試論自來水管網的檢漏技術

毛嘉榮

摘 要：近年來城市建設發展對水資源要求越來越高，這也使得自來水管網運行面臨巨大壓力，出現諸多問題。例如目前比較常見的管漏就是自來水給排水管道中主要病害之一，它不但造成了大量的水資源浪費，也為城市社會發展建設與居民生活帶來困擾阻礙。文章主要基于自來水管網漏損特性，介紹了多種基于檢漏技術及其相關應用要點。

關鍵詞：自來水管網；漏損；儀器檢漏；技術應用

中圖分類號：TV674 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）22-0040-02

我國當前水資源浪費現象嚴重，它已經深刻影響到國家經濟的向前發展。為了最大程度限制水資源浪費，我國也在近年來大力推行自來水管網檢漏技術，希望通過對給排水管道、自來水管線的嚴格控制來有效節約水資源，節約自來水管網管理成本。同時也希望創新自來水資源管理技術，為國家未來水資源發展奠定扎實技術基礎。

1 自來水管網的漏損特性分析

自來水管網存在漏洞在近年來我國各個城市地區已經屢見不鮮，其管網漏損會持續發生，導致漏失總水量伴隨漏失時間的延續而不斷增大。必須對其漏損點進行及時準確定位，并采取相應的修復技術措施。在我國，地下自來水管網漏損不易被人發現，嚴重時可持續數月甚至數年，所以說對城市地下自來水管網的漏損狀況監控、發現與定位修復更加重要，如圖1。

如圖1所示，它表示了自來水管網漏損失水量與時間之間的動態函數關系。其中發現代表了發現管網漏損存在所需要的時間；定位代表準確定位漏損點所需要的時間；維修表示對漏損點實施維修所需要的時間。這種變化對于城市自來水管網給排水效率影響非常之大，如果不及時發現并進行定位修復可能會導致大量自來水資源白白流失，所以必須提高對自來水管網的檢漏技術水平[1]。

2 自來水管網的儀器檢漏技術類型及與技術應用分析

2.1 檢漏技術應用概述

儀器檢漏技術是針對自來水管網中給排水管道、原水管線等等最為重要的技術體系之一，它融入了更多現代化科技元素，主要對管網管道中的漏水聲及自來水所發出聲音的聲波與反射波進行偵測判斷，最終定位漏損點位置。這種儀器檢漏技術非常適合于我國當前在自來水管網中所采用的鑄鐵、球墨鑄鐵、鋼管、塑料以及預應力混凝土等材料。考慮到目前我國許多個人家用給排水管道所采用的都是塑料管材，客觀講由于塑料管材的聲音信號衰減較快，所以它又為自來水管網的檢漏工作帶來全新技術挑戰。

檢漏技術主要針對自來水管網進行物理漏損控制，具體來講就是根據管網漏水冒出管道時間來再劃分為主動檢漏法與被動檢漏法。儀器檢漏所采用的檢漏控制技術為主動檢漏。

2.2 儀器檢漏技術的基本類型與具體應用

2.2.1 音聽法

音聽法還分為閥栓音聽法、鉆孔音聽法與地面音聽法等等，無論是哪一種音聽法其所采用的核心設備都包括了聽漏棒與電子放大聽漏儀。

首先說聽漏棒，聽漏棒也是音聽法中最早存在的檢漏儀器，它的整體架構相對簡單，通過尖頭金屬棒與接聽頭部來進行音聽聽漏。在對給排水管道的漏損聽漏定位過程中，它就主要負責查聽管件、自來水管網的建筑入戶接口以及消火栓位置。從功能上來看，聽漏棒并沒有特殊的聲音增強功能，它會受到外界噪聲直接干擾影響，如果僅僅通過它來確定管道漏損點可能存在一定難度。

為了解決聽漏棒抗干擾能力差的問題，可以為其配備電子放大聽漏儀。該聽漏儀主要由耳機、傳感器與電子放大器所組成，它相比于聽漏棒更加先進，能夠利用傳感器來轉化地面震動聲，將其轉化為儀器可判斷的音頻電壓輸出，再通過電子放大功能將音頻傳達到耳機部位。它在檢漏過程中可以配合聽漏棒一起使用，主要是確定給排水管道漏水管段的漏損點，做到精確定位。雖然說電子放大聽漏儀在抗干擾能力方面比聽漏棒更強，但一般技術人員也會選擇在夜間操作兩設備進行管道漏損配合檢測，此時能夠更準確捕捉漏水聲信號位置。

2.2.2 探地雷達法

地表雷達是日本在上世紀80年代所發明的探測儀器，它利用無線電波對自來水管網漏水狀況進行詳細探查，通過圖像來顯示給排水管道實際運作狀況，同時顯示漏水孔周圍實際狀況。該探地雷達在技術表現方面具有一定優越性，它能夠實現漏水點精確定位，而且表達直觀。不過它的缺陷是一次性可搜索范圍過小，需要配合漏水檢測儀器來共同使用。

以塑料給排水管道檢漏工作為例，可以將傳感器設置在給排水管道外部位置，再通過探地雷達的電磁波輻射來掃描整個自來水管網，此時探地雷達會實施捕捉電磁波回波圖形信息，技術人員通過數字仿真操作來辨識這些所掃描到的雷達圖像，再根據圖像數據信息來確定漏點具體位置。這樣就極大程度規避了塑料管材給排水管道在聲音信號衰減劣勢，所以探地雷達法在現在以塑料管材為主的建筑自來水管網中應用較為廣泛[2]。

2.2.3 相關檢漏法

相關檢漏法主要圍繞以金屬管道為材料的自來水管網展開，這種檢漏法在抗外界噪聲方面表現出極強能力。如果管道漏水，其漏水周圍區域都會產生漏水聲波，這種聲波會沿著給排水管道逐漸向遠處傳播。

在相關檢漏法中通過相關儀主機接收來自于給排水管段的漏水點位置。因為金屬制給排水管道在存在漏水點后其漏水聲會以一定速度在管段中向兩側快速傳播，根據圖示其漏水聲會先傳到左側最近的A點，然后再傳到右側相對偏遠的B點，這種聲音傳播現象就叫做時間延時傳播。這里要利用到相關儀主機中的相關儀分析技術來首先確定這一時間差，并逐漸圖例計算出管段漏水點具體位置。以下給出漏點距離相關儀傳感器的距離計算公式：

上述計算公式中Lx就代表了漏點距傳感器A的實際距離，D代表相關儀的兩個傳感器在給排水管道中的相互距離，V代表聲波在給排水管道中的傳播速度（此處要同時考慮給排水管道的管徑與管材因素），Td代表漏水聲波到達兩個傳感器的延遲時間。

目前我國也針對自來水管網采用了新型相關儀儀器，它集合了漏水預定位技術與精確定位技術，是典型的多探頭相關檢漏儀，可以在同一時間內同時、多次檢測同一漏點，做到對管道漏損的全面精確定位[3]。

2.2.4 爆管預警系統

爆管預警系統的開發原理是基于水錘對管道爆管所造成的傷害所研發的，一般來說城市自來水管網都會存才水錘現象，它能夠對所監測管道進行爆管預防。當給排水管道在水泵啟動關閉時會存在一定的高速水壓現象，它能夠在0.001s以內為管路帶來超出常規壓力4～10倍的巨大壓力，稱之為正壓（負壓）突波，它也是造成自來水管網破裂的關鍵原因。而在面對如此突然的破壞，普通壓力感測指示儀與控制器等等設備是無法在0001s極短時間內感測并記錄該高速水錘壓力信號的。此時就要采用可感測0.0001s的壓力感測元件，配合爆管預警系統、計算機軟件來組合形成感測記錄裝置，對給排水管網漏損進行持續不間斷監測，做到即時測量并記錄高速水錘壓力，并第一時間定位漏損點位置。

3 結束語

總而言之，針對城市自來水管網的檢漏技術還有很多，目前我國還研究了針對自來水管網區塊化與建模化的漏損點檢測技術，并取得了一定的技術檢測成效。在未來，還要深入研究并拓展這些技術內容，以應對越來越復雜的自來水管網漏水狀況，保證城鄉人們用水效益，并間接提高社會發展經濟效益。

參考文獻：

[1]陳耀.關于自來水管網的檢漏技術的分析[J].城市建設理論研究（電子版），2015，5（26）：544-545.

[2]王海霞.自來水地下供水管網泄露的原因及檢測方法[J].城市建設理論研究（電子版），2015，5（12）：6868-6869.

[3]沈志云，張曉東，沈旭，等.供水管網漏損控制研究[J].城鎮供水，2013（3）：73-77.