農(nóng)村集中供水工程管道漏點檢測技術(shù)綜述

李海軍

（山西省水利水電科學(xué)研究院，山西 太原 030002）

1 管道檢漏的重要性

“十一五”期間，我國為有效解決農(nóng)村人畜飲水困難及飲水安全問題，在缺水或水質(zhì)不達標(biāo)的地區(qū)采用了長距離的集中供水工程。山西省率先在全國實現(xiàn)了農(nóng)村飲水安全全覆蓋，“十一五”期間全省新建和改建農(nóng)村飲水工程20 640處，截至2009年9月，共有農(nóng)村飲水工程28 391處，年設(shè)計能力78 984萬m3，鋪設(shè)供水管道總計217 681.93 km。

要保證工程正常運轉(zhuǎn)，工程質(zhì)量是關(guān)鍵，而管道漏水便是問題之一，因此工程管道漏點檢測技術(shù)被加以重視。由于農(nóng)村集中供水工程沿途地形復(fù)雜、輸水管線長，管道附屬建筑物少、間隔距離長，管道鋪設(shè)采用直埋方式長期埋設(shè)地下，隨著時間的推移，遭到不同土質(zhì)侵蝕、地質(zhì)因素的破壞以及人為的挖掘和施工造成的管線斷裂，影響管道的正常運行。調(diào)查資料表明，我國供水管網(wǎng)的漏損率平均達20%，有些地方供水管網(wǎng)漏損率高達40%左右。由于供水管網(wǎng)漏損嚴(yán)重，使有效供水量減小，供水成本增加，影響農(nóng)村人畜飲水工程正常供水并造成水資源浪費。另外有的供水管網(wǎng)穿越鐵路、高速公路，如果管道漏點不能及時發(fā)現(xiàn)和修復(fù)，將會出現(xiàn)道路損壞和安全問題，造成巨大的經(jīng)濟損失。

目前，一些先進國家采用不開挖管道形式進行漏水點檢測和準(zhǔn)確定位的多功能集成科技設(shè)備進行漏水檢測并修復(fù)，有效縮短了管道漏水修復(fù)時間，降低了管道修復(fù)費用，提高了供水可靠度。根據(jù)山西省農(nóng)村飲水工程特點，引進國外先進的管道漏點檢測設(shè)備及技術(shù)，在地下管道漏水冒出地面前，采用各種檢測設(shè)備主動查找地下管道漏水，及時進行修復(fù)，有效解決農(nóng)村人畜飲水工程長距離輸水管道漏水檢測難度大的問題。

2 檢測原理

供水管道發(fā)生漏水時，泄漏點的水與漏口發(fā)生摩擦，與周邊管道填充介質(zhì)撞擊，產(chǎn)生在一定頻率下的振動，因此產(chǎn)生漏水聲波。漏水聲波主要有三種：第一種是指泄漏出管道的水與管道破損口摩擦產(chǎn)生的聲音，即泄漏口摩擦聲，其傳播距離與水壓、管材、管徑、接口、漏口形狀大小等有關(guān)，傳播頻率通常為300～2 500 Hz，并沿管道向遠方傳播，這種漏口聲波在一定范圍內(nèi)傳播，可以在管道上安裝的閘門、排氣閥等管道暴露點監(jiān)測到漏水聲波。第二種是指管道壓力較高，漏水口噴出的水與管道周圍介質(zhì)發(fā)生碰撞產(chǎn)生的聲波，即為水頭撞擊聲波，其通過不同介質(zhì)以漏斗型擴散，傳播頻率通常為100～1 500 Hz，在地面可用檢漏儀或聽音桿檢測到。第三種是指泄漏出管道的水?dāng)_動或帶動管道周圍填充介質(zhì)（如土粒、沙粒等）相互摩擦、碰撞、移動產(chǎn)生的聲波，即填充物摩擦聲，其聲波頻率較低，用機械聽漏設(shè)備在泄漏點附近可聽測到，為漏點最終確認提供可靠依據(jù)。

總之，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，引起管道振動，同時，破損處高速噴出的水流沖擊管道周邊的填充介質(zhì)，產(chǎn)生在一定頻率范圍的漏水聲波，由填充介質(zhì)、管道向地面?zhèn)鞑ァＲ话悴捎锰綔y漏水點的漏水聲法來檢測供水管網(wǎng)中的漏水點，本文采用的檢漏設(shè)備就是通過捕捉這三種聲音對漏點進行精確定位。

3 測試技術(shù)和方法

3.1 分區(qū)域檢漏法

分區(qū)域檢漏法是把供水管網(wǎng)劃分為多個可計量區(qū)域，以便對每個區(qū)域進行流量測量，找出夜間最小流量來判定是否漏水。其檢漏技術(shù)方法主要是在分區(qū)計量區(qū)域內(nèi)的進水管段安裝電磁壓力流量計，實時監(jiān)測該區(qū)的流量和壓力，監(jiān)測數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)記錄儀進行記錄，并通過紅外讀取或遠傳到控制中心的計算機，根據(jù)所測數(shù)據(jù)對區(qū)域內(nèi)漏損情況做出漏損評估。該方法可長期監(jiān)測，也可作為臨時檢測，適用于管徑為100~8 000 mm的任何管道。優(yōu)點是能迅速排除大的漏水點，對供水過程中管道滲漏報警；可系統(tǒng)進行測試、分析管網(wǎng)狀況；對所監(jiān)測區(qū)域用水狀況進行評估，可發(fā)現(xiàn)漏水的早期跡象。

3.2 供水管網(wǎng)的區(qū)域定位法

供水管網(wǎng)的區(qū)域定位是一種新型的、先進的供水管網(wǎng)漏損監(jiān)測方法，采用噪音原理進行滲漏預(yù)警，也稱滲漏預(yù)警系統(tǒng)，是一套由多個記錄儀組成的整體化的聲波接收和處理系統(tǒng)。當(dāng)管道發(fā)生漏水時，在泄漏點產(chǎn)生一定頻率的漏水聲波，并沿管道呈漏斗型向外傳播。該系統(tǒng)可在閥門、水表等供水管道附屬構(gòu)筑物上監(jiān)測到聲波，通過無線電和噪聲記錄模式進行數(shù)據(jù)處理和下載，通過分析記錄到的噪音強度和離散度來判斷是否有漏點，并將這些信息貯存在記錄儀的存儲器內(nèi)并傳輸?shù)街鳈C或PC機，使用戶能及時發(fā)現(xiàn)管道是否存在滲漏或大的泄漏，起到檢漏和預(yù)警的作用，從而降低爆管幾率和供水安全事故的發(fā)生。該系統(tǒng)可用于“開車巡檢”，也可固定安裝在管網(wǎng)中。監(jiān)測時，首先對檢測設(shè)備探頭進行調(diào)試設(shè)置，然后把探頭按操作規(guī)程安裝在管線上，探頭將按預(yù)定設(shè)置要求對管線的漏水聲波進行監(jiān)測并記錄儲存，同時按設(shè)置時間進行數(shù)據(jù)處理和下載，并將下載成功的數(shù)據(jù)及時存盤、分析。該方法可一次完成區(qū)域管網(wǎng)漏水狀況的測試與漏水報警，可降低管網(wǎng)巡檢人員的工作強度，提高管道漏點檢測效率。

3.3 管網(wǎng)漏點精確定位法

漏點精確定位法包括聽音法、相關(guān)法，采用的儀器主要有聽漏儀、聽漏棒、相關(guān)儀等。主要是預(yù)警漏點或聽到漏點信息后，將應(yīng)用這些設(shè)備精確定出漏點位置，以便開挖、修復(fù)管道。

聽音法是使用聽漏儀、聽漏棒，通過閥栓、路面聽音，確定漏水點位置。聽音檢漏法分為管道上暴露的閥栓聽音和地面及管道填充介質(zhì)面聽音兩種。閥栓聽音法是用聽漏儀或其他聽漏設(shè)備直接在管道暴露點，如閘閥、排氣閥及暴露的管線上漏水點產(chǎn)生的漏水聲波，據(jù)此確定管道漏水點、縮小檢測范圍。離漏水點位置越近，聽到的漏水聲越清晰。地面或其他填充介質(zhì)面聽音法是根據(jù)預(yù)定位方法確定管道漏水點后，用電子設(shè)備放大聽漏儀在地面監(jiān)聽地下管道的漏水聲波，并進行精確定位。

相關(guān)法是應(yīng)用多探頭相關(guān)儀進行管道破損漏水聲波的精確位置，從而確定漏水點。主要根據(jù)漏口處產(chǎn)生漏水聲波，并沿管道向外傳播，當(dāng)把檢測設(shè)備放在管道或連件上時，相關(guān)儀可測出漏水聲波傳播到不同傳感器的時差，從而確定管道破損點。不受管道埋深的限制，適用于環(huán)境復(fù)雜、管道埋設(shè)太深或不適宜用地面聽漏法的區(qū)域。用相關(guān)儀可快速準(zhǔn)確地測出地下管道破損點的精確位置，對檢漏人員的技術(shù)經(jīng)驗要求很少，可直接在主機上標(biāo)出漏水點位置；測試面積大，只需一次測試就能完成預(yù)定位和精定位；要求管道壓強大于0.2 MPa，管長約100~200 m。

4 應(yīng)用前景

為解決全省農(nóng)村集中供水工程長距離輸水管道漏水檢測難度大的問題，山西省水科院根據(jù)水利部“948”計劃，引進英國豪邁公司管道漏點檢測定位技術(shù)和設(shè)備，采用不開挖管道進行漏水點檢測和準(zhǔn)確定位。選擇新絳縣南李村、店頭集中供水工程作為示范點進行實際應(yīng)用。結(jié)果表明，通過漏點精確定位、管線查尋、埋沒閥門尋找等方法，不僅能減少開挖面積，降低破路費用，而且可為快速搶修提供強有力的保證。

總之，農(nóng)村集中供水管網(wǎng)漏水檢測工作是一項系統(tǒng)工程，在引進國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，逐步探索總結(jié)適合全省農(nóng)村集中供水管道實際的檢漏技術(shù)，將會有效縮短工程搶修時間、降低管道管網(wǎng)漏耗，并且隨著農(nóng)村集中供水管網(wǎng)管理規(guī)范和技術(shù)的成熟，漏水檢測先進技術(shù)將會得到廣泛應(yīng)用。