Что такое потери воды
Потери питьевой воды: неучтенные и нерациональные расходы и утечки
ПОТЕРИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ: НЕУЧТЕННЫЕ И НЕРАЦИОНАЛЬНЫЕ РАСХОДЫ И УТЕЧКИ
НИИ коммунального водоснабжения и очистки воды, Москва, Россия
Проблема снижения уровня потерь питьевой воды по-прежнему остается актуальной. Её решение зависит от многих факторов, среди которых: снижение степени износа трубопроводов, оборудования и арматуры; достаточное финансирование профилактических и ремонтно-восстановительных работ на сети водопровода.
Поэтому важно уточнить понятия: потери питьевой воды, неучтенные расходы, утечки, ибо в литературе имеет место смешение отдельных понятий, например, отождествление понятий «утечки» и «потери».
В целях упорядочения этих понятий приведем их определения, на основе Инструкции [3].
При этом, понятие «скрытая утечка воды» определяется как утечка, не выходящая на поверхность утечка воды вследствие нарушения герметичности или повреждений трубопроводов и сооружений и не обнаруживаемая при осмотре водопроводной сети и сооружений без специальных методов и средств.
В отечественной статистике утечки воды из наружной сети приведены совместно с показателем “неучтенные расходы ”. При этом предусматривается, что неучтенные расходы включают использование воды только на тушение пожаров и на учебные цели по их тушению. Размер утечек и неучтенных расходов за год определяется как разность между количеством воды, поданной в сеть, и количеством воды, отпущенной всем потребителям [4].
Но такое определение недостаточно, т. к. структура неучтенных расходов должна включать неоплачиваемые, но необходимые расходы воды, обеспечивающие нормальную эксплуатационную и хозяйственно-финансовую деятельность Водоканалов. Поэтому следует изменить структуру статистического показателя, включив эти необходимые расходы и выделив утечки в отдельный показатель. Об этом специалисты НИИ КВОВ неоднократно сообщали еще в 1990-х годах, например, в работе [5].
Определение неучтенных и нерациональных расходов воды
Следует отметить, что в отечественной статистике до сих пор нет показателя “нерациональные расходы воды», который определяется как расход воды сверх рационального расхода. Под рациональным расходом воды понимают расход воды, обеспечивающий все нужды потребителя или эксплуатационные нужды системы водоснабжения, обоснованный соответствующими санитарными и (или) техническими нормативами и правилами.
Для определения нерациональных расходов и потерь воды следует разработать комплекс мероприятий по их определению. Пример нескольких мероприятий представлен в табл. 1.
Пример комплекса мероприятий по определению
нерациональных расходов и утечек воды
Вид нерациональных расходов и утечек воды
Мероприятия по определению
Водяная промывка водопроводных линий
Определение скорости движения воды по объему, вытекающему через сбросной стояк на трубопроводе
Утечка воды из емкостных сооружений
Замеры падения уровня воды при отключенном сооружении
Потери воды во внутриквартальной сети
Особо следует подчеркнуть необходимость поиска и ликвидации неучтенных и нерациональных расходов и утечек воды не только в уличной сети, но и во внутриквартальной водопроводной сети, протяженность которой составляет около 30 % протяженности уличной водопроводной сети, а в некоторых городах – 60 и более процентов. При этом диаметры трубопроводов внутри кварталов обычно не превышают 150 мм, а известно, что частота повреждений трубопроводов возрастает с уменьшением их диаметра. Так, из опыта эксплуатации Московского водоканала следует, что интенсивность отказов в расчете на 1 км протяженности трубопроводов за год возрастает с уменьшением диаметра как стальных, так и чугунных трубопроводов, табл. 2 [8].
Методика определения неучтенных расходов и потерь воды (в водопроводных сетях, или в системах городского водоснабжения)
Одной из приоритетных задач ЖКХ есть улучшение обеспечения качественной питьевой водой населения, а также рационализация водных ресурсов страны. К сожалению, не всегда получается так, как хотелось бы и сегодня мы имеем огромный дефицит воды, связанный, как правило, с постоянными потерями и утечками из-за износа сетей и нерациональным расходом ресурсов. Для того чтобы рационализировать учет потерь воды расходы и снизить потери в водопроводных сетях, необходимо обратиться к методике определения неучтенных расходов.
Основные причины потери воды в системе городского водоснабжения
В связи с тем, что довольно большая часть системы общественного водоснабжения была посторожена еще в советское время, трубопровод ввели в эксплуатацию несколько десятков лет, а часть – более сотни лет назад, то износ систем очевиден. Во многих случаях потери воды в сетях водоснабжения достигают половины из той доли воды, которую подготовили, очистили и доставляют в дом каждому из нас. Таким образом, один из самых важных и драгоценных ресурсов для человека «уходит в никуда».
Итак, основными причинами дефицита являются:
Как правило, подобные повреждения не видны без детального изучения системы, поэтому потери воды в трубе увеличиваются.
Какими способами можно уменьшить потери?
Опираясь на причины возникновения проблемы, можно выделить мероприятия по снижению потерь воды, некоторые из них более затратные, некоторые – менее.
Каким образом уменьшение давления позволит снизить потери воды?
В связи с тем, что различные удаленные участки теплоснабжения и объекты, находящиеся выше уровня установки насосной станции, требуют определенного давления для подачи воды в индивидуальные системы водоснабжения, насосы подают воду с давлением, которое значительно выше требуемого для нормального снабжения ближних участков. Соответственно, наибольшее количество потерь происходит на низких приближенных участках к основной системе подачи.
Недавние исследования доказали линейную зависимость между уровнем давления и объемом потерь воды в трубе, поэтому снижение давления всего на 30 % позволит снизить потери на такое же число, поспособствует равномерному распределению воды и уменьшит количество взрываемых труб.
Что такое потери напора?
Третья статья в цикле статей по теоретическим основам гидравлики посвящена определению потерь напора.
Как рассказывалось ранее, при своем движении жидкость испытывает сопротивление, что выражается затратами ее энергии, т.е. затратами ее напора, что называют потерями напора.
Два вида потерь напора
Потери напора принципиально делятся на два типа:
Местные потери конкретно на данном рисунке: поворот, задвижка (условное обозначение по ГОСТ – «бантик»), еще один поворот и внезапное (т.е. не плавное) расширение.
Местные потери
Местные потери напора (говорят также “потери напора на местные сопротивления“) – это потери напора, которые происходят в основном из-за вихреобразования в конкретных местах трубопровода (потому и «местные»). Любое препятствие на пути движения потока жидкости является местным сопротивление. Чем сильнее деформируется поток, тем больше будет потеря напора. Например, на рисунке ниже показано внезапное сужение трубопровода. Хорошо видны 4 вихревые зоны до и после сужения.
Местную потерю напора можно определить, зная коэффициент сопротивления для данного сопротивления (обозначается буквой дзэта ζ, не имеет размерности) и среднюю скорость потока в сопротивлении V.
Пример. Определить потерю напора в вентиле, установленном на трубе внутренним диаметром d = 51 мм, при расходе Q = 2 л/с.
Сначала по уравнению неразрывности (ссылка на статью 2) определим среднюю скорость движения жидкости.
V = Q / ω = 4 · Q / 3,14 · d² = 4 · 0,002 / 3,14 · 0,051² = 0,98 м/с
Теперь необходим коэффициент сопротивления вентиля. Такие данные берут из гидравлических справочников или у производителей конкретной арматуры. По справочным данным находим, что коэффициент местного сопротивления вентиля равен 6.
Тогда потеря напора на вентиле: hвент = ζ · V²/ 2 · g = 6 · 0,98² / 2 · 10 = 0,29 м.
Иллюстрация местных потерь напора
При расчете трубопроводных систем (внутренний водопровод здания, наружная водопроводная сеть и т.п.) обычно высчитывают не все сопротивления (так как их может быть очень много), а только самые существенные, создающие наибольшие сопротивления: например, счетчик воды. Потеря напора на остальных местных сопротивлениях учитывается коэффициентом, на который умножается значение потерь напора по длине (1,05 – 1,15 для наружных сетей, 1,1 – 1,3 для внутренних сетей здания).
Потери по длине
Потери напора по длине – потери напора на участках трубопровода. Возникают из-за работы сил трения. (сила трения возникает между слоями движущейся жидкости). Величина потерь напора, также, как и местных потерь, напрямую зависит от скорости движения жидкости. При достаточно высокой скорости усиливается влияние шероховатости стенок трубы.
Потерю напора по длине можно увидеть по разнице в уровнях воды между двумя пьезометрами
Точное определение потерь напора по длине является довольно сложной задачей, для этого необходимо устанавливать режим движения жидкости (бывает ламинарный и турбулентный), подбирать расчетную формулу для коэффициента гидравлического трения в зависимости от числа Рейнольдса Re, характеризующего степень турбулизации потока. Это изучается студентами в рамках курса механики жидкости.
При этом для быстрого расчета потерь напора были составлены специальные таблицы для инженеров, позволяющие, зная материал трубы и ее диаметр, а также расход воды, быстро определить так называемые удельные потери напора (сколько напора теряется на 1 м трубы). Эта величина называется 1000i, значение 1000i = 254 означает, что поток, проходя 1 м такой трубы теряет 254 мм (миллиметра) напора, т.е. 0,254 метра. Это значение также называется «гидравлический уклон», и это нельзя путать с геодезическим, т.е. просто с физическим уклоном (наклоном) самой трубы. Для расчета стальных труб используют таблицы Шевелева.
Скачать таблицы таблицы Шевелева в формате PDF можно на нашем сайте.
Таблицы Шевелева для определения потерь напора
Например, из данного фрагмента видно, что если вода с расходом 1,50 л/с пойдет по трубе диаметром 50 мм, то скорость в этой трубе будет 0,47 м/с, а 1000i составит 9,69 мм на метр (на каждом метре трубы теряется 9,69 миллиметров напора).
Чтобы определить, сколько метров напора будет потеряно на всем участке – нужно перемножить 1000i с длиной участка. Чтобы ответ получился в метрах, 1000i делят на 1000.
Итак, потери напора по длине: hl = 1000i·l / 1000 = i·l
Если наш участок трубы имеет длину, скажем, 25 метров, то потеря напора на нем:
hl = 9,69*25/1000 = 0,24 м.
Учтем и местные сопротивления, тогда полная потеря напора на данном участке:
Таблицы были переведены в электронный вид в виде программы, созданной Любчуком Ю.Е.
Загрузить программу “Таблицы Шевелева” можно с нашего сайта.
С помощью этой программы, можно легко посчитать потери напора в трубах из различных материалов. В следующей статье подробно опишем, как пользоваться данной программой на задаче из жизни.
Что такое потери воды
от 17 октября 2014 года N 640/пр
2. Контроль исполнения настоящего приказа возложить на заместителя Министра строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации А.В.Чибиса.
в Министерстве юстиции
17 февраля 2015 года,
регистрационный N 36064
УТВЕРЖДЕНЫ
приказом
Министерства строительства
и жилищно-коммунального хозяйства
от 17 октября 2014 года N 640/пр
Методические указания по расчету потерь горячей, питьевой, технической воды в централизованных системах водоснабжения при ее производстве и транспортировке
I. Общие положения
1.2. Расчет расходов и потерь горячей, питьевой, технической воды при ее производстве осуществляется в целях обоснования объемов воды, необходимых при эксплуатации станций водоподготовки, обоснования баланса водоснабжения организаций, осуществляющих горячее водоснабжение, холодное водоснабжение.
1.3. Расчет расходов и потерь горячей, питьевой, технической воды при ее транспортировке осуществляется в целях расчета объема поданной (полученной) воды в случае, если узел учета воды размещен не на границе эксплуатационной ответственности организации, осуществляющей горячее водоснабжение, холодное водоснабжение, абонента и (или) транзитной организации, в целях обоснования балансов водоснабжения и определения показателей эффективности использования ресурсов.
II. Структура расходов и потерь воды при производстве горячей, питьевой, технической воды
2.1. Расходы воды при производстве питьевой воды, технической воды включают в себя технологические расходы (расходы на собственные нужды станций водоподготовки), расходы на хозяйственно-бытовые нужды и организационно-учетные расходы.
2.2. В состав технологических расходов при производстве воды (расходов на собственные нужды станций водоподготовки) включаются расходы, указанные в подпунктах 2.2.1, 2.2.2 настоящих Методических указаний.
2.2.1. Расходы воды на промывку технологических сооружений (смесителей, камер реакции, отстойников, фильтров, резервуаров чистой воды) состоят из:
— расходов на промывку смесителей и камер реакции, включающих количество воды, сбрасываемой перед промывкой и расход на промывку;
— расходов на промывку отстойников, включающих количество воды, сбрасываемой через систему непрерывного удаления осадка (при наличии), количество воды, сбрасываемой перед промывкой и расход на промывку;
— расходов на промывку фильтров, включающих количество воды, сбрасываемой перед промывкой, расход на промывку, сброс первой порции фильтрата и расход на дезинфекцию фильтровальных сооружений;
— расходов на промывку сооружений реагентного хозяйства.
2.2.2. Прочие технологические расходы состоят из:
— расходов на нужды насосных станций;
— расходов на отбор проб;
— расходов на работу технологического оборудования;
— расходов на промывку, ремонтные работы и дезинфекцию технологических трубопроводов;
— расходов воды, связанных с водоподготовкой котельных, водогрейных котлов, подогревателей, охлаждением оборудования котельных, промывкой водогрейных котлов и подогревателей.
2.3. Расходами на хозяйственно-бытовые нужды при производстве воды являются расходы воды на хозяйственно-бытовые нужды организации, осуществляющей горячее водоснабжение, холодное водоснабжение, в случае отбора воды на такие нужды до приборов учета, учитывающих подачу воды в распределительную сеть.
2.4. Организационно-учетные расходы включают в себя расходы, возникшие из-за погрешности средств измерений, которые определяются по паспортным данным погрешности средств измерений.
2.5. К потерям воды при производстве воды относятся:
— потери воды в водопроводных сооружениях (естественная убыль воды (потеря (уменьшение массы воды при сохранении ее качества в пределах требований (норм), устанавливаемых нормативными правовыми актами), являющаяся следствием естественного изменения физико-химических свойств воды) в РЧВ и трубопроводах);
— утечки (самопроизвольное истечение воды из емкостных сооружений и различных элементов водопроводной сети при нарушении их герметичности) через уплотнения запорной арматуры на технологических трубопроводах;
— скрытые утечки (часть утечек воды, не обнаруживаемая при внешнем осмотре водопроводной сети) из РЧВ сверх норм естественной убыли воды.
2.6. Расходы и потери воды при производстве воды определяются по показаниям приборов учета и равны разности между объемом воды, поступившей на очистные сооружения (без учета количества оборотной воды) и объемом воды, поданной в водопроводную сеть с очистных сооружений. Расчеты расходов и потерь воды, указанных в пунктах 2.1-2.5 настоящих Методических указаний, приведены в приложениях N 1-N 3 к настоящим Методическим указаниям.
III. Структура расходов и потерь воды при транспортировке горячей, питьевой, технической воды
3.1. Расходы воды при транспортировке горячей, питьевой, технической воды (разность между объемами воды, подаваемой в водопроводную сеть, и воды, фактически отпущенной абонентам) включают в себя технологические расходы, расходы на хозяйственно-бытовые нужды и организационно-учетные расходы.
3.2. Технологические расходы при транспортировке горячей, питьевой, технической воды включают:
а) Расходы на обслуживание водопроводных сетей (технологические расходы и противопожарные нужды населенных пунктов), которые состоят из:
— расходов воды на промывку водопроводных сетей;
— расходов воды на дезинфекцию водопроводных сетей;
— расходов воды на охлаждение подшипников и иные собственные нужды насосных станций;
— расходов воды на чистку резервуаров (опорожнение, промывка, дезинфекция);
— расходов воды при опорожнении трубопроводов (при замене труб, запорно-регулирующей арматуры);
— расходов воды на противопожарные нужды населенных пунктов (тушение пожаров, проверка пожарных гидрантов на водоотдачу);
— расходов воды на пробоотбор.
б) Расходы воды на нужды системы водоотведения (промывка канализационных сетей, нужды насосных станций, нужды очистных сооружений канализации).
в) Расходы воды на нужды водоподготовки (в случае забора воды из централизованной системы водоснабжения после приборов учета подачи воды). Расчеты осуществляются в соответствии с разделом 2 настоящих Методических указаний и Приложениями N 1-N 3.
3.3. Расходами воды на хозяйственно-бытовые нужды при транспортировке воды являются расходы воды на хозяйственно-бытовые нужды организации, осуществляющей горячее водоснабжение, холодное водоснабжение, в случае отбора воды на такие нужды после приборов учета, учитывающих подачу воды в распределительную сеть.
3.4. Организационно-учетные расходы включают в себя расходы, возникшие из-за погрешности средств измерений, которые определяются по паспортным данным погрешности средств измерений.
3.5. Потери при транспортировке горячей, питьевой, технической воды (совокупность всех видов утечек воды и потерь от несанкционированного пользования) включают:
— потери воды при повреждениях;
— потери воды за счет естественной убыли;
— расходы воды на отогрев трубопроводов;
— скрытые потери воды на сетях, являющиеся разновидностью утечек воды, не обнаруживаемых при внешнем осмотре водопроводной сети;
— потери воды из-за безучетного потребления и потребления с намеренным искажением показаний приборов учета или количества проживающих граждан (в случае осуществления расчетов с абонентами по нормативам потребления коммунальных услуг по горячему водоснабжению, холодному водоснабжению).
3.6. Потери воды при повреждениях состоят из:
— утечек воды при авариях и повреждениях трубопроводов, арматуры и сооружений;
— утечек воды через уплотнения сетевой арматуры;
— утечек воды через водоразборные колонки.
3.7. Потери воды за счет естественной убыли состоят из:
— потерь от просачивания воды при ее подаче по напорным трубопроводам;
— потерь от испарения воды из открытых резервуаров.
Порядок расчета вышеперечисленных расходов и потерь воды приведен в приложении N 4.
IV. Расходы и потери воды при транспортировке для расчета показателя «Процент расходов и потерь воды при транспортировке»
4.1. Процент расходов и потерь воды при транспортировке (процент расхода воды при транспортировке) (отношение объема расходов и потерь воды при транспортировке в централизованных системах горячего водоснабжения, холодного водоснабжения к объемам воды, поданной в водопроводную сеть) рассчитывается как отношение разницы между объемом воды, поданной в водопроводную сеть (в зону водоснабжения) и объемом отпуска воды (объемом воды, отпущенной абонентам, фактическое количество которой определяется по предъявленным абонентам счетам за расчетный период) к объему воды, поданной в водопроводную сеть (в зону водоснабжения):
, где
— процент расходов и потерь воды при транспортировке;
— объем воды, поданной в водопроводную сеть;
— объем отпуска воды.
4.2. Процент потерь при транспортировке воды рассчитывается как отношение суммы объема потерь при повреждениях, объема потерь воды за счет естественной убыли и объема скрытых потерь воды на сетях к объему поданной воды в процентах:
, где
— процент потерь воды в водопроводных сетях;
Коммунальный комплекс России
Ежемесячный деловой журнал
Свежий номер
Готовится к выпуску
Номер: 11 (209), ноябрь 2021
Размещение рекламы
Баннеры
О. Примин
Пути снижения потерь воды
Олег Примин,
профессор, доктор технических наук, заместитель генерального директора ОАО «МосводоканалНИИпроект»
Утечки воды в сетях водоснабжения влекут за собой перерасход ресурсов, существенные затраты на ремонт, перерывы в обеспечении потребителей водой и ухудшение ее качества. Для комплексного решения этих проблем ОАО «МосводоканалНИИпроект » разработало «Стратегию снижения потерь воды в системе коммунального водоснабжения».
На современном этапе развития коммунального водоснабжения городов России особую актуальность для сокращения водопотребления и устранения непроизводительных затрат приобретают вопросы оценки и управления потерями воды, поскольку они оказывают существенное влияние на себестоимость услуг водоснабжающих предприятий [1]. Производство питьевой воды всегда превышает размер суммарной рациональной потребности. Это обусловлено целым рядом причин технического характера, а также бесполезным потреблением и неучтенными расходами воды. Питьевая вода – ценный природный и производственный ресурс, распоряжаться которым необходимо с большой ответственностью. Основными причинами, побуждающими бороться с утечками воды из водопроводной сети, как и с другими видами ее потерь, являются:
•дефицит водных ресурсов, как существующих, так и потенциальных;
•опасность вторичного загрязнения питьевой воды в случае снижения напора в месте утечки;
•финансовые и экономические аспекты;
•необходимость привлечения новых источников воды и, следовательно, дополнительных мощностей сооружений и капитальных вложений.
Важно отметить, что одним из основных показателей, которые позволяют объективно оценивать деятельность предприятия водопроводно-канализационного хозяйства (ВКХ), является величина потерь и неучтенных расходов воды.
Основные понятия
В российских нормативных документах в сфере водоснабжения приняты следующие основные понятия [2, 8]:
•неучтенные расходы воды – разность между объемами воды, подаваемой в водопроводную сеть и потребляемой (получаемой) абонентами;
•потеря воды в системе водоснабжения – объем воды, теряющейся при транспортировке, хранении, распределении;
•утечки воды – самопроизвольное истечение воды из емкостных сооружений и различных элементов водопроводной сети при нарушении их герметичности и авариях;
•скрытые утечки воды – утечки, не обнаруживаемые при внешнем осмотре водопроводной сети и емкостных сооружений.
Неучтенные расходы воды структурно подразделяются на следующие группы: полезные, технологически необходимые расходы; потери из водопроводной сети и емкостных сооружений; нерегистрируемые (организационно-учетные). Полезные, технологически необходимые расходы воды включают:
1. расход воды на собственные нужды водоснабжающего предприятия, профилактическое обслуживание системы транспорта воды:
•водопроводная сеть: промывка тупиковых участков трубопроводов (опорожнение, промывка, дезинфекция); промывка действующих участков трубопроводов (опорожнение, промывка, дезинфекция), сетей с малыми скоростями; промывка новых участков трубопроводов (опорожнение, промывка, дезинфекция); проверка пожарных гидрантов;
•водоотводящая сеть: технологические нужды эксплуатации трубопроводов сетей водоотведения (промывка трубопроводов, ликвидация засоров);
•емкостные сооружения: профилактическая чистка резервуаров питьевой воды (опорожнение, промывка, дезинфекция); естественная убыль воды;
2. расходы воды при проведении работ, связанных с устранением аварий и повреждений на водопроводной сети (опорожнение, промывка трубопроводов, дезинфекция);
3. расходы на противопожарные нужды;
4. расходы воды на нужды городского хозяйства – полив зеленых насаждений, улиц.
Потери воды включают: расходы воды при авариях и повреждениях на водопроводной сети до их локализации; расходы воды при утечке через водоразборные колонки; скрытые утечки воды из водопроводной сети и емкостных сооружений; расходы воды, не регистрируемые водоснабжающим предприятием, не оплаченные потребителями при самовольном пользовании системами коммунального водоснабжения (несанкционированное водопользование). Нерегистрируемые расходы воды включают: расходы, не учтенные вследствие погрешности средств измерений подачи воды в город; расходы, не учтенные вследствие погрешности водосчетчиков абонентов. Нормативы неучтенных расходов воды – показатели, отражающие технически реальную (обоснованную) структуру и размеры неучтенных расходов воды для конкретной организации ВКХ. Данные показатели должны включаться в состав затрат при калькулировании себестоимости и формировании тарифов на услуги по водоснабжению, а также при разработке мероприятий по экономии и рациональному использованию воды, расчете лимитов забора воды из водных источников, корректировке норматива водопотребления для абонентов [2]. В структуру подлежащих калькулированию нормируемых неучтенных расходов воды надлежит включать только те, которые являются технически неизбежными и технологически необходимыми, без чего нормальная эксплуатация систем коммунального водоснабжения и выполнение договоров по оказанию услуг абонентам невозможны. К ним относятся: расходы воды на технологические нужды станций водоподготовки (промывка, приготовление растворов реагентов, профилактическая очистка резервуаров и сооружений, нужды лабораторий и др.), профилактическое обслуживание водопроводной сети (опорожнение, промывка, дезинфекция), промывка и прочистка канализационной сети, проверка пожарных гидрантов. Эти расходы могут нормироваться для конкретного предприятия ВКХ города в соответствии с особенностями устройства и эксплуатации системы водоснабжения и действующими нормативными документами. Данные затраты включаются в «Регламент технической эксплуатации системы коммунального водоснабжения города», выполнение которого контролируется органами Роспотребнадзора и местными органами власти.
Потери воды в системах коммунального водоснабжения
Потери воды есть во всех системах коммунального водоснабжения, варьируется только их объем. В разных городах мира величины потерь воды в системах водоснабжения существенно различаются в зависимости от уровня оснащенности этих систем приборами учета расходования воды, а также от материала трубопроводов и срока их эксплуатации, наличия современной аппаратуры для диагностики состояния трубопроводов и др. [1, 3, 4, 5, 6] (табл. 1). Только в наиболее эффективно управляемых системах водоснабжения стран Европы и Северной Америки размер потерь воды составляет 4–6%, а среднее значение по развитым странам находится в пределах 15% [5, 6]. Уровень потерь воды в коммунальном водоснабжении России довольно высок. По имеющимся данным [1, 2, 8], только в жилищном фонде величина потерь воды составляет в среднем по стране 18–27% общего водопотребления, а в отдельных городах достигает 40%. Существует ряд временно действующих факторов, определяющих высокий уровень потерь воды в коммунальных системах водоснабжения большинства российских городов. В числе этих факторов: износ сети; использование стальных труб, не защищенных от коррозии; повышенные напоры; большая амплитуда их колебания в течение суток; гидравлические удары; недостаточный объем резервуаров; недостаток средств управления потоками; неудовлетворительная обеспеченность ресурсами на ремонтно-эксплуатационные нужды; отсутствие надежных приборов для своевременного обнаружения утечек воды. В последние годы за рубежом, по рекомендации Международной ассоциации по водоснабжению (IWA), для оценки потерь воды чаще используют в качестве оценочного показателя величину потерь воды, отнесенную к удельной протяженности сети [5]. Этот показатель, по мнению специалистов, более универсален, ибо позволяет в определенной степени устанавливать ориентировочные допустимые нормы утечек в зависимости от состояния сети, значений других влияющих факторов при надлежаще налаженной эксплуатации сети. Для сравнения на рис. 1 приведены величины утечки воды в трубопроводах различных систем водоснабжения (м3/сутки на 1 км) [7]. Низкие значения потерь воды в Германии (менее 8%, по некоторым коммунальным предприятиям – около 3%) являются результатом выделения коммунальным предприятиям значительных финансовых средств, а также того факта, что немецкая система тарифов позволяет полностью возмещать расходы на структурное техническое обслуживание, без каких-либо существенных проблем со сбором платежей. Кроме того, в Германии 56% общей протяженности сети выполнено из чугунных труб, 26% – из пластмассовых, 10% – из асбестоцементных и только 6% – из стальных труб с внутренней облицовкой [6].
Неучтенные расходы
Разовое определение всех видов неучтенных расходов воды, включая утечки воды из сети, непосредственно на водопроводах невозможно, учитывая непрерывный цикл производства и потребления воды. Кроме того, этот подход не позволяет получить достоверные данные об их дальнейшем уровне, так как при таком определении случайные, нехарактерные значения имеют большую вероятность. В этой связи размер неучтенных расходов и потерь воды подлежит оценке на основе сбора, систематизации, соответствующей обработки и анализа исходной эксплуатационной информации, а также путем применения расчетных методов, базирующихся на вероятностно-статистических подходах, в основу которых положены накопленные за определенный период наблюдений данные о фактических расходах воды. Основным источником информации по оценке неучтенных расходов и потерь воды должны служить сведения, предоставляемые эксплуатационными службами предприятия ВКХ. В научно-технической литературе отмечается, что ни реальные, ни фиктивные потери не могут быть устранены полностью. Для снижения потерь требуются существенные усилия и затраты. Часто в качестве успеха рассматривают не просто снижение потерь, а отсутствие их роста [4, 5, 6]. Для большинства эффективно действующих российских организаций ВКХ, особенно частных, неприемлемым считается уровень потерь выше 15%, однако в наших условиях добиться такого показателя довольно трудно. Потери воды являются основой для составления водного баланса, который служит для оценки эффективности управления водоснабжением. Он определяется путем оценки или учета произведенной, потребленной и потерянной воды – вычисления должны привести к балансу. Для оценки потерь воды и расчета водного баланса ОАО «МосводоканалНИИПроект» разработаны соответствующая методика и программа для ЭВМ «Водный баланс», алгоритм которой основан на «Методике оценки неучтенных расходов и потерь воды Московского водопровода» и рекомендациях Международной водной ассоциации (IWA) [5, 6]. Главное меню программы приведено на рис. 2. Санкционированное потребление воды делится на оплаченное и неоплаченное. Оплаченное санкционированное потребление, или реализация воды (общее водопотребление, измеренное по показаниям приборов учета) составляет объем «доходной» воды.
Стратегия снижения потерь воды
Анализ имеющихся работ по проблеме снижения потерь воды и проведенные в ОАО «МосводоканалНИИпроект» исследования позволили разработать «Стратегию снижения потерь воды в системе коммунального водоснабжения» с разработкой перечня организационно-технических мероприятий. Данный документ представляет собой систему управляемых организационно-технических мероприятий по воздействию на основные элементы системы водоснабжения с целью доставки питьевой воды потребителю с минимальными потерями. Стратегия реализуется и управляется комбинацией из четырех первичных компонентов контроля и снижения реальных потерь воды (рис. 3), в их числе:
•управление давлением, оптимизация работы системы транспорта воды;
•скорость и качество ремонта, интенсификация аварийно-восстановительных и планово-профилактических работ;
•активный поиск и контроль за утечками;
•управление инфраструктурой – модернизация и реконструкция сети.
Реальные потери воды (иногда их называют физическими потерями) – это ежегодный объем воды, теряемой через все виды утечек (видимые и скрытые) из-за повреждений и аварий трубопроводов питьевой воды (до домового прибора учета воды абонента) и арматуры, а также утечек в резервуарах чистой воды. Реальные потери не могут быть устранены полностью. 
В целом на число новых утечек, возникающих каждый год, влияет в первую очередь долгосрочное управление модернизацией и реконструкцией трубопроводов. Управление давлением может повлиять на интенсивность новых утечек, а также на расход воды по всем утечкам и повреждениям труб. Средняя продолжительность потерь воды ограничивается скоростью и качеством ремонта, а стратегия активного контроля за утечками обусловливает продолжительность существования потерь, о которых не поступало никаких сообщений, до момента их локализации. Минимальный технически достижимый годовой объем реальных потерь в хорошо обслуживаемой и хорошо управляемой системе представляет собой неизбежные годовые реальные потери, представленные малым прямоугольником на рис. 3. Разницу между неизбежными годовыми реальными потерями (малый прямоугольник) и текущими годовыми реальными потерями представляют потенциально устранимые реальные потери, к которым относятся:
•расходы воды при авариях на водопроводной сети до локализации повреждения;
•расход воды при утечке через водоразборные колонки;
•скрытые утечки.
Соотношение между текущими годовыми реальными потерями и неизбежными годовыми реальными потерями представляет собой показатель потерь инфраструктуры ILI, по обозначению, принятому в Международной водной ассоциации [4, 5]. Показатель потерь инфраструктуры (ILI) определяет, насколько эффективно в рамках существующей инфраструктуры при текущем рабочем давлении выполняются действия, представленные на рис. 3: скорость и качество ремонтов, активный контроль за утечками, управление инфраструктурой – модернизация и реконструкция сети. Международный опыт показывает, что значения ILI, близкие к 1,0, соответствуют почти безукоризненному техническому управлению реальными потерями воды при текущем рабочем давлении [3, 4, 6]. Для каждого из четырех действий существует некоторый экономический уровень инвестиций, который рассчитывается или оценивается и зависит от предельной суммы, выделяемой на реальные потери. Наряду со снижением реальных потерь воды сокращение коммерческих потерь является весьма эффективным первым шагом по направлению к стратегии управления потерями воды. Этот шаг не требует больших инвестиций и может привести к быстрой окупаемости. К коммерческим потерям относятся:
•расход воды на собственные нужды водоснабжающего предприятия;
•противопожарные нужды (тушение пожаров), не предъявленные к оплате;
•расход воды на нужды городского хозяйства, не предъявленные к оплате;
•неучтенные расходы воды вследствие погрешности средств измерений подачи воды в город;
•неучтенные расходы воды вследствие погрешности водосчетчиков абонентов;
•несанкционированное водопользование.
Для иллюстрации стратегии снижения коммерческих потерь воды на рис. 4 приведена схема четырех основных принципов регулирования коммерческих потерь воды. Использование всех четырех компонентов поможет снизить годовое количество коммерческих потерь воды до целесообразного уровня. Оценка потерь воды и их снижение в системах внутреннего водопровода у абонентов (жилой фонд, коммунально-бытовые и промышленные предприятия) не входят в задачи данной стратегии и должны реализовываться отдельными программами.
Программные мероприятия
В табл. 2 приведено содержание программных мероприятий стратегии снижения потерь воды в системе коммунального водоснабжения.
Эффективность стратегии
Реализация «Стратегии снижения потерь воды в системе коммунального водоснабжения» должна обеспечить повышение надежности и экологической безопасности системы водоснабжения, снизить потери воды, уменьшить ресурсопотребление, повысить энергетическую эффективность. Эффективность стратегии в целом должна оцениваться для определения ее потенциальной привлекательности для возможных инвесторов и поиска источников финансирования. Эффективность реализации стратегии включает в себя:
•общественную (социально-экономическую) эффективность проекта;
•коммерческую эффективность проекта.
Определенным показателем экономического эффекта от реализации стратегии является показатель ежегодного, по сравнению с текущим уровнем, снижения затрат на ликвидацию аварий за счет сокращения их количества на 1 км трубопровода. Другими положительными эффектами от реализации стратегии являются следующие факторы:
1. Повышение надежности водоснабжения. В результате повышенного износа, коррозионной активности окружающей среды участки водопроводной сети подвержены разрушению с изливом воды в грунт. Соответственно, на период проведения ремонтных работ прекращается или ограничивается подача воды потребителям. В части потребителей, оборудованных системами учета потребления воды, это является причиной уменьшения выручки от реализации, и, следовательно, приводит к недостатку финансирования условно-постоянных затрат водоснабжающего предприятия. В части потребителей, рассчитывающихся за воду по нормативам потребления этого ресурса, случаи нарушения водоснабжения также влекут снижение выручки от реализации. Это носит вероятностный характер – потребитель вправе требовать перерасчет платежей за недопоставленные объемы воды. Однако на фоне роста тарифов на услуги водоснабжения потребители все чаще пользуются данным правом.
2. Повышение качества подаваемой воды. В результате повреждений трубопроводов до момента их обнаружения и устранения в местах образования свищей в водопроводную сеть могут попасть неочищенные промышленные и бытовые стоки и иные загрязнения. Последние вызывают ухудшение качества водопроводной воды вплоть до состояния, делающего непригодным для использования потребителем. Подобные случаи могут быть причиной не только прямого ущерба для здоровья потребителей, но и финансовых требований о возмещении причиненного им ущерба.
3. Снижение объемов аварийных изливов воды. В результате аварий и повреждений трубопроводов до момента их обнаружения и устранения в местах образования свищей и неплотностей происходят изливы воды, являющиеся прямыми потерями водоснабжающего предприятия. Кроме того, в ходе проведения ремонтных работ происходит расход воды на промывку и дезинфекцию участка трубопровода, на котором производится ремонт.
4. Снижение затрат капитального характера за счет уменьшения объема ремонтно-восстановительных работ.
5. Снижение эксплуатационных затрат. Увеличение гидравлического сопротивления участков водопроводных труб в результате коррозии влечет за собой снижение рабочего давления в сети, включающей данный участок. Это приводит к перерасходу электроэнергии на транспортировку воды, повышению физического износа трубопровода, увеличению эксплуатационных затрат, возникающих вследствие отклонений рабочего давления от расчетной величины.
6. Повышение деловой репутации водоснабжающего предприятия. Этот фактор, помимо прочего, способен оказать влияние на этапе установления тарифов: потребители и регулирующий орган будут адекватно воспринимать увеличение тарифов на оплату услуг надлежащего качества. Это будет способствовать внедрению новых технологий и развитию системы коммунального водоснабжения в целом.
Выводы
Одним из основных показателей, которые позволяют объективно оценивать деятельность предприятия ВКХ, является величина потерь и неучтенных расходов воды. Утечки из водопроводной сети и сооружений отрицательно сказываются на надежности и прочности зданий, инженерных коммуникаций (прежде всего – водонесущих), ухудшают состояние окружающей среды, приводят к подтоплениям территорий то есть значительному материальному, социальному и экологическому ущербу. Существует ряд временно действующих факторов, определяющих высокий уровень потерь воды в водопроводной сети большинства городов России. Это износ сети, эксплуатация стальных и чугунных труб, не защищенных от коррозии, повышенные напоры, большая амплитуда их колебания в течение суток, гидравлические удары, отсутствие надежных приборов для своевременного обнаружения утечек воды. Для оценки потерь воды и определения «недоходной воды» разработана «Методика оценки неучтенных расходов и потерь воды Московского водопровода». Для вычисления водного баланса используется стандартный подход, принятый в Международной Водной Ассоциации. Для автоматизированного расчета водного баланса разработана программа для ЭВМ «Водный баланс», которая может быть применена для любого города РФ. «Стратегия снижения потерь воды в системе коммунального водоснабжения» представляет собой комплекс управляемых организационно-технических мероприятий по воздействию на основные элементы данной системы с целью доставки питьевой воды потребителю с минимальными потерями. Реализация этой стратегии обеспечит повышение надежности, экологической безопасности и энергетическую эффективность системы, а также позволит снизить потери воды и уменьшить ресурсопотребление.