摘要：管網漏水是供水行業(yè)普遍存在的問題，本文結合鄭州市自來水總公司漏水檢測的工作實踐，對供水管網漏水檢測常用設備、方法、檢測技術流程及檢測原理進行了詳細闡述，并通過歷年檢測情況分析，證明主動開展供水管網漏水檢測工作是降低管網漏損的有效途徑。
關鍵詞：供水管網、漏水檢測技術、漏損控制、應用
1、漏損控制的必要性和緊迫性
城市生活用水和工農業(yè)生產用水都要求有穩(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。一項調查預測表明，我國用水總量已逼近水資源總量，2010年后，我國將進入嚴重缺水時期，水資源“危機”為期不遠。
同時建設部提供的資料表明，根據對408個城市的統(tǒng)計，我國城市供水管網的漏損率平均達21.5%，北方某些城市的供水管網漏損率甚至高達40%左右。由于供水管網漏損嚴重，造成寶貴的自來水白白流失，給供水企業(yè)帶來巨大的經濟損失。另外供水管網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)，合理控制管網漏損可以創(chuàng)造巨大的經濟效益和社會效益。
2、國內外供水企業(yè)常用的漏損控制技術
國內外供水企業(yè)常用的漏損控制技術主要有四種：
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；減少背景滲漏及暗漏量；減少設施維修量；延長資產壽命；壓力控制所需的費用遠遠低于管網改造的費用等。
②利用漏水檢測技術開展主動檢漏。主動檢漏的目的：縮短漏水發(fā)生到被發(fā)現的時間，減少損失、避免災害的發(fā)生；盡早發(fā)現更多、更大的漏水點，最大化地減少資源的浪費；經濟、合理的監(jiān)控，不斷降低并維持低漏損水平；投入產出比及利益最大化。
③漏水點的維修速度與質量。
④管道等的管理、安裝、維護、更換和改造。
國內外的實踐經驗表明，在上述漏損控制技術中，利用漏水檢測技術開展主動檢漏，具有投資少、見效快、效益明顯等優(yōu)點。因此，利用漏水檢測技術主動開展管網漏水檢測工作已成為國內供水企業(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，以及與周圍介質等撞擊，會產生不同頻率的振動，由此產生漏水聲。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，從而產生具有特殊頻率的漏水音，由周圍介質及管道傳播到地面。查明供水管網中的漏水點，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�？煞譃槿N：
①漏口摩擦聲：是指噴出管道的水與漏口摩擦產生的聲音，其頻率通常為300～2500Hz，并沿管道向遠方傳播，傳播距離通常與水壓﹑管材﹑管徑﹑接口﹑漏口形狀大小等有關。在一定范圍內，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撞擊產生的聲音，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）相互碰撞摩擦產生的聲音，其頻率較低，當把聽音桿插到地下漏點附近時，可聽測到，這為漏點最終確認提供了依據。
現在常用檢漏設備就是捕捉這三種聲音，對漏點進行精確定位。
4、漏水檢測的常用設備
4.1、聽音桿：直接接觸管網，漏水聲直接通過金屬桿頂端的簧片傳入耳中。聽音桿結
 圖一
構簡單，重量輕，操作方法簡單，成本很低，在中國應用量很大。金屬聽音桿仍然是預定位和精定位的主要設備，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備。漏水聲波是由漏口處產生，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、相關儀：相關儀是快速定位壓力管道泄漏位置的設備，把振動傳感器置于管壁或與管道相連的部位，由于泄漏點產生的泄漏噪聲沿管道從泄漏點向遠方傳播，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儀主機，相關儀主機根據接收信號的不同時間來計算漏點位置，并以圖形及數據給出測試結果。
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技術被相關儀濾掉。只要正確操作相關儀，就能準確地確定漏點位置，而不需要豐富的聽漏經驗。相關儀一般有主機、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技術來工作，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。（如圖四所示）
4.5、區(qū)域泄漏普查系統(tǒng)：是由多臺數據記錄儀和一臺控制器組成的整體化聲波接收系統(tǒng)。當裝有專用軟件的計算機對數據記錄儀進行編程后，只要將記錄儀放在管網的不同位置，如消火栓、閥門及其它管道暴露點等，按預設時間同時自動開/關記錄儀，可記錄管道各處的漏水聲信號，該信號經數字化后自動存入記錄儀中，并通過專用軟件在計算機上進行處理，從而快速探測裝有記錄儀的管網區(qū)域內是否存在漏水。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，部分設備集漏水預定位和精定位于一體。（如圖五所示）
4.6、常用的其他輔助設備：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在國內水司通常采用的檢漏方法有區(qū)域環(huán)境調查法、音聽檢漏法和相關檢漏法，有些水司也采用了區(qū)域泄漏噪聲自動監(jiān)測法。隨著供水管網管理的規(guī)范和技術的進步，許多水司會逐步引進區(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)境調查法
最直觀的一種判定漏水線索和范圍的方法。根據供水管網圖及有關人員提供的情況，對供水管道進行詳細的調查。包括管道連接情況、分布、材質及周圍介質的情況。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，一般會造成管網局部壓力降低，離漏點越近壓力越低。利用消防栓進行測壓比較，可以快速鎖定漏水區(qū)域。
5.3、余氯檢測法
按照國家規(guī)定的出廠水標準，氯和水接觸30分鐘后余氯含量要不低于0.3毫克/升，管網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行檢測，通過目試比色就可判斷是否是供水管網發(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
當通過預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，并在異常點處反復進行聽音分析，以確定異常點位置。當地面拾音器靠近漏水點時，聽測到的漏水聲越強，在漏水點上方達到最大。為了避免干擾，一般在晚上11:00至凌晨5:00內進行作業(yè)。（如圖七所示）
5.4.3、鉆探定位法
當路面聽音進行完畢，確定異常點后，用管線定位儀定準異常點附近管線，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。利用此方法可進一步對漏點進行精確定位。
5.5、相關檢漏法
相關檢漏法是一種先進有效的檢漏方法，特別適用于環(huán)境干擾噪聲大、管道埋設太深或不適宜用地面聽音法的區(qū)域。用相關儀可快速準確地測出地下管道漏水點的精確位置。
其工作原理為：當管道漏水時，在漏口處會產生漏水聲波，并沿管道向遠方傳播，當把傳感器放在管道或連接件的不同位置時，相關儀主機可測出由漏口產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。（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)域內供水管網進行集中檢測。首先對檢測探頭進行檢測設置，并把探頭按一定距離放置在管網附屬設施上，被設置好的探頭將按預定的要求對管線的噪聲狀況進行測試并自動記錄在探頭之中。探頭按預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據，然后將下載成功的數據及時存盤再進行分析。該方法一次可完成對一片區(qū)域管網漏水狀況的測試，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行，以下是一些必要的工作程序，在工作中根據所使用的設備情況和所掌握工作現場的具體情況，可以參照執(zhí)行。
①區(qū)域流量與管網壓力分析調查；
②調用管網基礎資料（如圖件資料等）；
③熟悉現場管網具體情況；
④進行實地環(huán)境調查和閥拴聽音調查；
⑤路面聽音調查；
⑥相關分析調查；
⑦鉆探定位調查；
⑧漏點確認工作；
⑨修復后漏水復查工作及資料歸檔。
7、我公司開展漏水檢測工作的情況
1996年以前，我公司內部從思想上對漏水檢測工作還存在許多認識誤區(qū)。認為鄭州地下為松軟粉質土壤，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，我公司主要領導在對全國主要水司漏水檢測工作分析研究的基礎上，聘請保定金迪漏水調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導對加大漏水檢測工作投入的決心和信心。
當年，購買富士公司90探知機2臺。1997年購買日本相關儀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臺及其成套設備，鄭州水司成為國內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于漏水檢測工作。
在對設備增加投入的同時，檢漏人員的素質和數量也發(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、技術水平，身體狀況、接受能力等方面已不能適應檢漏工作的進一步發(fā)展。1997年以后，檢漏班擴編成水漏調查隊，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合理的檢漏工作標準與制度，公司和管網處領導經常檢查和指導漏水檢測工作。一系列的措施，有力地促進了漏水檢測工作在我公司的順利進行。
現在我公司水漏調查隊能應用先進的檢測設備對全市供水管網進行普查、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，水漏調查隊已成為縮短搶修時間、降低管網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濟和社會效益。如在2006年，鄭州水司水漏調查隊共現場檢測1156次，檢測高峰期最多一天現場檢測12次。平均每月96次，每月按22個工作日計算，平均每天現場檢測4.4次。 并且每年水漏調查隊有計劃的對管網進行普查，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)現僅暗漏檢測一項投入產出比高達1：8以上（投入包括人員工資、設備折舊、設備車輛維護投入和其他費用；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，供水管網漏水檢測工作是一個系統(tǒng)工程，在學習、消化國外先進技術的基礎上，逐步摸索總結適合自身管網實際的檢漏技術和實用方法，使漏水檢測工作進入良性循環(huán)。經過實際工作檢驗，我公司幾年來的主動漏水檢測工作，為縮短搶修時間、降低管網漏耗起到了積極的作用，為公司創(chuàng)造出較大的經濟效益和社會效益。
參考文獻：
1、高偉，談我國供水管道檢漏的主要方法和設備，《地下管線管理技術及應用》，2000.4；
2、楊帆，供水管網檢漏技術的發(fā)展進程及其現狀。 |
