我国很多供水企业由于历史遗留、城镇化进程、前期规划、企业自身状况等不同因素的制约，在供水服务人口迅速增长的局面下显得有些应接不暇。保障用户用水的刚需和亟需提高的供水管理水平成为现阶段供水企业面临的一大主要矛盾。压力管理是其中一项重要且必要的内容，它会在漏损控制和供水安全保障等方面产生不同程度的影响。
本文通过在我国北方某城市中的一个PMA控压区(以下简称H区)实施案例，介绍应用水力减压阀实现城市供水管网大区控压的实施效果和经验总结。
一、项目区背景
H区内日均水量约为2.83万m³，用水高时集中在晚高峰(晚20:00-23:00)，以居民用水为主。区域内地势平坦(个别局部存在小的高程差)，供水服务面积约9km2，供水服务人口约30万，区域内管线总长174km，以球墨铸铁管为主。H区属该市一主力供水水厂的供水范围且距离水厂较近，因此压力偏高并且随着水厂的调度，区域的供水压力在一天内的波动幅度较大。据完备的GIS信息显示，H区有DN600进水口3个，DN400进水口1个，以及其他若干小管径的供水支路。
表1 H区基础信息表
二、项目实施目的和目标
(一)项目实施目的
H区所在的城市供水服务面积大，人口多，供水管网错综复杂。为了保障全网供水关键点及末梢的安全用水，水厂出厂压力往往较高，这在客观上造成了靠近水厂的H区供水压力超出实际需求值。多余的冗余水头会带来多方面的不良影响，包括造成更多的漏失水量、对管线资产的损耗、可能造成的爆管事故等。因此对H区实施有效的减压控制，最大限度改善和避免上述不良影响，保证H区内的供水安全。
(二)项目实施目标
1、H区整体减压，同时保证关键点压力值需求;
2、减小区域内压力波动幅度;
3、通过减压减少漏失水量，带来节水效果。
三、项目实施过程
(一)区域边界确立和减压设备选定
在确定H区边界条件时，同时考虑了供水安全性、实施可行性、投资合理性，并依据水力模型模拟分析的结果，最终将H区优化为两路供水，保留两路DN600的管线。两路DN600管线相距约1.5km。
图1 保留两路供水管线和水力减压阀安装位置示意图
减压设备选择使用水力减压阀，主要考虑到：①通过水力压差调节，无需接电;②设备长期处于连续工作状态;③使用寿命长;④阀后压力执行精确、稳定;⑤动态调节机制;⑥可满足H 区最高流量、最低流量和全天总流量的控制需求。
图2 水力减压阀典型安装图
(二)H区评估及实施方案制定
区域边界确立后，对H区流量、压力和H区内关键点压力的数据及变化情况进行评估分析，同时还要综合考虑区域内的管线资产和用户情况。
如图3所示，H区压力受水厂调度影响一天内的波动幅度较大，全天最低压力值34m左右。而根据计算和现场走访调查与实测，并参考当地最低承诺服务压力标准，H区域内关键点的压力控制在31m左右即可满足实际需求。根据实际需求值并考虑到此项目为双路控压，控制区域规模较大，因此在本次实施时选择相对稳妥的控制策略，即阀后压力恒定输出的减压方式，一路阀后压力设定为31m，一路阀后压力设定为29m。待调控成功后，积累一段时间的运行经验，再做进一步细致的优化方案。
图3 H区减压前压力值及变化曲线
(一)施工安装及策略实施
两路DN600管线各安装一台水力减压阀，安装之后依据计算出的阀后压力控制点和区域内的关键点，进行调控策略的执行。执行过程中根据每次调控后的数据曲线，进行相应的控制操作调整，直至区域内关键点达到策略要求。
图4 减压阀安装现场
表2 策略实施过程表
四、项目实施效果
H区实施减压控制后，取得了良好的综合效益：
(一)H区整体减压
区域内平均压力从38.2 m减小到31m，降压7.1m，降幅19%。区域内关键点按实际需求控制在31m左右，波动偏差±0.5m。实现制定的减压策略。
(二)区域内压力波动幅度得到有效控制
控压前区域内，最高压力43m，最低压力34m，平均压力38.2m，一天内的波动幅度±11%;控压后区域内，最高压力31.5m，最低压力30.5m，平均压力31m，一天内的波动幅度±2%。减小了因压力波动大对管网的冲击，保障了管网运行安全，降低了爆管风险。
(三)节水效益显著
控压前该市日均水量为273.12万m³，H区日均水总量为2.83万m³，约占全市水量1%;控压后该市日均水量为274.61万m³，H区日均水总量为2.56万m³，约占全市用水量0.9%。据此计算，H区控压后日节水0.27万m³(占H区约为9%，占全市约0.1%)，年节水近100万m³，与之前采取的用闸阀控制开启度的方式相比，每年节水量增加了70余万m³。
(四)设备投资回收期
表3 设备投资回收期
五、项目总结
此项目到目前为止已稳定运行近一年的时间，取得了阶段性的应用效果，证明水力减压阀在供水管网大区控压中有良好的实践应用。项目实施过程中，诸如两路控压、区域范围大、关键点多等不利因素，都在调控策略制定和实施中得到了很好的解决，可以为今后的项目总结经验。并且本项目仍有继续优化空间和潜力，会在下一阶段的运行中不断完善。
