数量：P 个 ； P=J-1+L ◆自变量：P 个管段流量 q i ； q ˊ=(q 1，q 2， …，q p ) 因变量：P 个水头损失h i ；h ˊ=(h 1，h 2， …，h p ) 由管段 性质和自变量流量确定◆①连续性（节点）方程 J-1 个： qi+Σqij=0 ②能量（环）方程 L 个： Σh ij =0管网系统的节点、管段和环 任意管网系统数量关系 变量 独立方程数管网不平差新法•衔接矩阵 连续方程•水损计算 •闭合差 能量方程 规划求解新算法不预分，不平差Excel 平台 应用技法某树状网最高用水时流量分配图对节点、管段编号，进行几何关系认定预判流向和标记1.登录原始资料 “节点编号”， “节点流量(L/s)”， “管段编号”； “管段长度（m ）”2.建立和选择DN 管径清单 建立DN 管径清单，位于“C3：Q3”区域，使用下拉箭头在提供的清单内选择适当数值的DN 管径（mm ）；位于“B101：R101”输入函数“=SUMIF(C3:Q3,D100:R100,C2:Q2) ”，可以在选择DN 管径的同时完成对应DN 管径 “累计长度”的统计。
给水管网模板建设“节点编号”和“节点流量” 以节点进行“管段编号”和“管段次序编号”“下拉箭头”和“管径选择” 自动统计给水管网模板建设 流速(m/s)管段的摩擦比阻 管段水头损失(m) 自变量：P 个管段流量 q i ；变量水力计算 3.5001736.0d =α4/2d q A q u π==2lq h α=“C4” 公式“=10*C7/(0.25*PI()*(C3/10)^2)” “C5”键入公式“=0.001736/((C3/1000)^5.3)”“C6”键入公式“= SIGN(C7)*C5*C2*C7^2/1000000”给水管网模板建设___衔接矩阵 •具有J 个节点J 个连续方程，但其中只有J-1个方程是相互独立的。
给水管网漏损分析及预测研究摘要：给水管网的漏损问题是当今供水行业普遍存在的难题，漏损不但浪费了宝贵的水资源，还会对供水企业造成比较大的经济损失。
加强对给水网管漏损的分析和预测研究不但可以有效地利用水资源，降低运行和管理费用，还能提高供水企业的经济效益和社会效益。
关键词：给水管网；漏损分析；预测引言：给水管网的漏损是供水行业普遍存在的现象，也一直是供水部门面临的重要研究课题。
要想科学有效地对漏损进行控制，应该从漏损原因上和漏损机理上进行合理的分析研究，从而为选择漏损控制方法并采取针对性措施提供依据。
一旦出现漏损问题应该及时补修。
同时要做到事前有效预防，通过建立数学模型来预测未来给水管网的漏损量，有助于采取措施对管道进行更换或维护，而且可以提高供水部门对漏损事件的快速反应能力和事故处理能力，有效地降低漏损事故发生率和事故损失，为给水管网管理维护和更新改造提供科学的理论依据。
一、给水网管漏损的原因及控制管道漏损的原因复杂，其影响因素也很多，主要是由于管材质量、接口质量和施工质量不佳引起的。
1.1管材的问题和处理措施早期给水管网使用的管材主要是灰口铸铁，小口径管多是镀锌管或石棉管。
通过对管道运行的长期观察，发现管道漏损的主要原因是灰口铸铁的漏失。
灰口铸铁管漏水是由于灰口铸铁管自身的材质以及管道的制作工艺等缺陷引起的。
对于不同口径的管道应该采取不同的管道材料，现在多使用球墨铸铁、UPVC、PE 等管材。
1.2接口的问题和处理措施供水管网中管道接口形式很多，接口的漏损概率较大，原因是接口处往往是应力的集中点，当管段由于温度变化而发生伸缩或者出现地势沉降时，应力传至接口处，容易使接口松动，甚至破裂。
现在推荐采用柔性接口，可承受一定的纵向位移和扭转角度，如球墨铸铁管的橡胶圈接口韧性大，抗震性强，是现在普遍采用的接口方式。
1.3管道的腐蚀问题和处理措施金属管道随着使用会发生变质现象也就是常说的管道腐蚀，主要表现为生锈、开裂、坑蚀以及脆化等。
给⽔管⽹平差结果给⽔管⽹平差⼀、平差基本数据1、平差类型：反算⽔源压⼒。
2、计算公式：柯尔－勃洛克公式I=λ*V^2/(2.0*g*D)1.0/λ^0.5=-2.0*lg[k/(3.7*D)+2.5/(Re*λ^0.5)]Re=V*D/ν计算温度：10 ，ν=0.0000013、局部损失系数：1.204、⽔源点⽔泵参数：⽔源点⽔泵杨程单位(m)，⽔源点⽔泵流量单位:(⽴⽅⽶/⼩时)⽔源节点编号流量1 扬程1 流量2 扬程2 流量3 扬程3⼆、节点参数节点编号流量(L/s) 地⾯标⾼(m) 节点⽔压(m) ⾃由⽔头(m)1 0.521 140.000 170.322 30.3222 -115.740 140.000 171.497 31.4973 6.544 140.000 170.342 30.3424 5.746 140.000 171.120 31.1205 1.389 140.000 169.777 29.7776 10.743 140.000 170.067 30.0677 11.814 140.000 169.717 29.7178 1.505 140.000 169.160 29.1609 6.544 140.000 169.522 29.52210 1.853 140.000 169.072 29.07211 8.165 140.000 169.243 29.24312 10.192 140.000 169.242 29.24213 2.345 140.000 168.000 28.00014 0.579 136.000 168.985 32.98515 8.893 136.000 169.011 33.01116 6.023 136.000 169.013 33.01317 11.962 136.000 168.897 32.89718 1.476 136.000 168.554 32.55419 12.498 136.000 168.893 32.89320 1.389 136.000 168.602 32.60221 2.316 136.000 167.692 31.69222 3.243 136.000 165.822 29.822三、管道参数管道编号管径(mm) 管长(m) 流量(L/s) 流速(m/s) 千⽶损失(m) 管道损失(m)1-3 100 90.0 0.521 0.092 0.218 0.0202-4 315 46.1 115.740 1.637 8.172 0.3773-7 315 540.0 40.102 0.567 1.157 0.625 3-4 315 500.0 47.167 0.667 1.556 0.778 4-6 315 400.0 62.827 0.889 2.633 1.053 5-6 100 240.0 1.389 0.245 1.209 0.290 6-7 225 725.0 11.452 0.288 0.482 0.350 6-9 315 490.0 39.242 0.555 1.112 0.545 7-12 315 455.0 37.888 0.536 1.043 0.475 8-9 100 260.0 1.505 0.265 1.394 0.362 9-11 315 380.0 31.193 0.441 0.733 0.278 10-7 100 320.0 1.853 0.327 2.016 0.645 11-12 225 460.0 0.492 0.012 0.002 0.001 11-15 315 570.0 22.536 0.319 0.407 0.232 12-13 100 405.0 2.345 0.413 3.068 1.242 12-16 315 440.0 25.843 0.366 0.521 0.229 14-15 100 100.0 0.579 0.102 0.262 0.026 15-16 225 200.0 1.174 0.030 0.009 0.002 15-19 315 665.0 14.237 0.201 0.179 0.119 16-17 315 400.0 18.647 0.264 0.290 0.116 17-22 100 560.0 3.243 0.572 5.491 3.075 18-17 100 255.0 1.476 0.260 1.346 0.343 19-21 100 400.0 2.316 0.408 3.000 1.200 19-17 315 850.0 1.966 0.028 0.006 0.005 20-19 100 240.0 1.389 0.245 1.209 0.290 四、管⽹平差结果特征参数⽔源点2: 节点流量(L/s):-115.740 节点压⼒(m):171.50最⼤管径(mm):315.00 最⼩管径(mm):100.00最⼤流速(m/s):1.637 最⼩流速(m/s):0.012⽔压最低点22, 压⼒(m):165.82 ⾃由⽔头最低13, ⾃由⽔头(m):28.00第六章给⽔管⽹设计（⼀）教学要求1、了解相关的基本概念；2、熟练掌握给⽔管⽹的设计计算⽅法和步骤；（⼆）教学内容1、沿线流量和节点流量计算2、管段流量分配3、初拟管径4、平差计算5、泵站扬程与⽔塔⾼度设计；6、管⽹校核；（三）重点：沿线流量和节点流量计算，环状管⽹设计计算的理论、步骤及平差⽅法和管⽹校核。
影响供水管网平差软件效力的若干瓶颈分析转一、管网平差的基本概念、原理和方法1、管网平差的基本概念管网平差是指在按初步分配流量确定管径的基础上，重新分配各管段的流量，反复计算，直到同时满足连续性(节点)方程组和能量(环)方程组的环状管网水力计算过程。
2、管网平差的数学模式(原理)(1)管网是由看成节点的配水源和用水户及看成管段的管线组成的有向图，这些节点和管段均可用变量-流量qi和水头损失hi表示，即qi和hi(i=1，2，…，p)构成两个p维向量：qˊ=(q1，q2，…，qp)hˊ=(h1，h2，…，hp)(2)管网中的实际水流情况应服从克契霍夫定律：①克契霍夫第一定律(即连续性(节点)方程组)：管网内任一节点的进、出流量的代数和为零。
即qi+Σqij=0②克契霍夫第二定律(即能量(环)方程组)：在任一环内，各管段的水头损失代数和为零。
即Σhij=0 3、管网平差方法简介目前，常用的管网平差方法有：哈代·克罗斯法(Hardy-cross)，牛顿·菜福逊(Newton-Raphson)法，线性理论法(Linear Theroy)，有限元法(Finite-Element)和图论法。
(1)1936年的哈代·克罗斯(Hardy-cross)法：该法首先按节点连续方程假设管段流量，然后根据平差理论计算每个环的校正流量，并忽略高次微量及邻环校正流量对本环流量的影响，这样，就可以一个环一个环地反复修正流量，直到所有的环都满足克契霍夫一、第二定律。
该法如初始各管段的流量假设不当，不但试算次数增加，收敛速度慢，甚至产生数值摆动，不收敛。
(2)牛顿·菜福逊(Newton-Raphson)法：牛顿·菜福逊法原是求解非线性方程组的一种方法，从1963年后被用来解环方程。
此方法与哈代·克罗斯法类似，基于同一概念。
假定管道中的流量满足连续方程，同时也满足环方程。
在哈代·克罗斯法中求出每个Δq后再修正各管道的流量，而牛顿·菜福逊法中，把Δq写在环方程中，解一组非线性方程组，求得每环的Δq，当计算满足条件了，最初的流量值通过修正也得到最后所求的值。
此法理论严密，考虑全面，只要初始点选得好，一般能保证收敛。
(3)线性理论法(Linear-Theroy)：线性理论法是Don J·wood和Carles Q·A于1972年提出的管网平差方法，该法以管网中各管段流量作为未知量，联立节点方程和环方程，然后将环方程中的非线性项线性化，求解线性方程组，再进行迭代逼近，得到管网的流量分配。
此方法概念清晰，不需要假设初始的流量分配，计算选代次数较少，收敛速度快，并总能取得令人满意效果。
(4)有限元(Finite-Element)法：此法的实质是解节点方程。
首先将能量方程代入连续性方程中，然后解节点连续性方程组，计算时先假定各管段管径和流量，按摩损公式求管段摩损，再列出节点矩阵方程并求解，多次选代，使各节点满足连续性方程为止。
(5)图论法：1972年Kesavan等人提出的图论法，解割方程和环方程，将未知变量分成两半，先解一半，再以此一半的结果去解另一半的未知，用于计算带有各种管网附件的管网。
二、管网平差的主要作用通过管网平差，为管网管理提供科学指导，为规划设计和改造、扩建管网提供优化方案，科学指导选定管网中的测流、测压和水质监测点并优化测点位置。
(1)管网管理①通过管网平差，可模拟管网的运行工况，制定更为科学、经济合理的调度方案并寻找季节性阀门经济开度；②提供工况及事故预案：分析管网工程施工，阀门关闭方案，找出管网发生爆管、大漏水等事故发生位置，提出最优阀门关闭方案及事故处理意见，分析工程及事故对用户用水的影响程度，分析用水困难原因，从而提高供水服务业务水平；③分析及诊断管网异常情况，分析开关阀门，摩阻突变和大规模给水系统中水打回笼等现象并提出相应的解决办法④帮助指导检漏工作：通过模拟给水管网运行工况，并与正常工况对比，宏观分析漏水区域及确定漏耗量，检查漏水区域内管网设施标准和期限，以找出漏水的主要原因。
⑤供水水质管理：通过模拟化学药品在管网中的扩散情况，实时反映管网水质情况并对出现的异常情况提供最佳处理方案，从而控制管网水质，指导水厂合理投加药剂，提高水质，降低成本。
(2)规划、设计和改、扩建管网：①管网规划：通过管网平差，可以为供水管网系统提供近、中、远期规划和各类小区规划。
②设计：通过管网平差，可以为供水管网系统设计提供最佳设计方案。
③管网改、扩建：通过管网平差，可分析现有管网的运行负荷，找出欠负荷，超负荷运行管段，就可计算现有管网的水压情况，以找出超常压和低压管段，并可在短时间内提供多种管网改、扩建方案，并迅速将方案实施后的模拟状况显示出来，直观地反映各种方案的综合性价比，从而便利地找出最佳改、扩建方案。
三、管网平差软件应用现状及其影响其效力的若干瓶颈分析鉴于供水管网的复杂性及管网平差在管网管理规划设计及管网改、扩建方案优化与测流、测压和水质监测点优化布置上所起的作用，国内许多水司都应用管网平差软件建立自己的管网模型解决实际问题。
(一)管网平差软件应用现状目前国内水司应用管网平差软件的情况，归纳起来主要有以下四类：1、自行开发或与国内大学合作开发的功能简单的管网平差软件，这些软件不仅只能作静态管网平差，而且输入数据也较麻烦，输出的结果是一大堆表格。
这类水司有两种类型：A、立志于自力更生型，如深圳水司。
B、起步虽早，但一直停留在初级水平阶段，如武汉水司。
2、采用国内大学的管网平差软件，这些软件可作24小时延时模拟，输出的结果也可以用图形表示，但大多属非完全安装的商业软件，均无结果的评判标准。
这类水司主要也有两种类型：(1)应用哈尔滨工业大学建筑学院开发的管网平差软件，如天津水司。
(2)应用同济大学开发的管网平差软件，如南京水司、太原水司、昆明水司、杭州水司和南宁水司等。
3、仅适用于中等管网规模的动态管网平差软件，这类软件一般对管网的节点数有一定的限制，这类软件亦分两类：(1)美国CANPAL公司8M软件，如中山水司和石家庄水司；(2)美国西图公司的NETWR软件，如大连水司。
4、特大型水司应用的适用于大规模复杂管网结构的国际先进的准动态和动态平差软件，它们分为两类：(1)英国的WRC WATNET移动态管网平差软件，如北京水司；(2)美国Stone动态分析软件，如上海水司。
上述表明，应用管网平差软件建立自己的管网模型解决实际问题已得到各水司的普遍认可，但由于模拟实时动态大规模复杂管网不仅涉及到复杂的管网水力学问题，复杂的计算机数据库，外部图形接入和转换技术与数据和图形输出技术，节点流量动态化，时、日、年需水量分析与预测，给水管网技术经济优化、优化调度和分析，漏损分析、水质模拟等计算数学模型的建立，还涉及到实际管网的"微误差简化"标准，大用户流量划分标准，节点流量区域的划定方法，各类用水曲线制作方法，无计量用水的计算与分配方法，节点标高的确定方法，管道绝对粗糙度和阀门阻力系数的确定方法，水泵特性曲线的制作方法；更有模型校验方法，布点规划及结果的评判标准的确定等一系列科学方法。
正因为如此，各水司尽管在80年代初就开始应用管网平差软件建立自己经刻意简化管网结构以适应软件的静态管网模型，历经20余年至今，虽建立了一些较先进的供水管网模型，如北京市供配水系统移动态模型和上海市浦西地区输配水管网计算机模型，但仍仅限于规划和确定大型调度方案之用，远设有发挥先进管网平差软件所应能发挥的效力。
(二)影响管网平差软件效力的瓶颈分析影响管网平差软件效力的瓶颈归纳起来可分为两大类：一是管网平差软件本身以外的瓶颈，即外因瓶颈，二是管网平差软件本身的瓶颈，即内因瓶颈。
A、外因瓶颈：首先，存在认识瓶颈。
由于中国是个水资源贫乏之国，城市居民长期以来只对水量有严格要求，但对水质和水压的要求仅是个粗略的概念，加之管网平差要求配套因素较高且复杂，故各水司在集满足低要求和畏难而退两种心态下，仅因担心出大问题而利用管网平差软件对管网作粗略模拟以确定宏观规划和大型调度方案之用。
由此看来，在服务意识不强的情况下，各水司均不同程度地存在对管网平差软件所起作用认识不够，甚至有轻视的倾向。
其次，基础资料瓶颈。
1、管网及其附属设施资料瓶颈由于历史的原因，管网及其附属设施资料档案不完备，加之管理机制的问题，致使管网及其附属设施资料不仅残缺不全，而且准确度不高，可信度差，从而使管网平差软件的应用基础出现困难，甚至存在"信用"危机。
2、配水水源资料瓶颈尽管送水泵房、区域增压站、清水库等供水设施数量不大，但由于长期形成的"重工程，轻管理"不良习惯，出现配水源资料不完善，甚至即使有监测设备的，也因长期荒于管理校核，仪表数据不准确，有的干脆认为反正这些监测设备无用，在工程设计阶段就将其省略了，致使管网平差软件模拟供水管网运行工况时缺乏可靠校核依据和基础。
3、用户资料瓶颈(1)用户接入点瓶颈：由于管网及其附属设施资料的不完备，准确度不高，因而一条道路两边或一个区域内用户用水到底来源于哪里，不清楚，从而给管网平差软件的用水量的节点归纳带来困难。
(2)水量瓶颈：由于长期计划体制形成的习惯，计划的变化往往较实际变化慢，故各营业单位为了完成计划数，将罚量均计入水量，甚至将水价高的罚量折成水价低的量，加之底度制度的原因和抄表及表本身的错误，再有各营业所管理仅有一份统计报表，因此水量统计表上的数据的真实性可想而知了，以此不可靠的用水量数据来作为管网平差软件计算的基础，其计算的结果受到一定程度的怀疑并不为怪。
(3)大用水户用水规律瓶颈，由于用水户的用水类型不同，其用水规律亦不同，就武汉市而言，按《武汉市水价分类及构成》表，有21类用水。
现阶段这些用水户的用水规律均未进行归纳和综合整理，它们的缺乏，不仅无法实现管网模型动态化，也给管网平差软件的计算结果的精确度带来较大的影响。
4、高程瓶颈：由于节点高程是影响自由水头的关键因素之一，故节点的高程的正确与否，直接关系到管网平差结果的正确性，目前除极少数水司因它们所在城市具备完善的城市高程系统外，绝大多数应用管网平差软件水司仅利用1：2000图上的地形标高作为节点高程，不但没有考虑管道埋深，而且没有考虑已变化了的实际地形，因此其计算结果的误差相对较大。
5、管道及其附属设备(阀门)阻力系数资料瓶颈：由于管道及其附属设备(阀门)阻力系数是管网水力计算的重要参数，其值的取舍与管网平差软件的计算结果的关系相当密切，目前，较先进的水司如上海水司在应用国际先进软件前也没有这方面的数据资料，仅在应用国际先进管网平差过程中才实测典型区域典型管段和阀门阻力系数，从而不断增加了建模工作量，而且只能粗略地用部分典型代替全面，其它水司则干脆用规范上的不切实际的数据，那么其管网平差软件所计算的结果肯定也有误差。
