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东京3.7%的漏损率是如何达成的?

发布于:2023-06-14 11:12:14 来自:给排水工程/给排水资料库 [复制转发]


 


东京供水漏损的防与止

东京都水道局

2021年版

“东京可以实现3.7%的漏损率你为啥不能?”,这是一个国内水司一直以来被拿来质问的问题,而且是直戳肺管子的那种

本号对《東京の漏水防止(令和3年度版)》进行全文研读,试图来解码东京供水漏损控制的真相,供业内相关机构参考。

通篇下来,本号认为东京做好供水管网 物理 漏损 其实并不复杂也不高深,简单地讲有以下4点:

1

形成一套清晰、稳定的漏损防控体系,并一以贯之地执行;成绩的取得基于经年累月的积累,不可能一蹴而就。

2

基于客观需求(防震)而提升管网韧性,逐步提高球墨管与不锈钢(波纹)管在供水管网的占比(最终达到 99%以上)。

3

注重适用的检漏技术的研发,但更注重对于实测有效(如人工检漏)的漏控技术的尊重和传承。

4

坚持供水管理机构在供水管网漏损控制上的主导地位,主动开展漏损控制工作。充分利用历史检漏数据、维修数据。

     

一.

防止供水漏损的概述

漏水防止の概要


     

供水漏损

定义 

经过处理的水(自来水)经加压后通过埋地管道供应给客户。在这个过程中,水可能会从水管中漏出,并溢出地上或渗入地下。这被称为 "漏损"。


01

漏损现状


   

1992年的年漏失水量约为1.8亿立方米,漏损率为10.2%;到2020年漏失水量约为5800万立方米,占年配水量约15.41亿立方米的3.7%。

   

大多数漏损是由于给水管(产权归属客户)和市政输配管道(产权归属水道局)的管龄老化导致的裂缝和腐蚀。2020年修复的漏点总数为7096处,大约97%的漏点来自给水管,其余3%来自市政输配水管道。

   

漏损大致可分为两种类型:明漏(原文:地上漏水)和暗漏(原文:地下漏水),前者溢出地表,后者在地表不可见而渗入地下。通常,明漏是通过即时修复(原文:機動作業)来处理,而暗漏是通过计划性的检漏和修复(原文:計画作業)来处理。2020年,通过即时修复完成了6790个漏点的修漏工作,通过计划检漏工作修复了306个漏点。

尽管明漏很容易被发现,但暗漏往往会在地表下持续很长时间,因为无法直接从视觉上发现漏损。因此,如果暗漏没有被系统地发现和修复,珍贵的自来水将继续漏失,并可能导致重大事故(如道路沉降)。

   

尽管漏损被发现就会被即刻修复,但新的泄漏会随着时间的推移而发生。这种现象被称为漏损的 "回弹现象"(原文:復元現象)。在这种可预见的回弹现象之下,采取漏损预防措施就很重要。

02

防止漏损的必要性

防漏损措施是充分利用有限水资源的最有效方法,也可以防止道路沉降等次生损害。东京都水道局正在努力采取防漏措施,以减少水的泄漏量:


东京都的原水供应量为680万立方米/日,其中的82万立方米/日的原水存在一些问题。

由于气候变化,河流和水库的供应能力将下降,严重干旱的风险将增加。鉴于此有必要最大限度地利用所保障的水源,不仅要满足(当前的)供水需求,还要考虑到未来气候变化的影响,继续促进水的有效利用和防漏损措施。

供水输配管网包括作为主干线的输水管(原文:配水本管 )和从输水管引出并直接通往 给水管 的配水管道(原文:配水小管 。截至2020年底,东京的水管总长约为27,000公里,相当于地球周长的三分之二。

除了与管龄有关的性能退化外,由于地震、地面不均匀沉降、腐蚀性土壤、交通负荷和各种建筑工程等的影响,埋地水管不断面临漏损的风险。一旦发生泄漏,就有可能出现供水不畅、道路沉降和建筑物被淹等次生灾害。

   
   



     

二 .

防止漏损的措施

漏水防止対策

01

漏损防止体系

东京都水道局现在实施的漏水防止对策如下图所示。

 

1)

有计划地更换水管、提高管材质量                    

通过水管的有计划的更换和管材质量的提高,可以防止漏水的未然,抑制漏水的“复原现象”,减少残留漏水量。因此,这样的事业是重要且有效的防止漏水对策。

 主要对策有以下几点:

A、 更换供水水管

基于地震预案,下述输配水管道正在被替换成抗震接头管:

a .输送至首都中央机构、紧急医疗中心、疏散中心和主要火车站等重要设施的供水管线。

b .埋设在首都政府指定的紧急运输道路上的管道。

c .早期的球墨管,由直管球墨铸铁和高级铸铁管混合而成。

d .在发生地震时,预计供水将受到严重破坏地区的非抗震接头管道。

 


B、 更换私人道路上的给水管

私人道路(原文:私道)上铺设了大量老旧给水管,常因老化和损坏而漏水。为了对给水管进行更新,安装了配水分管,并将现有的给水管改成不锈钢材质,以防止漏水,提高私人道路上的给水管的抗震能力。

此外,在输水管道末端安装功能类似于消防栓的排水栓,以便在发生地震时可用于紧急供水,或在发生火灾时用于初期灭火。

该项目已覆盖以下私人道路,并推动了私人道路给水管的更新:

a

1994年起:有三条或更多给水管的私人道路;

b

2007年起:拥有三条以上给水管(含)的私人道路、或安装有多于15个水表(含)的私人道路。

c

2008 年起:拥有3条以上给水管(含)

的私人道路,或安装有10个以上水表(含)的私人道路。

d

2012年起:安装有3个以上水表(含)的私人道路。

此外,从2012年起,在安装了少于2个水表(含)的私人道路上,使用不锈钢管替代老旧、破损的聚氯乙烯(PVC)管等,以进一步提高私人道路上给水管的抗震性能。

 


C、 改进给水管材质(更换给水管)

大多数渗漏发生在老旧、劣化的供水管道上,这类管道约占所有渗漏维修的97%(参考文献3)。因此,防止供水管道泄漏对减少泄漏极为有效。历史上东京都水务局在道路下的输配水管道中使用了便于施工的铅质水管。然而,铅的强度低、易腐蚀,成为管道漏损的主要原因。

因此,1980年后在道路下新施工水管停止使用铅质水管,并采用强度和耐腐蚀性更好的不锈钢管。为了减少渗漏,促进了以下给水管改用不锈钢材质的工作:

a

1983财年:在老化和经常漏水的输配水管道中,用球墨铸铁管更换从管网上引出的铅制供水管道。

b

1983财年:在规划工作中选定的高漏损地区,开展了更换从已被替换为球墨铸铁管的小型输水管道分支出来的铅制供水管道的工作。

c

1984财年:在所有的配水管工程中,对从输水分管分支出来的铅质水管道进行了更换。

d

1985财年:在漏水维修时,更换材料严重老化的铅质水管。

1992年,厚生劳动省的《水质标准部令》严格了水质标准中铅的限制(水质标准值0.05mg/?),还设定了10年后的目标值(0.01mg/?)。为此,自1992年起禁止将铅质水管用于修复渗漏以外的用途。

此外,为了积极促进不锈钢的使用,从1995年开始完全禁止使用铅水管。1998年,采用了具有良好工作性能和抗震性能的 不锈钢波纹管 ,并将以前从配水管的分支到住宅区第一个阀门的管材提升范围扩大到住宅区的水表。当时从住宅区第一个阀门到水表的供水管道使用的是硬聚氯乙烯(PVC)管。

自2000年起,制定了住宅区内所有水管到水表的“除铅”计划,到2006年底,私人道路或住宅区内到水表的含铅水管的更换工作已普遍完成。

在私人道路和住宅区,仍有少量的铅质水管在之前的更换项目中没有被更换。在2007年以后的规划工作中,再次对这些管道进行调查,并在发现时予以更换。

 


 


2)

漏损的早期发现 - 早期维修           

暗漏最终会流到地面上。为了最大限度地减少漏损造成的损失,及早发现和修复泄漏是非常重要的。为此,东京都水道局正积极工作,通过开展有计划的流动工作来防止泄漏。

输配水管道作为供水设施,由东京都水道局负责维护和管理。另一方面,给水管是客户的财产,因此由客户维护和管理。为了尽早修复水管的渗漏,高效使用有限的水资源, 从配水管支管到住宅区水表处水管发生的漏损原则上有东京都水道局修复。


A、 计划作业

计划作业是将配水管网以一定的长度划分,将其作为一个区域进行管理,在每个区域有计划地进行漏水调查作业,包括巡回调查作业、漏水量测定作业以及漏水测定调查作业。这些工作主要由水道局的工作人员有计划地推进漏水调查,发现的漏水大多由工程承包商进行修理。

多摩地区(26个城镇)的漏水调查曾经由各个城镇进行,但如今随着大都市管理的集中化,由东京自来水有限公司(东京都政府的政策合作组织)进行巡回调查和漏水测量工作,发现的大部分漏水由工程承包商修复。

I


巡回调查工作

巡回调查工作是以地块为单位进行的,包括挨家挨户的调查,即用听音棒对地块内的所有水表进行听音,以检查是否有漏水;同时开展听音调查,即在夜间交通量稀少时,用电子检漏仪拾音器对路面进行调查,确定漏水点。

巡逻调查工作的地块选择是考虑到过去的工作成果、前一年的漏水情况和剩余的少量铅水管道。

自2003年起,使用时间积分检漏仪进行的检漏工作已被外包给东京自来水有限公司。

II


漏水量测定工作

     漏水量测定工作的目的是估计东京都总体漏损水量并了解漏损的趋势。在24小时运行的城市地区,为了获得更准确的渗漏数字,漏水量测定工作需要在夜间低用水量的时候进行。 

作为基于用水条件建模的理论分析结果,以及考虑到住户数量和管网特点的动态模拟,需要测量的用水点数量被限制在300至400个左右,因此在夜间通过缩小隔间内的测量区域来测量最小流量(漏损)。与下文中描述的渗漏测量调查工作的测量结果一起, 用一定数量的地块的渗漏量来估计整个都市区的渗漏量

这项工作从2004年开始进行,作为以前分类工作的替代,从2005年开始,部分地块的测量工作外包给了东京自来水公司。

III


漏水测量调查工作

在发生地震时,准确评估从输水管到配水管的供水状况是非常重要的,这样才能将供水中断造成的损失降到最低,迅速恢复供水。确保输水管出水阀(原文:取出弁)的功能也是至关重要的。如果出水阀的功能得到保障,就可以避开被地震破坏的管道(配水管),及早实现管网供水,扩大供水面积。

漏水测量调查工作于2010年开始,目的是在确认输水管出水阀的功能后,对供水控制阀门进行功能调查,这在保障供水路线时是必要的。这项工作还与实践培训相结合,在测漏工作中,将漏水率高的线路假设为受损区域,通过操作阀门依次扩大通水区域。根据这项工作中测得的各区域的渗漏量,将渗漏调查分为重点区域和其他区域,就可以开展高效、有效的防漏工作。

 


B、 即时修复

对客户来电发现的明漏进行立即修复,这被称为即时修复(原文:機動作業 )。

在各区,工作人员和工程承包商在东京都水道局的分局(6个分局:7个办公室)24小时待命,这些分局是现场管理办公室,以应对泄漏问题。

在多摩地区(26个市镇),东京都水道局的现场管理办公室(4个办公室)、东京自来水有限公司和承包商的工作人员24小时待命,应对泄漏。


3)

确保高水平的防漏水技术               

东京都水道局面临两大挑战:保持低漏损率和大量老员工退休。在这种情况下,为了有效且切实地采取防止漏水的对策,有必要进行关于漏水的各种技术传承的研修、技术开发以及人才培养。为此实施了以下两个措施:

A、 发挥培训和发展中心作用

东京水道局在2005年成立的培训和发展中心,通过培训和发展部门共同努力,确保在未来继续为客户提供稳定的安全、美味的水。

例如,管道检测设施配备了各种实验和验证的设施,主要是为了解决与管道有关的各种问题,并提供一个接近现场的培训环境。这些设施不仅用于培训东京都水道局的工作人员,而且还用于培训邻近的水务公司和海外水务公司。

 

B、由东京自来水技术专家及超级管道工认定的组织

目前,在东京都水道局的各个部门中,许多拥有丰富经验的老员工都面临退休,这使得防漏工作的技能传承成为一个紧迫的问题。

为了解决这个问题,东京都水道局建立了技术专家系统,由老员工担任培训负责人,为年轻员工提供指导,并在培训和发展中心提供防漏技术的培训。

此外,多年来培养的隐性知识被形象化,使每个人都能理解,并张贴在共享网络上,让所有员工都能看到(知识库),从而加强防漏技术的传递。

此外,不仅是东京都水道局的员工,还有接受输配水管道建设合同的承包商,都被鼓励保持和传承他们的技能,将特别优秀的水管工表彰为 "超级管道工",目的是提高他们的整体技能和积极性。


02

其他措施

清理长期未使用的给水管

东京90%以上的漏水都发生在为家庭供水的给水管中。特别是,在无人居住的房屋中,长期闲置的水管管理不善,会导致发现漏水的时间推迟。

为规避漏水风险、优化供水环境,对于从配水管接出的已完成抗震化改造的给水管,且停用时间超过5年以上的给水管,在得到客户同意的情况下,东京都水道局会予以拆除。


03

防漏损施工系统

在完成漏水维修和改善供水管道材料的工作后,东京都政府水务局使用信息处理系统来分析漏水的原因,统计漏水维修的结果和漏水维修的细节,并计算出工程款项。

目前,防漏工作系统进行了以下流程:

(a) 漏水维修受理,并对处理进度簿(原文:処理経過簿)进行管理。

(b) 计算漏水维修、材料整改等工作的施工费用。

(c) 汇总泄漏的原因和所进行的工作的结果。

该系统处理的各种数据被用来计算下一年及以后的预算、制定长期计划,选择计划中的工作区,计算渗漏量等。这样一来,防漏工作系统在开展有效的防漏工作中发挥了非常重要的作用。

漏水防止工事システム

漏水防止の体系

     


三.

漏水调查方法

漏水調査方法


现在,漏水调查是以区域内的管道的维护状况和过去的漏水发生件数等为基础,预先选定需要漏水调查的线路后,用测定漏水量的方法(夜间最小流量测定法)和漏水声音(听音法、相关法、时间积分式漏水发现器的方法等)来确认是否漏水,并确定漏水位置。


01

夜间最小流量测定法

所谓夜间最小流量测定法,是着眼于在划定区域内,深夜完全不用水的时间段(空闲时间)发生的漏水量的测定方法。

首先,关闭要进行调查的区域周围的控制阀门,使除了 区域流量仪(原文: 区画量水器 以外的区域没有水流进出的状态。接着,经由设置在区域流量仪的最小流量测定装置(图15)测定流入区域内的流量。然后,将测量中的空闲时间记录的最小流量值视为漏水量。

※最小流量测定装置是东京都水道局和民间企业共同开发的仪器。

   
   


02

听音法

听声法是一种使用听声棒或电子检漏仪检测漏水声音的方法。

听音棒是通过将金属棒的顶端与水表、阀门、消火栓等接触,并将耳朵压在连接在金属棒后端的听音室上,来聆听水从管道中漏出的声音(图16)。但是,听音棒主要用于确定附近是否有漏水,不能检测漏水的位置。

电子测漏仪是一种将把泄漏的声音转换成电信号的探测器(拾音器)放在地表上,通过拾音器内置的放大器放大泄漏的声音,用耳机收听(图17)的装置。当拾音器依次移动时,在渗漏位置正上方的周围听到的渗漏声最响,从而能够探测到渗漏的位置。

用听音棒和电子检漏仪可以听到的一些声音与泄漏的声音非常相似(伪声)。因此,有必要熟练掌握听漏声音的方法。


   
   


03

相关法

相关法使用相关的泄漏检测设备(相关器、检测器(传感器)、放大器、无线电装置等)来检测泄漏位置。

首先,在预期泄漏点之间的管线上的两个附属设施(控制阀门、消火栓等)安装传感器,由相关器确定泄漏的声音到达两个传感器所需的时间差。根据这个时间差、两个传感器之间的距离和漏水声音在水管中传播的速度,计算出漏水位置并确定漏水位置。

相关法直接从管体上检测出漏水的声音,因此不受城市噪音的影响,如汽车行驶的声音或埋藏管道的深度。

*相关泄漏检测装置是由东京都水务局和一家私营公司共同开发的。

   



04

时间积分检漏仪

时间积分检漏仪(原文:時間積分式漏水発見器)是一种利用漏水声音的连续性质来确定是否有漏水的装置。该装置通过在每户水表的供水管道外露部分放置一个传感器,测量一定时间内(1至5秒)管道内传递的声音,并判断是否存在漏水。

这种装置不容易受到间歇性用水噪音、通过地面传播的车辆行驶噪音等的影响,而且不需要任何技能来操作。

*这种时间整合型检漏仪是由东京都水务局和一家私营公司共同开发的。

   


05

渗透式检漏仪

渗透式检漏仪是将惰性气体(氦气)注入水管内,通过地面上的探测器捕捉从管体漏水处漏出并透出地表的氦气,从而确定漏水位置的仪器。

与听音法和相关法不同,该调查法不依赖于泄漏的声音,因此可以探测到难以发现的微小泄漏,以及大口径管道(输水管道)和其他深埋的管道的泄漏。

*输水渗漏检测器是由东京都水道局和一家私营公司共同开发的。

   


06

其他漏水调查方法

调查渗漏不仅需要寻找渗漏点的技术,还需要探测水管敷设位置的技术和检查流出的水是否为自来水的水质检测技术。

金属管检测器和冲击声注入器被用来检测水管的敷设位置。

此外,通过使用水温计、余氯计、pH计、电导率计等简单的水质检测方法来确定水是否是自来水,并通过精确的水质检测方法来测量三卤甲烷的含量。

   
   



     

四.

防止漏损的未来和挑战

漏水防止の今後と課題



由于全球变暖等气候变化引起的积雪量减少、无降水天数增加等原因,人们担心河川流量减少和干涸现象增加,水资源变得越来越宝贵。此外,日本政府已经澄清,根据最近的降雨情况,从利根河系统水库和其他水源可以稳定供应的水量比原来计划的要低。此外,由于气候变化和其他因素的进展,人们还担心会出现以前从未经历过的严重干旱。

防漏损措施极为重要,因为它们有效地使用了宝贵的水资源,避免了由漏水引起的道路沉降等二次损害。此外,通过减少供水过程(取水、净化、输配)中的能源消耗和二氧化碳排放,有助于防止全球变暖。

防漏损措施的重要性现在已经得到全世界的认可,在2008年10月举行的C40气候变化东京会议上,包括主办城市东京在内的首尔、洛杉矶和纽约在内的13个城市,承诺推广防漏措施并提供技术信息。这一倡议的重要性现在已被全世界所认可。

此外,在2012年IWA(国际水协会)项目创新奖(PIA)上,东京都水道局的防漏举措受到了高度赞扬,因为它有助于有效利用宝贵的水资源,并对管理效率(包括节能)做出了重大贡献。因此,该项目被授予东亚地区大奖(2012年7月)和世界大奖(2012年9月)。

2021年3月制定的 "2021年东京水务管理计划 "旨在促进国际发展,这些工作至今已经开展,并促进先进的水务技术和专业知识在国内水务行业的使用。

2020年,东京的漏水率为3.7%,近年来一直保持在3%左右。这可以说是东京都水道局努力防止漏水的结果。

今后,东京都水道局将继续在国内和国际上积极传播其技术和知识,并将其传承下去。此外,我们还将集结迄今为止积累的技术,维持目前较低的漏水率。


     

五.

参考资料

01

2020年的供水量分析

   


02

配水量、漏水量和漏损率的趋势

(从1992年到2020年)

   
   



03

2020年按管道类型和原因划分的漏点修复百分比

a


管道类型

         

b


按原因分列的百分比

         
         
         
         

04

按工程类型划分的漏水维修数量

(从1992年到2020年)

   
   


05

配水管球墨化率、配水管漏水修理件数和漏损率的趋势 (从1983年到2020年)

   
   


06

给水管的不锈钢率、给水管漏水维修数量和漏损率的趋势 (从1979年到2020年)

   
   


     

声明


声明:

本文翻译部分并非由东京水道局创建,不应被视为东京水道局的官方翻译。东京水道局对本翻译中的任何内容或错误概不负责。

本文仅作知识分享用途,不代表对其观点的认同,请各位读者自行判断。

  • yj蓝天
    yj蓝天 沙发

    好资料,学习啦,谢谢楼主分享

    2023-06-19 08:11:19

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