1.1水量平衡（分析）的内涵

水量平衡是指确定的供水区域内恒定存在的水量平衡关系，即该区域的输入水量之于输出水量之。即就是供水管网系统中任意封闭（相对封闭）的区域内，在任意时段内，其输入的水量等于输出的水量。

水量平衡是基于物质守恒定律，进入系统水量应等于消费水量，通过计算及技术、 数据挖掘等数学方法，并辅助水量测试、分析研究等手段分析系统水平衡，根据分析结果提出一些建议措施，最终降低产销差。

水量平衡分析是一种有效的主动漏损控制技术和管理方法，通过将供水系统损失的水量进行有效的指标分解，量化漏损和它的组成部分，计算恰当的性能指标，全面正确地反映管网漏损状况，有针对性的进行漏损控制。该方法能有效评估管网工作状况，直 接反映供水漏损率的高低，可判断管网漏失的区域，为漏损控制提供科学依据。

1.2水平衡分析的意义

在供水系统水量漏损控制过程中，水量的计量和平衡是其中的关键一步，只有对供 水系统各组成部分的水量状况有清楚的认识，才能够对供水资源是否合理利用、供水设 施是否存在缺陷、供水成本是否可以有效回收进行准确的判断，以便采取相应控制措施。 通过水平衡分析可以将供水系统损失的水量进行有效的指标分解，难点是如何进行定量 与定性。

水量平衡分析是通过组分分析法来诊断供水系统的薄弱环节，它涉及到用水单元的 各个方面，同时也表现出较强的综合性、技术性。是针对管网系统的真实漏损和表观漏 损，全方位的供水管网系统漏损控制技术和管理方法。

1.3水平衡分析

为了更好地减少供水产销差，提高自来水的利用率，通常要在管网中设定大量的监测点，对水的取、用、排、耗进行测定，对各用水关口流量进行计量。取到足够的数据之后，接下来要做的就是对数据进行分析，以便能够快速找到症结所在，对症下药。为了更准确更全面地对数据进行分析，就需要一个强大的水平衡分析系统。

1.3.1供水系统水量分解

开展水平衡分析的第一步就是将供水系统水量进行有效分解，确定系统水量“支出” 类型。这样就可以掌握漏损水量的大小、漏损的来源、以及由于漏损而损失的成本费用。 借鉴国际水协推荐使用的水平衡架构图和术语。

表1.1：供水管网水平衡模型

产销差（NRW，None Revenue Water）水量是由水厂进入系统的水量减去授权收费使用的工业和生活用水量。

 产销差水量=系统输入水量—授权收费用水量            

由表1.1可以看出，通过水量平衡表计算出每个组分的水量（分析周期内），进而确定漏损存在之处，制定优先需要实施调控计划的组分。

1.3.2水平衡计算表的各个组分

参考国际水协对水平衡模型，结合国内现状，对水平衡计算表的各组分进行分析：

（1）系统总的输入水量：系统总的输入水量包括本地取水量和外地引水量。在城 市管网供水系统中，系统供水总量的来源一般为水厂自产水和外购水。具体可通过水厂 进、出水口安装计量设备获得，计量设备的相对误差即为系统供水总量误差（幅度）。

（2）授权用水量：包括免费水量和收费水量。免费水量一般包括水厂自用水量、 喷泉、景观等公共设施用水量，冲洗、维修管道用水；储水池、新增管道储水；消防用 水；绿化和浇洒道路用水。免费水量又可分为免费计量水量和免费未计量水量，根据对 其是否进行计量的实际情况将其分类，并对未计量用水量进行估算。收费水量也可分为收费计量水量和收费未计量水量，收费计量用水量包括所有的生活、商业、工业、或者是机构用户计量并收费的用水量，同样包括向外售出水量，通过从营收数据中获得，相对误差为零。将费用折算为水量即可得收费未计量水量。

（3）产销差（Non-Revenue Water：NRW）：是系统输入水量和收费授权用水量之 间的差值。产销差水量包括授权免费用水量（通常只占水平衡系统中很少的一部分水量） 和漏损水量（损失水量）。

（4）漏损水量：也称“损失水量”，是系统输入水量和授权水用量之间的差值。包 括物理损失和管理损失。

（5）管理损失：通常被称为“表观漏损”，包括未授权用水量、各种类型的计量误 差和数据处理误差。未授权用水量包括非法连接的家庭用户、非法连接的其它用户、消 防栓非法取水、注册用户水表破坏、水表旁通等，城市水平衡计算中非授权水量的数据 估算是难度较大的部分。首先根据居民用户数量、非居民用户数量及营收数据，计算居 民用户平均每天用水量、非居民用户平均每天用水量，作为用水定额，然后估算管网中 存在的偷盗用水的居民用户数量和非居民用户数量，各自用水定额与用户数量相乘便可 得出。通过对水量计量设备进行误差校正，分析计算其误差。数据处理误差包括抄表、 数据处理和统计误差，人工抄表可以通过抄表人员多次读数，之后取平均值得到；在已经使用营收系统管理营收数据的水司，根据对营收数据的处理得出，数据处理时一般可以做到准确无误，应记为零，但有误差时可以通过有误差的这部分水量再乘以偏差值即可得估计值。

（6）物理损失：通常被称为“真是漏损”，包括一年当中各种类型的主干管、服务 水箱（水池）、用户连接管到用户水表之间的漏损、爆管和溢流水量。

1.3.3水量平衡计算步骤

第一步：确定系统输入水量；

第二步：统计计量售水量和未计量售水量，两者之和为收入水量；

第三步：计量产销差水量，其为系统输入水量与收入水量之差；

第四步：确定计量免费供水量和未计量免费供水量，两者之和为免费供水量；

第五步：系统有效供水量为售水量（收入水量）与免费供水量之和；

第六步：计算系统漏水量，其为系统输入水量与系统有效供水量之差；

第七步：通过合理可行的方法对非法用水和表计量误差做出评估，非法用水与计量误差

引起的水量损失之和为账面漏水量；

第八步：计算管网漏水量，其为系统漏水量与账面漏水量之差；

第九步：通过合理可行的方法（夜间流量分析，爆管频率/流速/持续时间，模型等）对

管网漏水量的组成部分做出评估，将各组成进行相加与上一步计算结果比较， 确定管网漏水量；

1.3.4管网数据搜集

开展水量平衡分析，第一步是进行管网数据的搜集工作，如下：

（1）系统输入水量

（2）收费用水量

（3）免费用水量

（4）未授权用水量

（5）用户水表误差和数据处理误差

（6）管网数据

（7）输水干管、配水管道和用户连接管的长度

（8）注册的接户数量

（9）非法连接户的估数

（10）管网平均压力

（11）服务水平（全天24小时，间歇性供水，等等）

1.3.5水量数据收集

开展水量平衡分析，第二步是进行水量数据的收集工作，如下：

（1）确定系统输入水量

（2）确定授权用水量

-收费---收取费用的总水量

-未收费---免费提供的总水量

（3）估计管理损失水量

-偷水  -水表慢跑  -数据处理出错

（4）计算物理损失水量

-输水干管的漏损  -配水干管的漏损

-蓄水池的漏损和溢流  -用户连接管的漏损

所有数据都应该在95%的置信区间之内，对采集的水平衡表中数据的误差范围作出估计。水表、流量计等计量仪表的精度将直接影响水平衡分析效果的准确程度。

1.3.6系统综合评价

常用的漏损评价的指标主要有3个

从服务水平、物理损失评价指标、管理损失评价指标、财务指标多方面对系统 进行评价，全面反映系统运行状况。

基础设施漏失指数（ILI）=当前物理损失水量/不可避免物理损失水量

不可避免物理损失水量(L/d)=（18ΧLm+0.8ΧN c+25ΧL p）ΧP

Lm：主干管长度（Km）

Nc：接户数

Lp：用户连接管总长度（Km）

P：管网平均压力（m）

图5.1阐述了基础设施漏失指数（ILI）的概念及影响物理损失的因素；红色区域代表了不可避免物理损失水量，即就是在当前的管网压力和技术条件下所能实现的最小的物理损失水量。

基础设施指数是当前物理损失指数和必可避免物理损失指数的比值，是对管网运行 状况的评价，可以衡量作为管网维修、资产管理和主动漏损控制的指标。对于漏损控制 非常成功的管网来说，ILI=1.0，但无法实现，因为ILI只是单纯的从理论角度出发的技 术指标，没有考虑到实际执行因素和经济因素。

计算ILI：

（1）计算当前不可避免物理损失水量

（2）从水量平衡表计算当前物理损失水量

（3）计算ILI（当前物理损失水量/当前不可避免物理损失水量）

（4）将ILI和物理损失目标矩阵进行对比（表1.2）

图1.1：基础设施漏失指数（ILI）的概念

基础设施指数是对系统的管网资产状况做出的评价（表1.2），国际水协推荐评价标准如下：

表1.2 ：基础设施指数评价表

A类—除非水资源短缺，否则进一步降低漏损可能不经济；有必要审慎分析，以确认是

否具有成本效益。

B类—具有显著改善的潜力，应考虑压力管理，需要较佳的积极漏损控制和管网维护。

C类—不良的漏水记录，只有在自来水量丰价廉情况下才可容忍，即便如此，仍应分析

漏水的数量和性质，并加强漏损控制。

D类—水资源利用严重缺乏效率，急需漏损控制计划且优先实施。

1.3.7评价结果进行分析

对评价结果进行分析，确定存在水量损失的原因，提出改善措施。包括进行检 漏、更换旧的配水管道、更换精度较差的计量仪表等。

表1.3：水量损失管理评价指标

L1级指标（基础指标）：表达供水的效率和效益的总体管理状况。通常包括无效供水率、 未计量用水率、真是漏损率、表观漏损率等。其中未计量用水率可直接由水平衡表里的计算结果给出，真是和表观漏损率是常规指标。本级指标局限于比较单一管网系统内的 工况，无法对不同系统进行比较。

L2级指标：考虑了不同区域的管道压力状况，信息较为深入，能用于比较不同的管网系统，通常以单位有压接户头真实漏损量表示，该部分指标未在考察管网漏损水平的指标中体现。

L3级指标：在考虑了成本和管理因素的基础上提出未计费用水率和供水设施漏损指标。

1.4结论

水平衡测试不仅可以用来评估市政供水管网的漏损状况，而且可以用来评估居民小区内的管网漏损状况并指导漏损控制，对用户单元楼类的漏损状况也可以进行评估。通过组分分析法，将水量的各个组成部分进行量化，对漏损的成分也进行量化，使得漏损调控有针对性地展开，提高漏损控制成效。