摘要：管網(wǎng)漏水是供水行業(yè)普遍存在的問題，本文結(jié)合鄭州市自來水總公司漏水檢測的工作實踐，對供水管網(wǎng)漏水檢測常用設(shè)備、方法、檢測技術(shù)流程及檢測原理進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并通過歷年檢測情況分析，證明主動開展供水管網(wǎng)漏水檢測工作是降低管網(wǎng)漏損的有效途徑。
關(guān)鍵詞：供水管網(wǎng)、漏水檢測技術(shù)、漏損控制、應(yīng)用
1、漏損控制的必要性和緊迫性
城市生活用水和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水都要求有穩(wěn)定、可靠的供水。我國水資源人均占有量只有2300立方米，約為世界人均水平的1/4，是世界上13個貧水國家之一。一項調(diào)查預(yù)測表明，我國用水總量已逼近水資源總量，2010年后，我國將進(jìn)入嚴(yán)重缺水時期，水資源“危機”為期不遠(yuǎn)。
同時建設(shè)部提供的資料表明，根據(jù)對408個城市的統(tǒng)計，我國城市供水管網(wǎng)的漏損率平均達(dá)21.5%，北方某些城市的供水管網(wǎng)漏損率甚至高達(dá)40%左右。由于供水管網(wǎng)漏損嚴(yán)重，造成寶貴的自來水白白流失，給供水企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。另外供水管網(wǎng)漏損也增加了水的二次污染的機會，影響了供水的連續(xù)性、安全性，并且也會給環(huán)境帶來了一定的影響。
因此對于供水企業(yè)，合理控制管網(wǎng)漏損可以創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
2、國內(nèi)外供水企業(yè)常用的漏損控制技術(shù)
國內(nèi)外供水企業(yè)常用的漏損控制技術(shù)主要有四種：
①壓力控制。壓力控制的好處：減少爆管事故，提供更穩(wěn)定的服務(wù)；減少背景滲漏及暗漏量；減少設(shè)施維修量；延長資產(chǎn)壽命；壓力控制所需的費用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于管網(wǎng)改造的費用等。
②利用漏水檢測技術(shù)開展主動檢漏。主動檢漏的目的：縮短漏水發(fā)生到被發(fā)現(xiàn)的時間，減少損失、避免災(zāi)害的發(fā)生；盡早發(fā)現(xiàn)更多、更大的漏水點，最大化地減少資源的浪費；經(jīng)濟(jì)、合理的監(jiān)控，不斷降低并維持低漏損水平；投入產(chǎn)出比及利益最大化。
③漏水點的維修速度與質(zhì)量。
④管道等的管理、安裝、維護(hù)、更換和改造。
國內(nèi)外的實踐經(jīng)驗表明，在上述漏損控制技術(shù)中，利用漏水檢測技術(shù)開展主動檢漏，具有投資少、見效快、效益明顯等優(yōu)點。因此，利用漏水檢測技術(shù)主動開展管網(wǎng)漏水檢測工作已成為國內(nèi)供水企業(yè)降低管道漏損的重要途徑。
3、漏水檢測的基本原理
供水管道發(fā)生漏水時，噴出管道的水與漏口摩擦，以及與周圍介質(zhì)等撞擊，會產(chǎn)生不同頻率的振動，由此產(chǎn)生漏水聲。在管道破損處，水漏損時會形成聲波并以正弦曲線的方式向管道兩側(cè)傳播，并引起管道振動，同時，在破裂處急速噴出的水流，沖擊管道周圍的介質(zhì)，從而產(chǎn)生具有特殊頻率的漏水音，由周圍介質(zhì)及管道傳播到地面。查明供水管網(wǎng)中的漏水點，一般用探測漏水點的漏水聲法，這就是檢漏的基本原理。漏水聲的種類通常可分為三種：
①漏口摩擦聲：是指噴出管道的水與漏口摩擦產(chǎn)生的聲音，其頻率通常為300～2500Hz，并沿管道向遠(yuǎn)方傳播，傳播距離通常與水壓﹑管材﹑管徑﹑接口﹑漏口形狀大小等有關(guān)。在一定范圍內(nèi)，可在閘門﹑消火栓等暴露點聽測到漏水聲。
②水頭撞擊聲：是指噴出管道的水與周圍介質(zhì)撞擊產(chǎn)生的聲音，并以漏斗形式通過土壤向地面擴散，在地面可用檢漏儀或聽音桿聽測到，其頻率通常為100～1500 Hz之間。
③介質(zhì)摩擦聲：是指噴出管道的水帶動周圍粒子（如土粒，沙粒等）相互碰撞摩擦產(chǎn)生的聲音，其頻率較低，當(dāng)把聽音桿插到地下漏點附近時，可聽測到，這為漏點最終確認(rèn)提供了依據(jù)。
現(xiàn)在常用檢漏設(shè)備就是捕捉這三種聲音，對漏點進(jìn)行精確定位。
4、漏水檢測的常用設(shè)備
4.1、聽音桿：直接接觸管網(wǎng)，漏水聲直接通過金屬桿頂端的簧片傳入耳中。聽音桿結(jié)
 圖一
構(gòu)簡單，重量輕，操作方法簡單，成本很低，在中國應(yīng)用量很大。金屬聽音桿仍然是預(yù)定位和精定位的主要設(shè)備，特別是在那些專業(yè)檢漏隊伍中幾乎人持一支。（如圖一所示） 4.2、檢漏儀：檢漏儀是專門探測管道泄漏噪音的設(shè)備。漏水聲波是由漏口處產(chǎn)生，并通過管道傳播，同時也通過土壤從不同的方向擴散到地面。為精確定位漏點位置，把通用拾音器放在管道上方，以1米間隔來比較泄漏噪音的強度。在通常情況下，聽測到最大泄漏噪聲的地方就是漏點位置。檢漏儀一般有主機、通用拾音器、專用耳機三大部分組成。（如圖二所示）
4.3、相關(guān)儀：相關(guān)儀是快速定位壓力管道泄漏位置的設(shè)備，把振動傳感器置于管壁或與管道相連的部位，由于泄漏點產(chǎn)生的泄漏噪聲沿管道從泄漏點向遠(yuǎn)方傳播，兩個振動傳感器可拾到傳播的泄漏噪聲信號，該信號通過發(fā)射機或通過電纜傳給相關(guān)儀主機，相關(guān)儀主機根據(jù)接收信號的不同時間來計算漏點位置，并以圖形及數(shù)據(jù)給出測試結(jié)果。
這種測試對環(huán)境干擾不敏感，因為這些干擾信號可通過交叉相關(guān)技術(shù)被相關(guān)儀濾掉。只要正確操作相關(guān)儀，就能準(zhǔn)確地確定漏點位置，而不需要豐富的聽漏經(jīng)驗。相關(guān)儀一般有主機、無線發(fā)射機、振動傳感器三部分組成。（如圖三所示）
4.4、管線定位儀：管線定位儀利用電磁感應(yīng)技術(shù)來工作，用于定位地下電纜和金屬管道精確走向和深度，管線定位儀一般有發(fā)射機和接收機兩大部分組成，發(fā)射機一般配有被動頻率并有多種主動頻率可選，發(fā)射功率可調(diào)。（如圖四所示）
4.5、區(qū)域泄漏普查系統(tǒng)：是由多臺數(shù)據(jù)記錄儀和一臺控制器組成的整體化聲波接收系統(tǒng)。當(dāng)裝有專用軟件的計算機對數(shù)據(jù)記錄儀進(jìn)行編程后，只要將記錄儀放在管網(wǎng)的不同位置，如消火栓、閥門及其它管道暴露點等，按預(yù)設(shè)時間同時自動開/關(guān)記錄儀，可記錄管道各處的漏水聲信號，該信號經(jīng)數(shù)字化后自動存入記錄儀中，并通過專用軟件在計算機上進(jìn)行處理，從而快速探測裝有記錄儀的管網(wǎng)區(qū)域內(nèi)是否存在漏水。人耳通常能同到30dB以上的漏水聲，而泄漏噪聲自動記錄儀可探測到10dB以上的漏水聲，部分設(shè)備集漏水預(yù)定位和精定位于一體。（如圖五所示）
4.6、常用的其他輔助設(shè)備：發(fā)電機、沖擊鉆、尋閘儀、測壓表等。
5、漏水檢測常用方法
目前國外通常采用的檢漏方法有：音聽檢漏法，相關(guān)檢漏法，區(qū)域泄漏噪聲自動監(jiān)測法和分區(qū)檢漏法等。前三種檢漏法是靠漏口產(chǎn)生的聲音來探測漏點的，這對無聲的泄漏就沒有辦法了。而分區(qū)檢漏法是通過計量管道流量及壓力來判別有無漏水存在，就是所謂的最小流量法�，F(xiàn)在國內(nèi)水司通常采用的檢漏方法有區(qū)域環(huán)境調(diào)查法、音聽檢漏法和相關(guān)檢漏法，有些水司也采用了區(qū)域泄漏噪聲自動監(jiān)測法。隨著供水管網(wǎng)管理的規(guī)范和技術(shù)的進(jìn)步，許多水司會逐步引進(jìn)區(qū)域泄漏噪聲自動監(jiān)測法或分區(qū)檢漏法，這對快速降低漏損，控制漏耗將起到積極的作用。
5.1、環(huán)境調(diào)查法
最直觀的一種判定漏水線索和范圍的方法。根據(jù)供水管網(wǎng)圖及有關(guān)人員提供的情況，對供水管道進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查。包括管道連接情況、分布、材質(zhì)及周圍介質(zhì)的情況。并通過觀察路面情況、冬季積雪先溶、管線上方草木茂盛、下水井等溝渠清水長流等情況判定漏點。
5.2、壓力測試比較法
管道破損漏水，如漏量較大，一般會造成管網(wǎng)局部壓力降低，離漏點越近壓力越低。利用消防栓進(jìn)行測壓比較，可以快速鎖定漏水區(qū)域。
5.3、余氯檢測法
按照國家規(guī)定的出廠水標(biāo)準(zhǔn)，氯和水接觸30分鐘后余氯含量要不低于0.3毫克/升，管網(wǎng)末梢水中游離性余氯的含量不低于0.05毫克/升。利用余氯與鄰聯(lián)甲苯胺反映生成黃色的醌式化合物的原理，通過對采集到的水樣進(jìn)行檢測，通過目試比色就可判斷是否是供水管網(wǎng)發(fā)生泄漏。
5.4、音聽檢漏法
音聽檢漏法分為閥栓聽音、路面聽音、鉆探定位三種，前一種用于查找漏水的線索和范圍，簡稱漏點預(yù)定位；后兩種用于確定漏水點位置，簡稱漏點精確定位。
5.4.1、閥栓聽音法
閥栓聽音法一般是用聽音桿直接在管道暴露點(如消火栓、閥門及暴露的管道等)聽測由漏水點產(chǎn)生的漏水聲，從而確定漏水管道，縮小漏水檢測范圍。金屬管道漏水聲頻率一般在300～2500Hz之間，而非金屬管道漏水聲頻率在100～700Hz之間。聽測點距漏水點位置越近，聽測到的漏水聲越大；反之，越小。（如圖六所示）。
5.4.2、地面聽音法
當(dāng)通過預(yù)定位方法確定漏水管段后，用測漏儀在地面聽測地下管道的漏水點，并進(jìn)行精確定位。聽測方式為沿著漏水管道走向以間距50-70cm左右逐點聽測比較，異常點處要求小于20cm，并在異常點處反復(fù)進(jìn)行聽音分析，以確定異常點位置。當(dāng)?shù)孛媸耙羝骺拷┧c時，聽測到的漏水聲越強，在漏水點上方達(dá)到最大。為了避免干擾，一般在晚上11:00至凌晨5:00內(nèi)進(jìn)行作業(yè)。（如圖七所示）
5.4.3、鉆探定位法
當(dāng)路面聽音進(jìn)行完畢，確定異常點后，用管線定位儀定準(zhǔn)異常點附近管線，在管線正上方用沖擊鉆鉆探，然后利用聽音桿直接接觸管體聽音。利用此方法可進(jìn)一步對漏點進(jìn)行精確定位。
5.5、相關(guān)檢漏法
相關(guān)檢漏法是一種先進(jìn)有效的檢漏方法，特別適用于環(huán)境干擾噪聲大、管道埋設(shè)太深或不適宜用地面聽音法的區(qū)域。用相關(guān)儀可快速準(zhǔn)確地測出地下管道漏水點的精確位置。
其工作原理為：當(dāng)管道漏水時，在漏口處會產(chǎn)生漏水聲波，并沿管道向遠(yuǎn)方傳播，當(dāng)把傳感器放在管道或連接件的不同位置時，相關(guān)儀主機可測出由漏口產(chǎn)生的漏水聲波傳播到不同傳感器的時間差Td，只要給定兩個傳感器之間管道的實際長度L和聲波在該管道的傳播速度V，漏水點的位置Lx就可按下式計算出來。
Lx=(L－V×Td)/2
式中V取決于管材、管徑和管道中的介質(zhì)。（如圖八所示）
5.6、區(qū)域泄漏噪聲自動監(jiān)測法
區(qū)域泄漏噪聲自動監(jiān)測法是利用區(qū)域泄漏普查系統(tǒng)，對某小區(qū)或一定區(qū)域內(nèi)供水管網(wǎng)進(jìn)行集中檢測。首先對檢測探頭進(jìn)行檢測設(shè)置，并把探頭按一定距離放置在管網(wǎng)附屬設(shè)施上，被設(shè)置好的探頭將按預(yù)定的要求對管線的噪聲狀況進(jìn)行測試并自動記錄在探頭之中。探頭按預(yù)定的時間與要求完成測試后既可以將其取回，向主機或計算機下載數(shù)據(jù)，然后將下載成功的數(shù)據(jù)及時存盤再進(jìn)行分析。該方法一次可完成對一片區(qū)域管網(wǎng)漏水狀況的測試，不僅可以減低測漏人員的工作強度，而且可以明顯的提高檢測工作效率，縮短漏水檢測周期。
6、漏水檢測的一般程序
供水管網(wǎng)的漏水檢測是一個系統(tǒng)工作，必須按照一定的工作程序來進(jìn)行，以下是一些必要的工作程序，在工作中根據(jù)所使用的設(shè)備情況和所掌握工作現(xiàn)場的具體情況，可以參照執(zhí)行。
①區(qū)域流量與管網(wǎng)壓力分析調(diào)查；
②調(diào)用管網(wǎng)基礎(chǔ)資料（如圖件資料等）；
③熟悉現(xiàn)場管網(wǎng)具體情況；
④進(jìn)行實地環(huán)境調(diào)查和閥拴聽音調(diào)查；
⑤路面聽音調(diào)查；
⑥相關(guān)分析調(diào)查；
⑦鉆探定位調(diào)查；
⑧漏點確認(rèn)工作；
⑨修復(fù)后漏水復(fù)查工作及資料歸檔。
7、我公司開展漏水檢測工作的情況
1996年以前，我公司內(nèi)部從思想上對漏水檢測工作還存在許多認(rèn)識誤區(qū)。認(rèn)為鄭州地下為松軟粉質(zhì)土壤，一有管子漏水就可冒出路面，基本不存在暗漏的問題。且原有的檢測設(shè)備和人員也沒有積極有效的查出暗漏，致使我公司的漏水檢測工作一直停滯不前。
1996年6月，我公司主要領(lǐng)導(dǎo)在對全國主要水司漏水檢測工作分析研究的基礎(chǔ)上，聘請保定金迪漏水調(diào)查有限公司為我公司檢測了市區(qū)金水河以南，京廣鐵路以東，隴海馬路以北，杜嶺中街、人民路、商城路、南大街以西3.2平方千米范圍內(nèi)的43千米給水管道。一個月的時間查出暗漏6處，最大的一處漏水點每小時漏量為107.4立方米。暗漏的有效查出，更加堅定了總公司領(lǐng)導(dǎo)對加大漏水檢測工作投入的決心和信心。
當(dāng)年，購買富士公司90探知機2臺。1997年購買日本相關(guān)儀1臺，尋管儀1臺，尋閘儀1臺。1998年再投巨資240萬元購買德國Seba公司奔馳漏水分析車1臺及其成套設(shè)備，鄭州水司成為國內(nèi)第一家擁有該車型的水司。2001年初，又購買了Seba公司的泄漏噪聲自動記錄儀。自1997年至今，我公司始終保持有兩臺車輛專門服務(wù)于漏水檢測工作。
在對設(shè)備增加投入的同時，檢漏人員的素質(zhì)和數(shù)量也發(fā)生了根本性的變化。1996年以前，我們只有一個檢漏班，一輛長虹三輪摩托車，3名工人，從人員素質(zhì)、技術(shù)水平，身體狀況、接受能力等方面已不能適應(yīng)檢漏工作的進(jìn)一步發(fā)展。1997年以后，檢漏班擴編成水漏調(diào)查隊，選拔一批有知識、干勁足的年輕人。與此同時，在檢測實踐中逐步建立起一套科學(xué)合理的檢漏工作標(biāo)準(zhǔn)與制度，公司和管網(wǎng)處領(lǐng)導(dǎo)經(jīng)常檢查和指導(dǎo)漏水檢測工作。一系列的措施，有力地促進(jìn)了漏水檢測工作在我公司的順利進(jìn)行。
現(xiàn)在我公司水漏調(diào)查隊能應(yīng)用先進(jìn)的檢測設(shè)備對全市供水管網(wǎng)進(jìn)行普查、排查，明、暗漏點的檢測定位，埋沒閥門尋找，不明管線查尋等多項重要工作。目前，漏水檢測工作已深入人心，檢漏工已成為我公司不可缺少的一個工種，水漏調(diào)查隊已成為縮短搶修時間、降低管網(wǎng)漏耗的一支主要力量，漏水檢測工作為公司贏得了可觀的經(jīng)濟(jì)和社會效益。如在2006年，鄭州水司水漏調(diào)查隊共現(xiàn)場檢測1156次，檢測高峰期最多一天現(xiàn)場檢測12次。平均每月96次，每月按22個工作日計算，平均每天現(xiàn)場檢測4.4次。 并且每年水漏調(diào)查隊有計劃的對管網(wǎng)進(jìn)行普查，積極主動的查找暗漏點。2001～2006年主動檢測暗漏如表一所示，從表分析發(fā)現(xiàn)僅暗漏檢測一項投入產(chǎn)出比高達(dá)1：8以上（投入包括人員工資、設(shè)備折舊、設(shè)備車輛維護(hù)投入和其他費用；水價按每立方米1元計算）。
表一
|
項目
年份 |
明漏定點 |
暗漏定點 |
降低漏耗 |
管線定位 |
閘門尋找 |
疑點調(diào)查 |
|
2001年 |
140處 |
32處 |
361萬m3 |
33處 |
98個 |
— |
|
2002年 |
158處 |
58處 |
421萬m3 |
68處 |
86個 |
— |
|
2003年 |
122處 |
54處 |
466萬m3 |
71處 |
138個 |
— |
|
2004年 |
238處 |
61處 |
525萬m3 |
93處 |
380個 |
— |
|
2005年 |
275處 |
65處 |
536萬m3 |
68處 |
217個 |
259處 |
|
2006年 |
256處 |
112處 |
723萬m3 |
145處 |
78個 |
309處 |
同時明漏精確定位、管線查尋、埋沒閥門尋找等工作不僅能減少開挖面積，降低破路費用，而且為快速搶修提供了強有力的保證。
總之，供水管網(wǎng)漏水檢測工作是一個系統(tǒng)工程，在學(xué)習(xí)、消化國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，逐步摸索總結(jié)適合自身管網(wǎng)實際的檢漏技術(shù)和實用方法，使漏水檢測工作進(jìn)入良性循環(huán)。經(jīng)過實際工作檢驗，我公司幾年來的主動漏水檢測工作，為縮短搶修時間、降低管網(wǎng)漏耗起到了積極的作用，為公司創(chuàng)造出較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
參考文獻(xiàn)：
1、高偉，談我國供水管道檢漏的主要方法和設(shè)備，《地下管線管理技術(shù)及應(yīng)用》，2000.4；
2、楊帆，供水管網(wǎng)檢漏技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程及其現(xiàn)狀。 |
