从技术难题到成功实施：某城市管网项目实施纪实
城市供水管网长期处于地下隐蔽运行状态，漏损、压力波动与水质变化往往相互交织。对于许多进入存量更新阶段的城市而言，仅靠人工巡检、被动抢修和定期抽检，已经难以满足精细化运营要求。华东某地级市在中心城区供水管网监测项目中，围绕供水管网运行安全、漏损分析、压力监测和水质稳定四项核心需求，建设了覆盖感知、传输、分析、调度与处置的一体化监测体系。
该项目自2023年4月启动，至2024年10月完成整体验收，覆盖中心城区及三个相邻片区，服务人口约92万人。项目实施前，该区域供水管网总长约1864公里，2022年日均实际供水量约30.8万立方米，年供水量约11242万立方米，漏损率约为16.8%。项目建成后，通过分区计量、压力监测、漏损分析和水质在线监测联动运行，漏损率下降至11.2%，压力合格率提升至98.6%，水质异常响应时间由平均6.5小时缩短至42分钟，形成了较为完整的工程样本。
?️ 项目背景：老城区管网老化与多重问题叠加
该项目建设范围包括老城区、东部新城、南部工业片区和北部居住区。供水系统由3座水厂、2座加压泵站和1864公里市政供水管网组成，其中DN300及以上干管约512公里，DN100至DN300支管约1352公里。管网平均管龄约21.7年，其中灰口铸铁管、预应力钢筋混凝土管和早期球墨铸铁管合计占比约43.6%，部分区域仍存在DN100至DN200小口径老旧管道。
痛点一：漏损发现滞后
- 2022年全年发生爆裂、渗漏等事件127起。
- 暗漏点平均发现周期长达21天。
- 主要依赖月度产销差统计和人工听漏，难以及时发现隐蔽漏点。
痛点二：压力分布不均
- 老城区地势起伏明显，末梢压力低至0.14兆帕。
- 夜间低地势区域压力可达0.42兆帕。
- 导致低压投诉和背景漏损同时增加。
水质方面，该区域出厂水指标总体稳定，但管网末梢存在余氯衰减、局部滞留和短时浊度波动问题。原有在线水质监测点仅有3处，且主要集中在出厂水和个别主干管节点，无法有效反映末梢水质变化。供水管网监测能力的不足，使漏损、压力异常和水质风险难以在同一数据体系中被识别和关联。
⚠️ 技术难点：多源数据融合与复杂耦合关系
基础数据不完整
早期GIS资料中，部分管道材质、埋深、管径、阀门位置和连接关系存在偏差。项目团队在前期普查中发现，需要修正的管点信息达到3214处，阀门井信息需要复核1872座。若基础拓扑不准确，漏损分析中的水平衡计算将失去可靠依据。
监测设备覆盖不足与数据孤岛
改造前，该区域仅有12个远传压力点、3个水质点和少量大口径流量计。不同系统之间数据格式不统一，报警规则分散，运行人员需要在多个平台之间切换。项目需要解决的不只是增加设备，更重要的是将供水管网、压力、流量、水质等数据纳入统一分析框架。
漏损与压力、水质之间的耦合关系复杂
低压力区域容易出现负压风险，高压力区域则会增加接口渗漏概率。部分区域夜间最小流量升高，并不一定对应单一漏点，也可能与阀门关闭不严、分区边界串水有关。若仅依靠单点流量或单点压力判断，容易产生误报。因此，项目需要在漏损分析中引入压力趋势、噪声监测、水质变化和工单反馈等多维数据进行综合校核。
? 解决方案：“压力+漏损+水质”一体化监测体系
项目总体方案采用“感知层、传输层、平台层、业务层”四层结构。感知层重点补齐压力、流量、噪声和水质监测短板；传输层根据现场条件采用4G、5G、NB-IoT和光纤专网混合组网；平台层建设统一数据底座，接入SCADA、GIS、计量、压力、水质和工单系统。项目共接入各类监测与计量点位约1.2万个，日均产生数据约210万条。
压力监测升级
新增/更换变送器216个
覆盖水厂、主干管、地势高点、末梢不利点。精度±0.25%FS，常规采集频率5分钟/次，重点节点10秒/次。
漏损分析优化
划分126个计量分区，安装电磁流量计187台
布设噪声记录仪1620套，凌晨2-4点采集声学信号。通过水平衡、夜间最小流量等方法定位疑似漏点。
水质感知扩展
新增在线水质站32个
重点布置在末梢、学校医院周边。监测浊度、余氯、pH等指标，与压力、流量联动识别滞留和污染风险。
?️ 实施过程：从普查到闭环处置
一期：基础夯实 (2023.04-08)
重点是管网普查、GIS数据修正、阀门状态检测和监测点位选址。完成管线探测约1286公里，修复无法正常启闭或标识缺失的阀门462座。针对老城区资料缺失问题，形成更新后的管网拓扑数据。
二期：设备安装 (2023.09-2024.02)
完成压力监测点216个、电磁流量计187台、噪声监测设备1620套、在线水质监测站32个。采用低功耗远传终端和太阳能补充供电方案，保证无市电点位连续运行。设备安装完成后，进入不少于30天的连续试运行，数据有效率要求不低于99.2%。
三期：模型训练与闭环 (2024.03-10)
建立各分区的基准夜间最小流量，结合气温、节假日等因素进行修正。对于夜间最小流量持续偏高且压力同步下降的分区，系统自动生成疑似漏损工单。形成“平台报警—现场定位—开挖确认—修复回检”的闭环流程。累计形成漏损分析工单427件，平均定位误差控制在±25米以内。
? 数据验证：典型案例与运行成效
典型案例分析
东部DMA-17分区漏损定位
现象：夜间最小流量由14.2升至38.6立方米/小时，压力下降0.035兆帕。
处置：结合噪声监测捕捉高频信号，锁定DN400管道接口渗漏。
结果：修复后夜间最小流量降至11.8立方米/小时，压力恢复。证明压力、流量、噪声叠加分析可提高隐蔽漏点发现效率。
南部DMA-32分区水质异常
现象：余氯由0.42降至0.16毫克/升，浊度由0.8升至1.9NTU。
处置：结合压力数据和阀门检修记录，判断为局部滞留与水流方向变化导致。
结果：定向冲洗并调整阀门开度，24小时内余氯恢复至0.35毫克/升，浊度降至0.42NTU。
| 指标 | 改造前 (2022) | 改造后 (2024) | 提升效果 |
|---|---|---|---|
| 漏损率 | 16.8% | 11.2% | 年节水约630万m³ |
| 压力合格率 | 93.4% | 98.6% | 投诉显著下降 |
| 水质异常响应时间 | 6.5小时 | 42分钟 | 响应速度提升近9倍 |
| 漏点平均发现周期 | 21天 | 4天 | 运维效率大幅提升 |
| 单位管长漏损控制 | 较高 | 明显改善 | 节能降耗显著 |
? 结尾展望：向全域感知、预测性运维演进
该案例显示，供水管网监测并不是单点设备建设，而是围绕供水管网运行状态、漏损分析模型、压力监测网络与水质感知体系进行的系统工程。对于管网老化、漏损压力较大、水质稳定性要求较高的城市而言，分区计量、在线压力、流量计量和水质监测的协同建设，能够为运行决策提供更可靠的数据基础。
下一步，该项目计划在现有86个DMA分区基础上继续完善全域监测，扩展声学监测、泵组能效分析和水质溯源模型，并探索建立基于历史运行数据的爆管风险预测与调压策略仿真。随着感知密度提升和算法模型成熟，供水管网监测将从“发现异常”进一步走向“预测风险”。易彩科技作为行业观察与技术服务参与者认为，这类以真实运行数据为基础的工程实践，将为城市供水系统降本增效、安全运行和精细化管理提供可复制的路径。
