案例研究-莲塘无收益水量控制

深圳市水务（集团）有限公司    易春来 陈元仕 江婵  王伟川 梁育文

 

一、无收益水量控制的意义

系统供水量与用户计量水量之间的差值即为无收益水量（NRW）。这部分水量的主要来源由供水设施管、泵、阀等产生的真实漏损，以及用户表计产生的计量误差或非法盗水未计量的表观漏损组成。因此，对于供水企业来讲，加强无收益水量的控制有着重要的意义。

从经济效益的角度看，无收益水量的增加的意味着供水收入减少与供水运营成本的增加。从环境责任的角度看，大量的水资源没有被高效利用，会增加水资源和电能的严重消耗。从社会责任的角度看，由于水资源的浪费，使供水企业的社会形象会受到损害。很明显，只有通过有效途径减少无收益水量，才能对供水行业带来经济、环境和社会等方面的多重收益。 

近年来，中国越来越多的供水企业开始更加关注对无收益水量的控制。究其原因，实际上是我国供水行业将管理方向由供水保障问题转变为供水运营效率问题。我国在改革开放以后，伴随经济高速发展，外来人口大量涌入城市，城市基础建设得到发展迅猛。对城市供水企业来讲，收获了人口红利带来的水量增长，但当城市发展到一定规模以后，水量再无上涨空间。随着管网老化、表计失准和缺乏有效的运营管理手段等问题的日益突出，导致无收益水量逐年增加，当新增水量速度大幅慢于无收益水量增长的速度时，供水产销差问题暴露。供水企业迫于经营压力，为保障成本收益，一方面通过提升水价来解决问题，另一方面只能通过解决无收益水量来达到目的。

本文中的案例研究，正是结合上述原因开展一系列无收益水量控制，主要内容包括莲塘产销差原因分析及解决方法、莲塘水量平衡表的计算、计量分区分设计及管理方法和对未来供水运营管理的一些想法。

 

二、莲塘产销差情况

深圳市莲塘供水服务有限公司成立于1989年，2010年公司正是并入深圳市水务（集团）有限公司。莲塘公司供水服务面积约为15平方公里，为近30万人提供工商业、市政、绿化、消防及居民生活等用水保障。

公司建有一座水厂，设计供水能力为170万m³/月，实际供水约90万m³/月。水厂采用重力流的供水方式，通过环状管网进行输配，将水供至莲塘公司服务辖区。莲塘总供水管网长度约为161公里，其中市政及供水管网长度22公里，其他输配水管网长度139公里。水表资产总数为18588块，销售水量约为82万m³/月。在销售水量中，工商业用户用水量约占30%，居民用水量约占70%。

2013年至2014年，莲塘公司的平均供水量约为91万m³/月，产销差平均水量约为14万m³/月，总体产销差率为14.9%。其中2013年产销差率为13.1 %，2014年产销差率16.9%。

具体数据详见下图：（注：莲塘公司抄表周期大表：每月，居民户：单双月，如按每月进行产销差率统计，会出现高低起伏的情况。因此，下图统计周期为双月，而本文中的相应数据从其换算而来。）

 

图1 莲塘水司2013-2014年供售水量及产销差率统计表

由上图可知，莲塘公司2013年-2014年的产销差几乎呈持续上升趋势，其中2013年7-8月产销差率最低，为8.8%，2014年11-12月产销差率最高，为19.6%。说明莲塘公司的产销差在一年半时间内发生恶化，爆涨了约120%。即使在2014年3-4月间进行强化管控，取得了一定效果，但仍无法阻止产销差持续上升的状况。可以确定，莲塘公司在产销差管理上出现了失控的局面，如不采取有效的管控措施，产销差情况将进一步恶化。

 

三、产销差突变原因分析

3.1管理中存在的问题

莲塘公司具有供水区域小、供水量小和管线长度适中等特点，在产销差管理上，一直沿用传统管理模式。即将莲塘整体视为一个对照片区，采用水厂供水量与销售水量数据进行总分表对照管理。其2013与2014年供售水量及产销差水量对比见下图。

 

图2莲塘公司2013与2014年供售水量及产销差水量对比

由上图可知，在2013与2014年销售水量几乎不变的情况下，其2014年的供水总量比2013年多出约49万m³，即2014年产销差水量上升水量。初步判断，莲塘公司的产销差变化是由新增的漏损水量造成的。

从账面数据上看，虽然莲塘公司已经知道产销差水量上升的来源，但是，其采用的产销差管理方法仅能获取产销差上升的表面现象，不能通过数据的内在联系对产销差水量的发生时间、地点、水量和属性进行有效判断，间接提升了产销差管理的难度。因此，在这种情况下，固执地采用强化探漏和管网改造这类传统管理手段，只是在产销差被动管理局面下的软弱回击，取得的成效也仅是治标不治本，无法从根本上彻底扭转莲塘公司在产销差管理上的困境。

从客观地角度分析，莲塘公司自成立以来，伴随深圳经济特区强有力的“野蛮生长”，在漏损水量较小的情况下，销售水量一直处于上升期，从而间接地减少了漏损水量在产销差中的真实比例，掩盖了产销差上升的真相。近年来莲塘发展放缓，销售水量逐年平稳，随着管网管材趋于老化、表计超期服役等原因，导致漏损水量持续增长，突显了漏损水量在产销差中的真实比例，同时也逐渐暴露出莲塘公司沿用传统管理方法的弊端。

3.2解决之道

鉴于莲塘公司的管理状况，只有系统性疏理问题才能找到管理方向。上世纪90年代，国际水协提出了“无收益水量管理”的概念，推荐了水平衡表这一评价工具，水平衡表可以系统性地将合法用水量和漏损水量进行分解，使漏控管理工作更加明确，更有利于量化、分析、比较漏损控制的水平。

此外，引入计量分区管理方法，先通过“计量”对供水系统内水量实施量化， 掌握供水系统中物理漏损与表观漏损的分配，明确漏损属性。再通过“分区”的方式将供水系统划分为若干个水力独立的子系统，单独计算各分区的漏损量，就能有效定位漏损严重的问题区域。

通过上述两种漏损管理工具，结合互联网信息化平台建设，进行日常监测，就能够将传统被动的漏损管理转化为积极主动的漏损管理模式，实现长效防御性管理。 因此，莲塘公司以长效可持续产销差管理为目标，制订了以计量分区管理模式为主的工作策略。

 

四、产销差管理实施过程

通常产销差管理围绕三个阶段进行：即评估、控制和巩固。首先，根据水量平衡表的评估结果，制订合理的产销差管理策略。其次，经过漏损分离明确漏损属性，实现对产销差水量的量化控制。最后，通过建立计量分区，逐步锁定、解决漏损问题，并达到巩固管控成果的目的。

4.1建立莲塘水量平衡表

建立水量平衡表是为了能够直观的得出物理漏损与表观漏损在产销差中的比重，从而制订莲塘公司产销差管理策略。在实际操作中，很难对物理漏损进行测量。因此，需先进行表观漏损的评测，以便推算出物理漏损量。为了完成水量平衡表，该阶段共进行两项工作，即出厂水流量计的校准与水表计量效率评估。

4.1.1出厂水流量计校准

出厂水流量计校准的目的是为了确保供水量数据的准确性，供水量的准确与否直接影响莲塘公司漏损水量规模的大小，间接产销差管理策略的制订方向。所以，出厂水流量计的校准工作是产销差管理体系中必不可少的环节。莲塘公司现有一块DN700电磁流量计，若拆卸流量计校准将导致大面积长时间停水并且操作复杂，遂决定采用清水池容积法对出厂水流量计进行校准。测试时间为2014年7月，校准结果见下表：

表1 出厂水流量计计量误差表

由上表可知，出厂水流量计的计量误差为6.9%。随后测试其重复性，当k=2时，标准差6.0%，置信区间（-5%，19%）。说明出厂水流量计已失准、且无调整可能（重复性差），得出结论将该出厂水流量计进行更换，新出厂水流量计校准结果见下表：

表2 新出厂水流量计计量误差表

（注：校准期间发现水厂自用水约10m3，已在清水池下降体积中进行修正）

由上表可知，更换新出厂水流量计的计量误差为2.7%。随后测试其重复性，当k=2时，标准差1.5%，置信区间（0.3%，5.7%）。说明新出厂水流量计计量准确度高，可进行数据修正。

小结：旧流量计计量误差+6.9%，新流量计的计量误差为+2.7%。其中，旧流量计使用已超过20年，本次校准的结果表明其已失准。意外的是，新流量计的结果也与厂家出厂误差不符。原因分析是水厂实际工况（流态、压力等）可能偏离出厂误差标定工况。

4.1.2水表计量效率评估

2014年8月~11月期间，抽取85只(DN15~DN150口径)更换MSP型号水表并结合误差校准结果和用水消费模式评测水表计量效率，见下表：

表3 分表计量效率评测

口径	DN15	DN20	DN25	DN40	DN50	DN80	DN100	DN150
计量效率	100.7%	99.7%	99.8%	99.7%	97.9%	92.6%	98.8%	100%
小口径计量效率：100.1%				中大口径计量效率：98.3%
综合计量效率	99.1%
占总水量比重	15.7%	15.9%	5.1%	3.5%	7.1%	7.7%	19.7%	19.2%
改进重要性级别	C	B	C	C	A-	A+	A	B+

由上表可知， 水表综合计量效率为：99.1%，反映出莲塘水司水表管理良好。除DN80水表外，其他口径水表未出现计量不足的情况，较好地保障了供水收入。按水表口径划分可知，DN15-25小口径水表计量效率接近100%，说明小口径水表总体计量状况正常，基本能够保证水量回收。DN40-150中大口径水表总体计量效率为98.3%，说明中大口径水表出现计量偏负的情况，其中DN80和DN50水表有潜在提升空间。

4.1.3表观漏损、物理漏损分离和量化

通过对莲塘公司出厂水流量计和在用分表的计量效率评测结果，根据2014年的水量数据，对莲塘公司的表观漏损和物理漏损进行分离、量化，见下表：

表4 莲塘公司2014年漏损量化情况（m3/年）

表观漏损和物理漏损分离、量化结果表明：

表观漏损≈84481m³/年、表观漏损率≈0.8%；

物理漏损≈1514380 m³/年、物理漏损(m³/h)≈172.9m³/h、物理漏损率≈13.9%；

小结：通过对表观漏损和物理漏损的分离、量化，发现导致莲塘公司漏损率不断上升的原因主要是因为物理漏损，明确了产销差管理工作方向。因此，莲塘公司下一阶段的行动策略应以解决物理漏损而展开工作。

4.2物理漏损实施策略

解决物理漏损采取的措施包括四个方面：压力管理、积极的漏损控制、管网改造和提升管网修复速度和质量。对莲塘公司而言，能够最快速实现降低物理漏损的措施就是采用压力管理。为检验压力管理的可行性，特为莲塘设计了一套压力测试方案。

4.2.1压力测试

    2014年8-9月，参照莲塘公司的地势，选取8个具有代表性的压力测量点进行时间间隔为2min的密集测试。各压力点测试记录见下图：

图3 莲塘压力点测试记录

由上图可知，在测试周期内，包括长岭村在内的三个压力点低于0.15Mpa，出现了供水压力不足的现象。通过压力测试数据与压力点现场实测标高数据，绘制出莲塘片区等高线示意如图下：

图4 莲塘等高线示意图

由上图可知，莲塘地势由东北方向西南方逐渐降低，根据压力点测量结果得出雍翠豪园与长岭村附近供水压力较小，无降压空间。西岭村附近区域供水压力过高，有降压空间。后通过绘制等压线得出，当莲塘公司在供水高峰时（22：00），出现3个供水不利区域，不具备降压条件。当莲塘公司在供水低峰时（5：00），供水压力下调0.1-0.15Mpa时，仅影响3个小片区正常用水。但为达到降低压力25%的目标，须建设3处加压泵房以保障用户正常用水。

通过测算可知，在用水低峰时（0：00-6：00），采用夜间降压的方法下调25%的供水压力，对应减少的漏损水量约为12万m³/年，相当于减少约14 m³/h的漏损，显然新建加压泵房的资金投入与漏损降低的收益不匹配。所以，莲塘公司采用压力管理降低产销差一定不是最优方案，对于物理漏损的管理策略还是要从主动漏损控制方面寻求突破。

4.2.2主动漏损控制方案设计

压力管理方案遭否决后，莲塘公司决定从主动漏损控制方面展开产销差管理工作，即按计量分区的管理模式整体规划设计，彻底改变传统被动的产销差管理治标不治本的情况。

采用计量分区管理是从根本上解决产销差问题，其优势明显，能够快速有效地发现、定量和定位漏损，且可持续巩固产销差管理成果，形成积极主动的漏损管理模式。但是这种方法实施周期过长，包括管网与水表资产的核查、分区规划设计、计量点表计合理选型和计量点表组施工等一系列步骤，最后才通过总分表对照了解分区漏损情况。总的来说，采用这种方案前期准备工作复杂、实施周期长、资金投入大，但后期管控效果好，可持续受益。

在计量分区未建立前，能够解决莲塘公司产销差上升的唯一方法就是采用强化探漏。这种方法见效快，可在短期内改变产销差持续上升的势态，但仅是治标的作用，无法解决产销差管理上的本质问题。为此，在计量分区建设过渡期，莲塘公司采用监测水厂夜间最小流量法，设定探漏控制线，当水厂夜间最小流量抬升时，迅速引入探漏队伍查找漏损，以保证产销差情况不出现进一步恶化。

由于莲塘公司产销差的持续攀升，如强硬地采用计量分区管理，短期内将无法获得管理成效，会导致管理层失去耐心，难以推进后续工作。为解决这个问题，最终决定先采取强化探漏手段进行过渡，后期运用计量分区进行巩固的行动方案。

4.2.3计量分区建立与管理

为测底解决管网漏损问题，采用积极的漏损控制策略。2014年底，莲塘公司按照计量分区的要求，对其管网系统全面进行疏理，采取对主干管网上的分支输配水管进行标识编号的方法，完成莲塘整体的计量分区设计。通过上述方法，莲塘公司最终将整体划分为61个计量分区，从而实现对莲塘全水量覆盖计量管理。并根据各计量分区的情况归纳成两类开展产销差管理:

（1）抄分表到户的小区，共有34小区加装总表后按DMA模式管理。通过DMA小区总表监测，先利用分离方程评估小区潜在漏量，再安排人员每周进行总分表对照，当分区产销差变大以后，判定为发生漏损，立即通知探漏人员介入漏损定点、修复管网。

（2）抄总表计费的小区（大用户水表或高层小区总表），有27个分区的总表按照大表巡查的模式管理每周核查。当水表用水量发生异常时，立即派维修人员现场检查水表。

按照上述管理方法，莲塘公司产销差管理由被动的方式向积极主动的模式切换。具体优势体现在以下方面：首先，建成计量分区以后，漏损的搜寻范围大幅度减小，由原先全片区“盲探”查漏转变为定区域定点清查。其次，DMA小区抄表间隔缩短，由原先单双月抄读模式，转变为通过DMA总表每周抄读管理，相当于提前一个抄表周期就可发现漏损。最后，通过各分区总表水量核查，可评估主干管网的漏损水量。实现了莲塘全方位计量管理，变相简化了莲塘公司产销差管理问题。

小结：计量分区的管理思路，改变了莲塘传统管理方法。整体布局积极主动，一方面简化产销差管理上的处理难度，一方面大幅提升工作效率，降低了产销差的管理难度。

 

五、产销差管理成效

    2014年12月-2015年4月，随着各计量分区总表改造工程结束，莲塘公司正式采用计量分区的管理模式，并在产销差管理上取得显著成效，下图为2013-2015年产销差对比表：

图5 莲塘2013-2015年产销差及产销差率统计

由上图可知，莲塘公司产销差从2015年5月起开始持续下降，且三个抄表周期产销差率保持在11%以下。截至2015年10月，莲塘产销差率从最高19.6%下降至8.7%，回归至2013年最低水平，产销差水量也由之前最高的20万m³/月减少到8万m³/月。除此以外，新建的34个DMA分区的综合产销差率也从18.5%下降至6.1%，减少漏损水量5万m³/月。

从供售水量及产销差对比来看，2013-2015年数据见下图:

 

图6 莲塘2013-2015年供售水量及产销差水量对比

从上图可看出， 2015年销售水量较2014年却上升40万m³/年，由此可推测，在产销差水量不变的情况下，供水量也应比2014年上升40万m³/年。但实际情况是供水量与2014年持平。经过测算，2015年供水量没有上升的部分与产销差下降的水量相同，说明产销差降低的水量是真实漏损水量，并不是供售水量波动造成的账面漏损。

综上所述，采用主动漏损控制，莲塘公司产销差下降效果明显。从账面数据看，2015已减少产销差水量约49万m³,按制水成本1.2元/ m³计算，可减少供水边际成本约58.8万元，其中DMA的贡献值约50万元。

 

六、漏损信息化管理

时间和流量是决定物理漏损最终形成大小的变量因素。在整个产销差管理过程中，漏损的发现时间一直是困扰管理者的难题。即便是很小的流量爆管，如不能及时发现处理，其最终造成的影响往往无法估计。流量则是监控物理漏损的重要指标，流量的变化可以帮助管理者复原漏损发生的情形和对表计故障做出判断。因此，能否第一时间将流量信息传递给管理者，是物理漏损管理的关键。

莲塘公司在建立计量分区后，采取人工抄读总表累计值方式，进行总分表对照管理。分区内对于DMA来说，其计量表计的作用是监控夜间最小流量，通过夜间最小流量的波动幅度，测算管网物理漏量。如长期采用人工抄读则无法对夜间流量进行记录，失去了DMA管理的核心意义。所以，终极解决方案就是对DMA总表安装远传实时监控设备，不仅能够获取表计瞬时流量记录，还能够极大地缩短监管周期，从每周一次变成每天一次，工作效率提升7倍。

对于抄大表的计量点来说，人工每周巡查的目的是为了保证供水计量。考虑到莲塘仅有一名抄表，全部计量点抄读时间需两个工作日。因大表位置分布特性，抄读效率无可提升空间，除非增加抄表员数量。此外，由于每块表每次抄读时间有偏差，将影响到最终水量统计结果，产生抄读误差。因此，莲塘公司对大用户表计升级改造，采用车载寻抄的模式提升管理效率。经实际检验，采用车载方案莲塘公司58块大表计量点进行管理，一次抄表周期用时90分钟，且有抄表时间记录，后期经数据处理可修正抄读偏差。与人工抄读相比效率提升至少10倍，且抄表周期可增加至每周2次。

长久考虑，采用远传监控设备和车载寻抄的方式将数据与后台对接，通过数据上线直接传递，避免了人工误抄误读现象的发生，同时也增加了数据保存的安全性。为产销差信息化管理以依靠数据驱动业务，线下采集线上处理的模式提供了便利条件。

 

七、展望

莲塘公司产销差管理发生了质的飞越，通过采取一系列的管控措施，真正找到了产销差管理本质问题。通过强化时间与流量的管理，产销差水量持续下降。但是，莲塘公司目前的运作模式依然是建立在传统的管理体系之上，如想在现有产销差基础上继续实现突破，需要对莲塘公司的管理体系重新构建。通盘考虑，以智慧水务为终极目标，采用顶层设计思维建设一个产销差智能管理平台，以数据驱动业务的管理模式替代传统管理方法是莲塘公司最优升级方案。具体业务流程可参照下图。

图7 水智能管理业务流程

展望未来，随着互联网技术的蓬勃发展，互联网+能源战略呼之欲出，水务公司作为传统能源管理企业势必会遭遇互联网+带来的强烈冲击。目前，包括腾讯、华为等知名互联网企业都在向互联网+能源方向积极布局，在不久的将来，水务领域的竞争格局将异常激烈，如何才能在这场信息浪潮的变革中优先卡位，在保障传统能源管理企业的竞争优势基础上，提升自身竞争力，十分值得我们认真思考，这也是水务企业迫切需要改革的主要原因。