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津巴布韦哈拉雷的水资源损失评估

Michael Gregory Ndunguru和zvikomborero Hoko，津巴布韦大学的民用工程部门，津巴布韦哈拉雷，micgregory2000@gmail.com

摘要：水务公司面临的一个主要挑战是水的损失水平，它影响到系统中水的财务可行性和充分性。2012年1月至5月进行了一项研究，以确定津巴布韦哈拉雷选定地区的水资源流失情况。通过对选定的4个郊区进行为期数天的水审计，对漏水对总失水的贡献进行了评估，确定了最小夜间流量，并使用SANFLOw模型确定了平均实际损失。四个郊区的水损失以供应的百分比表示，从29%到43%不等，高于发展中国家按比例计算的23%的水平。渗漏是造成失水的主要原因(gt; 70%)。为了整个城市。他们确定，2009年至2011年期间，非收入水的比例在43%至74%之间。这项研究的结论是，哈拉雷的失水管理很差，这影响了提供服务的质量。哈拉雷需要采取更积极主动的办法来管理水资源损失，包括定期进行水资源审计。

关键词：哈拉雷，实际损失，水审计，水泄漏，水损失

介绍

在全球范围内，对水的需求和可用水量都在增加，人均资源正在减少，这主要是由于人口迅速增长和城市化的结果。几乎所有这些增长都发生在发展中国家的城市地区。这些压力突出表明，需要转变模式，尽可能有效地利用水资源。如果不采取有效的行动，由于人口的增加，未来人均可用水资源将以更快的速度减少。据估计到2025年，发展中国家的总需水量将比1995年减少27% (Rosegrant等，2002年)。

几乎所有的自来水公司都面临失水的问题世界(Kingdom et al. 2006)。由于许多因素，包括排水系统的高失水，公共水务公司未能为客户提供足够的水供应(Baietti等，2006年)。在世界范围内，分配系统的水损失占总供水的15%到60% (Balkaran amp; Wyke 2002)。这个问题在发展中国家出现了新的层面，即老化的基础设施、断断续续的供应和非法使用使问题更加严重(Rizzo 2000)。包括津巴布韦在内的大多数发展中国家面临的问题往往与基础设施差有关。大多数水务公司的供水系统都有漏水的问题，因此很难及时向用户提供足够的水(Kleppen 2011)。另一方面，水系统的高失水是人为的。水务公司面临的非收入水问题(GWI 2009)。然而，这些未使用的和浪费的资源已经被处理到饮用水标准，并为消费者提供足够的压力。世界银行建议非收入用水低于23% (Tyman amp; Kingdom 2002)，而南部非洲地区表现良好的城市供水设施则建议20% (Gumbo 2004)。

哈拉雷水务公司被授权向哈拉雷市及其卫星城的居民提供饮用水。它还负责内部的废水管理在哈拉雷市议会的管辖权内。哈拉雷水务以前是哈拉雷城的水和卫生部门，现在仍然是哈拉雷议会的下属部门。他们计划最终把它变成一个自主的工厂。提供充足的水供应是哈拉雷水务面临的主要挑战。开发更多的水源正变得更加困难和昂贵，而且需要大量的投资来将水处理成适合人类消费的产品。由于资金限制，自20世纪90年代以来，在距哈拉雷市70公里处修建大坝和供水工程(昆兹维供水工程)以增加哈拉雷供水的计划一直未能实现。

目前，对哈拉雷水的水损失的贡献或水渗漏的知识缺乏。目前，最后的泄漏检测研究是在1996年7月前后进行的，主要集中在中央商务区(CBD)。目前，该公司报告说，非收入水的水平很高，每年生产的水有57%到60%(哈拉雷市2000万)。然而，这种水损失并不是基于对水分配系统中水损失的综合评估。据信，主要的影响因素包括高物理损失和很大一部分客户不在数据库中。“如此高的失水比例继续影响着城市的供水服务。因此，有必要了解和量化水泄漏对水损失的影响，并提出改进建议以减少损失，从而改善服务的提供。

这项研究的主要目的是评估津巴布韦哈拉雷选定地区的失水水平，并调查减少失水的机会。具体地说，这项研究的目的是评价哈拉雷水的非收入水情况，并评估水泄漏对哈拉雷选定地区的水损失的影响。

研究区域

位置

哈拉雷是津巴布韦的首都和最大的城市，位于该国的东北部(图1)。周围环绕着卫星城镇奇通维扎、诺里昂·埃普沃思和鲁瓦。它的面积890平方公里，是Zim babwe的工业和商业中心。

哈拉雷的人口在过去30年里一直在迅速增长，2012年的人口估计为140万。1982年至1992年，哈拉雷人口突然从70万增加到120万(Hove amp; Tirimboi 2011)。鲁瓦、埃普沃斯、奇特恩格维扎和诺顿等卫星城的人口约为63万(ZIMSTAT 2012)。

这项研究是在哈拉雷进行的，重点是Budiriro、Belvedere、Mabelreign和Glen View四个郊区，如图所示。

图1 研究区域的位置

供水和卫生服务

哈拉雷的供水由水和萨尼管理。哈拉雷市交通部(哈拉雷水务局)。哈拉雷供水公司还负责向周边的奇通维扎、诺顿、鲁瓦和埃普沃斯等城镇提供大量处理过的水。饮用水是由哈拉雷水公司拥有和经营的两个水处理厂生产的。“第一个是莫顿·杰特弗瑞水厂。分别从Lalke Chivero和Man- yame湖提取原水，估计容量分别为247,180和480,240毫升(Nhapi等，2002年)。第二个是爱德华王子工厂，从Harava和Seke大坝获得原水，估计分别为9 030和3 380毫升(JICA 1996)。Morton Jaffray的设计能力为614毫升/天，Prince Edward的设计能力为90毫升/天(Nhapi et al. 2002)。由于处理工程的基础设施恶化，总产量被限制在600毫升/天(MI 526毫升/天和PE 74毫升/天)。2012年，据报道，哈拉雷市每天的需水量约为1200毫升。然而，鉴于目前的实际情况，包括行业业绩不佳，这一数字需要加以核实

供水网络由大约5500公里的输配干线组成，管道直径从50毫米到1500毫米不等(钢、石棉水泥、PVC)。现有15个增压泵站和28个混凝土蓄水池，总容量850亿公升。预计可接驳19.2万个客户。哈拉雷的污水收集网络正在老化大约30%需要紧急更换。污水处理工艺没有完全起作用,大部分污水流经处理工艺并污染原水资源(LakesChivero和Man- yame)。因此越来越多的化学物质加入水中导致水处理成本增加(Hoko amp; Makado 2011)。

材料和方法

研究设计

选择哈拉雷作为研究区域是基于其报告的高水平的NRW，从57到60%的水产量，与世界银行建议的23%的NRW相比，这是非常高的(Tynan amp; Kingdom 2002)。这种情况要求采取紧急措施减少损失(DHI 2012)。此外,在哈拉雷，输水管道漏水所造成的影响是未知的。这项研究是在Budiriro,Glen View,Belvedere和Mabelreign选定的郊区进行的。这些郊区是根据其独特的特点进行选择的，因为每个郊区形成一个不同的区域，不与其他地区连接，由不同的馈线供电。所有区域都有居民或个人客户，安装的流量计与用于流量和压力测井的记录器兼容。在研究期间，他们也是哈拉雷为数不多的几个获得几乎连续供水的地区之一。

数据收集

数据记录仪(Biwater Spectrascan)被安装在Budiriro、Glen View、Belvedere和Mabelreign四个选定的郊区，用于测量流量和压力。Budiriro和Belvedere地区都从单独馈线供水，Glen View 有两条馈线，Mabelreign有三条。开展了两次实地测量活动，第一次是2012年4月20日至5月1日，第二次是2012年5月10日至18日。4月份客户每月用水量、客户数量、客户类型等数据均来自哈拉雷水务公司的账单部，有关供水管道的年代、直径和长度，以及供水接驳的数目等资料，均来自哈拉雷的供水区。

就哈拉雷失水原因、失水管理策略、失水管理策略的实施水平、计量、抄表和计费等问题，与哈拉雷的相关高级水管理人员进行了半结构式访谈。

数据分析

根据南非夜间水流分析模型(SANFLOW版本2.03)，确定了所选供水区域的漏水量。这个模型是由南非水研究委员会开发的，目的是为了确定真实情况使用记录的最小夜流量(MNFs)作为主要输入(Mckenzie 1999)的特定供应区域的损失。通过从测量的MNF中减去预期的最小夜间流量(EMNF)来估计系统的超额夜间流量(ENF)。根据McKenzie(1999)的研究，MNF是24小时内进入地区计量区域(DMA)的最低流量，通常发生在上午12点到凌晨4点之间，大多数消费者都不活跃。表1列出了夜间流量的组成部分。

虽然客户在夜间的需求很少，但由于夜间客户对厕所冲水、洗衣机等用途的需求，系统内仍有少量流量。这种流动被称为EMNF(Werner 2011)。在城市里，大约6%的人口会在最小的夜间流动期间活动(McKenzie 1999)。除了MNF数据之外，SANFLOW模型还需要表2和表3中所示的基本基础结构变量。在没有泄漏系数和压力修正系数等数据的情况下，我们做了一些假设，使用了McKenzie (1999)推荐的SANFLOW默认值。家庭规模由2012人口普查报告是4.2人，以估算连接总数所服务的人口数量。

根据Fanner(2004)，直接归因于泄漏的夜间流量部分可以从以下数学公式推导出来：

预期最低夜间流量=背景损失 正常夜间使用

过量夜间流量（ENF)=测量MNF-预期最低夜间流量

泄漏量（msup3;/月）=ENF（msup3;/小时）times;（小时/日因子）times;30天/月

表1 夜间流量组分

表2 SANFLOW模型中使用的基础架构变化

表3 McKonzio(1999)推荐的SANFLOW模型中使用的泄漏参数