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水壓管理

水壓管理向來是漏水控制的重點,因為水壓低,漏水就少,只要減少管網壓力,即可降低漏水率。國際間,尤其是東南亞各國,因為缺少汰換管線的資金,他們找來的漏水控制專家們,第一件事,就是減少加壓站出口壓力,不然就是四處設置減壓閥,讓高地配水池流到管網的壓力減低。雖然水管仍然有破漏,管網體質沒改變,但起碼既有破洞的漏水量變少了,頗能收立竿見影之效。 雖然臺北已投入龐大資金推動漏水改善計畫,但在全面更新老舊管線之前,仍須妥善控制管網水壓,避免過大的壓力讓管線受損漏水。
壓力與漏水量關係圖
由過去資料顯示壓力愈高,漏水愈多
過去,北水處認為管網雖然有漏水,但沒那麼嚴重,可能是因為用戶水表不準、慢轉,而低估管網內用水量,使得漏水率被錯誤地高估了。因此2000年~2001年北水處在這樣的想法下,決定提高整體水壓。這一加壓,管網漏水卻大幅增加,超出預期。在這個「昂貴」的實驗之後,證明了北水處的管網體質在當時是不能享受高水壓的,因此決定在管網汰換到一定程度之前,必須妥適讓管網內的壓力均勻分佈,除了滿足市民用水之外,還要讓漏水降低。

究竟管網對於壓力升高有什麼反應?
利用漏水-壓力方程式(FAVAD),套入歷年漏水量與平均水壓,回歸所得到指數為1.85。這代表,當臺北管網水壓提高為2倍,漏水就變成原來的3.6倍。由國外實驗的結果得知,漏水指數高於1.5的管網,其漏水多來自張裂型破洞,而北水管網更是雙向張裂型的居多,原因何在,因為臺北管網的塑膠管相當多,管線銜接的接頭更多,歷年修理紀錄顯示,超過七成都是塑膠管龜裂以及接頭縫隙的漏水。因此當壓力提高,裂縫張開,漏水當然變多。 所以在管網汰換工程換掉多數的管線之前,除了必須降低水壓,更不能貿然加壓,以避免把老舊管線的縫隙撐開。此外,降低接頭數量也可減少壓力升高所引起的漏水問題,這也是為何北水處引進波狀管的原因了。
漏水指數與漏水型態的關係

回授變頻控制

想要讓管網水壓變低,減少並聯水泵的運作數量是最簡單的方法,也就是「減台」,尤其是凌晨兩點至四點用水離峰期間,水壓最高,實施凌晨減台,除了節省能源又可減少漏水,此時民眾多半休息不用水,不會有水壓不足的問題。但是這樣僅僅考慮了壓力在時間軸的一維變化,而壓力在空間軸的二維分佈卻沒有考慮到:加壓站出口管線附近的壓力大,遠離加壓站的管線末端壓力小。如果這樣的壓力遞減過大,很容易發生前端猛加壓,管線漏水加劇,然而末端用戶仍水壓偏低。 過去北水處以人工加台減台的經驗法則,並無法讓管網壓力在時間與空間上都獲得均勻,而且加台的瞬間,泵馬上全力運轉起來,壓力突增,對於脆弱的管網更是嚴重衝擊。所以,北水處採用了變頻器,可讓泵緩緩增減轉速,輸出壓力較為平順,並以末端壓力訊號傳回加壓站,當末端壓力變低,變頻器就讓泵提高轉速,這樣稱為回授控制。此外,對於距離加壓站較遠的管網末端,加壓站能力所不及之處,則設置小型加壓泵,就地彌補遠端水壓。讓壓力在空間上能分布均勻。北水處的水壓管理,不但滿足用戶用水、有效減少漏水量,加壓站電費支出更是大幅減少。
水壓管理解說圖