供水管道漏损控制技术综述

王天闻

　 【摘要】 我国漏水控制工作任重道远。本文结合工作经验，论述了漏水控制技术及其设备。
　 【关键词】 供水管道 技术 方法

前 言

　　水是宝贵的自然资源。由于淡水资源的贫乏和高昂的制水成本，世界各国尤其是发达国家都非常重视供水节水的管理工作。很早就开展了漏损控制技术及设备的研究、开发工作。80年代初，英、美、法、日相继开发成功了相关检漏仪，90年代初又研究了利用水传声的相关检漏仪，提高了检漏的正确性。美国、日本在80年代中期还开发了探地雷达，利用电磁波对漏水情况进行检漏，并以图象显示漏水孔周围的情况，实现对漏水点的精确定位。由于西方国家的经济实力，重视程度和技术水平等方面的优势，根据有关资料统计，英国的管网漏失率为18.69%,美国为8%以下，日本10%以下，法国9.5%,德国4.9%,其漏失率远低于亚洲国家。
　　我国自1897年旅顺建成第一个供水设施，已有100多年的历史，各地供水企业在技术管理上积累了丰富的经验。改革开放以来，各地水司重视运用先进管理手段，加大对管网管理投入，在提高供水效率上取得显著的成效。但由于城市基础设施欠账太多，供水设备的更新，技术水平提高缓慢，加之管理体制落后于不断发展的形势，使管网漏损率均未达到《城市供水2000年技术进步发展规划》所规定的目标，大多数城市供水漏失率多在25--30%。与发达国家比较还有很大的差距。多年来，各地水司以管线事故抢修为主，漏水调查为辅，多数单位管线处于被动检漏状况，效果不好。随着国内市场环境的改善，国家有关用水节水政策措施的颁布，漏损控制逐步受到各水司的重视，相继引进了不少先进的漏水检测设备，如美国、日本、英国、德国等国家的听漏仪、相关检漏仪、探地雷达等。各大中型水司根据实际情况也成立了相应的检漏队伍，取得了一定的效果。但从总体看与发达国家比较还有相当大的差距，普遍存在着检漏技术人员较少、专业技术素质差、对先进设备的使用方法理解不深，更有甚者，有的水司将先进设备闲置，无人使用，造成很大浪费。由此可见，我国供水漏损控制工作是任重道远，要达到10%以内漏控目标还有相当长的一段路要走，从湖北全省的情况看，更是如此。

1. 漏损控制及漏点探测技术

　　目前，国内外控制管网漏损的方法主要有被动检漏法、音听检漏法、雷达测漏法、区域装表法、区域测漏法等，这些方法各有优点，相关资料和书籍多有介绍，本文只是将目前运用较为成功的和笔者认为有发展前途的几种方法和技术作一些介绍。
1.1 漏损控制技术
　　1.1.1 区域测漏法
　　在生活小区或日夜连续用水户较少地区，测漏时除小区进水总表(此时作测漏表用）外，关闭所有连通该区的阀门，测漏在深夜用水最少时测定一定时间，其最低流量（扣除连续用水户用水量）大致就是该区的漏损量，如漏损量未超过允许漏损值，则表示该区基本上无漏水或漏水很少，如超过允许值，则关闭部分阀门，缩小测漏地区，再比较缩小地区后的最低流量，如果差距较大，则说明该段管道有漏水。
　　区域测漏法又可分为直接区域测漏与间接区域测漏，直接区域测漏法就是在测定时除了关闭所有进入该区的闸门（不包括测漏表）外，并关闭所有用户水表前的进水闸门，这样测得的流量就是此时该区内管道的漏水量；间接区域测漏法就是在测定时关闭所有进入该区的闸门（不包括测漏表），原则上不关闭用户的进水闸门，这时测得的流量为管网漏水量和用户的最小用水量，通过分析，估算出用户夜间最小流量，从而得出该区漏水量。这两种测漏方法，统称“水平衡测试”法。这一方法在实际中较常用，准确性较高，但操作起来较复杂而繁琐。
　　1.1.2 区域声音检测法（AQ系列）
　　区域声音检测法是利用声音监测。仪器对某一供水区域的管道进行监听，并自动记录监听的声音结果，然后在电脑上分析监听结果，确定漏水点的大致位置。监测仪的工作原理为，首先选定所要监听的区域及监测时间，然后用该仪器所提供铁可编程功能对声音监测编写程序。内容包括，在某月某日某时某分开始监测，时间选定在外界干扰最少的夜间，监测器的放置位置为选定的区域内的管道上，监测器放置的个数，根据被测区域的大小而定，（监测仪的监听半径200--300m）。监测器在事先编写的时间内自动进行监测工作，并记录下所选定时段的声音监测值，然后借计算机对任何时间的监测情况由微机进行重放分析，通过对噪声场强级及场强级宽度累计时段叠合的二维及三维图的分析，来判断监听范围内是否有漏点存在。
1.2 漏点探测
1.2.1 听音棒
　　听音棒的使用历史较长，俗称“听漏器”。其构造是在棒的一端带有振动板而没有电动增幅的一种“听音棒”，使用方法简便，将听音棒的一端置于水表或水管、阀门上，通过棒传来的声音使振动板共振，用耳朵捕捉，判别漏水的有无。听漏棒分木棒和金属棒两种。木棒直径较粗，不便钻孔触管听漏，加之听音较小，贴耳感觉不好，目前已较少使用；金属棒借助振动板可将声音放大数倍，使用灵活，便于钻孔听音，长度可调整，至今仍为广大检漏人员所广泛使用。
1.2.2 漏水探测仪
　　探测仪由耳机、放大器、滤波器、拾音器（探头）组成。它具有选择接受各种不同频率声音，捕捉放大漏水声的能力，其原理是将探头置于地面、消火栓、管道上（包括其附属设施）把漏水点发出的漏水振动音，通过主机将信号增幅传上耳机依然是用耳朵捕捉；也可根据指针所示幅值的大小来显示漏水的有无。该议器因车辆、行人、机械等噪音干扰，所以多在深夜外界干扰较少的情况下使用，并且探测仪的使用同听漏棒一样，都要求有相当的实践经验。新一代漏水探测仪将增加声波分析，抗干扰的能力，成为地下管网漏水探测的主导工具之一。
1.2.3 相关仪
　　相关仪是通过装设在泄漏管线两端的传感器接受漏水所产生的连续的不规则振动音，根据两传感器间的距离、声音到达的时间差、振动音传播速度等数据进行相关计算，求得漏水点的位置。相关仪的运用具有以下优点：①在困难环境中的作业能力较强，如大口径管道，噪音充斥，深度埋设的管线等都可进行作业；②比一般的音响探测法灵敏度高；③在单一的调查中可以发现数个泄漏；④容易操作，不须过于依赖操作者的技巧。操作中也有一些限制：适用于寻找疑难漏水点，而不适用于巡查漏水；对被查管道在有效检漏长度内两端要有外露的水管和附件，若没有则要定位钻孔，将钢纤接触管线并将传感器放置在钢纤上。有效检漏长度也有一定要求：金管不宜超过200m；非金管则更短。对于环状断裂并错位的漏水不容易检出。相关仪价格较贵，国内引进数量不多，应用还不够广泛，武汉水司引进并成功使用，使检漏税工作朝着现代化进了一大步。
　　国外在开发成功管道传声相关仪后，90年代初，又研制了水传声相关检漏仪，其性能优于普通相关仪，但目前国内未见，仅是从国外有关资料略知一二。
1.2.4 探地雷达
　　探地雷达是最新的也是最有发展前途的检漏仪器，它利用发射电磁波的反向收集，对地下管线进行测定，可以精确地绘制出地下管线的横断面图，并可根据水管周围的图象判断是否有漏水。探地雷达所能收集的资料非常丰富，除可探测出地下供水管道、煤气管、下水道、电缆等位置及地下地壤情况；也可检测难以发现的管道泄漏，管道的不均匀沉降等资料；还能用于预防性的测量，发现隐患，提高漏损的控制水平。目前探地雷达已进入实用阶段，有实力的水司已着手这方面研究工作，以希能为检漏工作提供一种更为先进的实用方法。
1.3 神经网络技术
　　神经网络技术是一种新型的、人工智能技术，在许多领域已得到广泛应用，如预测预报、优化计算、模型识别等。它在供水管网中的应用还是个新课题，但从神经网络的原理框架及模型构建上看，应用到供水管网上进行漏损控制是完全可行的。总的思路是根据漏损控制的特点，确定人工神经网络模型中的神经元，建立适合供水管网特点的人工神经网络模型，训练神经样本，输入实际资料，进行漏损分析，并根据分析结果，自动寻求最优漏损控制措施及对策，属主动检漏法，减少查漏的盲目性，提高检漏的准确性，武汉水司正着手这方面的研究。
1.4 管线定位技术
　　地下管线定位是检漏的重要环节，它贯穿检漏全过程。分为金属管线定位和非金属道线定位。
1.4.l 金属管线定位
　　运用电磁波探测金属管线定位技术，已相当成熟。通过感应法和接地法等手段，能够准确定出金属管线的平面位置和埋设深度。
1.4.2 非金属管线定位
　　非金属管线的探测有音波方式、地震力·式等，但效果都不太理想，有条件水司可考虑引入探地雷达技术。

2.有关技术和方法的分析

　　被动检漏法、音听法、区域装表法、区域测漏法等4种检测方法是公认有效的检漏方法，在国外得到广泛应用，国内也开展试验。其中被动枪漏法和音听法已被各地水司所广泛采用，积累一定的经验，本文仅就前文所述几种方法和设备作一综合性地探讨。
2.1 漏损控制方法
　　2.1.1 在漏损控制的几种方法中，区域测漏法是运用较多也比较成功的方法，特别是对于居民小区更为适宜，它提高了检漏上作的效率，避免盲目性，而且也是漏损控制效果的一种最直接的验证手段。武汉水司在几个小区的检漏中较好地采用了这种方法，效果十分明显。但在具体运用中也发现由于目前国内管网阀门质量普遍较差，开关闸门的操作往往不能如愿，某个阀门失灵，就会影响整个方法的实施，再加上小区内用水户夜间最少用水量的估算难以精确，对用户水表的读表统计工作量也较大，所以该方法对于较大规模的小区是不太适合的。
　　2.1.2 为提高主动检漏的能力，武汉水司探索性的动用了区域声音检测法，该方法具有高灵敏的声音探测和可选择的听测时间的功能，能检测出人耳无法不辨的漏水噪声，将检漏范围大大缩小，从而指导漏损控制工作的进程，这是一种值得进一步探索并加以推广的技术方法。
　　2.1.3 在漏损控制的研究中武汉水司还看好神经网络技术，将该技术运用于供水漏损控制在国际上都是个较新的课题，具有前瞻性，有着广泛的应用前景。作为一种方法，在理论上和其它行业(如水利、电力系统)研究情况来看将其运用到漏损控制是可行的，但到能具体指导实际工作还有大量的工作要做。武汉水司已着手这方面的研究并与大专院校、科研单位合作攻关，早日使之成为一种实用技术，用于漏损控制。
2.2 漏损控制设备
2.2.1 听漏棒、听音机
　　漏控设备中运用得最普遍、最有效的是听漏棒。该设备历史久远，结构简单，但其听漏效果和简便的操作仍是其它先进的检漏设备无法替代的，其对漏点的准确定位是单纯听漏和相关仪、探地雷达检测等操作中不可少的。听音机又称漏水探洲仪，是在听漏棒的基础上，采用现代电子技术，对漏水噪声信号进行处理提高了结果准确性，容易操作，并可分类获取不同频率噪声并有了量化指标。这两种设备都是检漏工作最基本的配置，使用的好坏直接关系到检漏质量。
2.2.2 漏水检测相关仪
　　是在听漏棒和听音机的基础上，动用相关计算处理技术而制造的漏水定位设备，该设备的出现给检漏人员带来了崭新探漏工作方式，将漏损控制工作带入了一个高科技、高技能、多专业交叉的全新领域。由于目前国内该设备引进还不多，应用也还不够广泛，大多数水司对它还没有足够的认识。武汉水司通过这几年的研究应用，对其性能有了较全面了解并已逐步成为检漏定点的首选的和必不可少的设备。
2.2.3 探地雷达
　　是漏损控制设备中价格最昴贵，技术最复杂的。该设备不仅为漏损控制提供了一种新的检测手段，而且对提高管道工程没计、施工、维护、管理等工作的技术水平也都将起到重要的作用。由于其价格、技术方面的原因，难以大范围推广，但有实力的的水司在技术力量、人才配备、基础工作有相应条件时，则应开始该技术的研究应用，提高企业的枝术进步。

3、结束语

　　供水系统漏损控制是一个系统工程，它涉及管道设计，管材选型，工程施工，运行管理，检漏，维修等各个环节。漏损控制不能简单等同于检漏，而应把它作为供水管网管理的一个重要部分，以提高管网现代化管理水平为目标，制定出一套相应的运作机制。在实际工作，注重贯彻“规划意识，规范意识，管理意识，服务意识”，抓源头，从设计入手，力求供水管网达到“免维修，零泄漏”的目标，强调管网优化，力保供水安全合理。把管网漏损控制在一个合理的“度”内。在学习、消化国外先进技术的基础上，逐步摸索形成适应我国国情的高新检漏技术和实用方法，加大漏损预测预报的研究，使漏损控制工作进人良性循环。