城市供水管网压力调控与漏损率降低技术研究

引言

城市供水管网是保障城市正常运行和居民生活质量的重要基础设施。随着城市规模的扩大与人口密度的增加，供水系统面临着水资源压力大、管网结构复杂、老旧管道频发漏损等诸多难题。尤其是在我国部分大中型城市，供水管网漏损率居高不下，严重影响了水资源的高效利用和供水企业的经济效益。漏损的主要成因在于管网压力过高或不均、管材老化、接头松动以及监控手段落后等。压力调控作为供水管网漏损控制的核心技术之一，受到了学术界和工程界的广泛关注。科学合理的压力管理不仅可以减少爆管等突发事件，降低管网的运行风险，还可以直接降低管网的漏损率，提高水资源利用效率。因此，深入研究城市供水管网的压力调控原理、技术路径与综合措施，对于优化城市供水管理、提升供水安全和水资源可持续利用具有重要现实意义。本文将围绕城市供水管网压力调控与漏损率降低技术进行系统研究，探讨其理论基础、关键技术、工程实践及未来发展趋势。

一、城市供水管网压力调控的理论基础与技术发展

城市供水管网的压力管理是保障管网安全、降低漏损、提升运行效率的关键环节。供水管网的设计压力和运行压力受城市地势、用户需求、管网结构和泵站布置等多重因素影响。合理的压力调控可使管网压力始终处于安全运行区间，既保证终端用户的用水需求，又防止局部压力过高导致的爆管和漏损。理论研究表明，管网漏损与压力存在较为显著的正相关关系，即压力越高，漏损量越大。尤其在老旧管道、接头和阀门处，长期高压易造成微裂纹扩展和松动，进一步加剧漏损。

城市供水压力调控的发展经历了由人工管理向自动化、智能化管理转变的过程。传统压力管理方式主要依赖经验调节和定期检修，难以应对复杂多变的管网运行环境。现代压力调控技术以分区分级调压、压力恒定系统、变频泵控制和智能压力调节设备为核心，依托自动化控制与信息化手段，实现了对管网压力的精准调控和动态响应。特别是在大规模城市供水系统中，通过实时监测、远程控制和数据分析，可针对不同区域、不同时段的用水特点，实施差异化压力调控，既保障用水安全，又降低漏损风险。

二、压力与漏损率的关系及定量分析

管网漏损率是衡量供水系统运行效率和管理水平的重要指标。大量研究与实际数据表明，漏损率与管网压力呈显著正相关。漏损主要包括静态漏损（如小孔、接头渗漏）和动态漏损（爆管、突发破裂），其中静态漏损对压力最为敏感。理论模型如 N1、N2 漏损指数模型等，通过实测数据拟合得出压力变化与漏损量的关系。通常情况下，压力每增加 10% ，漏损量约增加 13%-15% ，高压区域的管道漏损更为明显。压力调控可以通过降低整体压力或局部高压，有效控制静态漏损增长，延缓管网老化和爆管风险。

三、城市供水管网压力调控的关键技术路径

当前，城市供水管网压力调控的关键技术主要包括分区计量管理、智能调压设备、变频泵站控制、压力恒定系统和大数据监测平台等。首先，分区计量管理是现代供水系统的基础。通过将城市供水管网划分为若干独立的计量分区（DMA），在每个分区设立压力监测点和流量计，实现分区漏损的精准监控和分级调压。分区管理有利于及时发现和定位漏损区域，实现有针对性的压力调控和检修维护。

智能调压设备如压力调节阀、智能水表、远程监控终端等，可以实时感知并自动调节管网压力。变频泵站控制技术则通过调节水泵转速，实现按需供水与动态调压，既节约能源又提升供水稳定性。

四、降低城市供水管网漏损率的综合技术措施

降低漏损率是现代城市供水管网管理的核心目标。除压力调控外，还需从管材选用、管道维护、分区监控和智能预警等多方面协同发力。首先，选用高性能新型管材（如PE、PVC-U、球墨铸铁等），优化管道结构设计，提高管网整体耐压和抗腐蚀能力，是降低漏损的基础。对于老旧管道，需定期开展漏损检测与管网改造工程，及时更换高风险管段和老化管件。分区监控管理可通过设置分区流量计、在线压力监测仪，动态监测分区用水异常，定位漏损热点区域，便于快速检修和维护。智能预警系统是提升漏损控制效率的重要手段。基于实时数据采集和大数据分析，智能平台能够自动识别异常压力、突发漏损等事件，及时向管理人员发出预警，指导应急处置。

五、城市供水管网压力调控与漏损率控制的应用成效与优化建议

近年来，国内外城市供水企业广泛采用压力调控与分区管理等技术，取得了显著的漏损率降低成效。相关研究与实际工程应用表明，通过分区计量管理、智能调压与管网改造等综合措施，城市供水管网漏损率普遍下降 5%-15% ，部分试点城市漏损率控制在 10% 以下。压力调控有效缓解了爆管和突发漏损事件，延长了管网服役寿命，提高了供水安全和用水满意度。智能化技术和大数据分析平台进一步提升了调度的科学性和决策的准确性。然而，目前我国多数城市供水管网仍存在部分区域压力过高、分区计量覆盖不全、智能设备普及率低等问题。管网压力动态管理的自动化和智能化水平有待提升，数据采集与分析系统需进一步完善。为此，建议未来从以下几个方向持续优化：一是加大对老旧管网的改造与新型管材的应用投入，提升管网整体耐久性和稳定性；二是完善分区计量与智能监控网络，实现供水系统的全域分区和压力自动化管理；

结论

城市供水管网压力调控与漏损率降低技术是保障城市供水安全、提升水资源利用效率的核心课题。本文系统分析了管网压力管理的理论基础、关键技术和综合措施，总结了当前城市供水管网压力调控与漏损率降低的主要路径与应用成效。研究认为，科学的压力调控与智能分区管理能够有效降低漏损率，提升供水系统的运行效率和服务水平。未来应持续推进智慧水务、物联网和智能监控等新技术的集成应用，完善管网管理体系，加强标准制定和技术创新，为实现城市供水系统的安全、节能和可持续发展奠定坚实基础。

参考文献

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