城市供水管網(wǎng)漏損的原因及其控制

□ 莫金豫

在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，城市供水管網(wǎng)平均漏損率不應(yīng)高于10%，但從目前的實(shí)際情況來(lái)看，我國(guó)許多城市在供水管網(wǎng)漏損率方面都超過(guò)15%。當(dāng)前國(guó)內(nèi)很多供水企業(yè)存在管網(wǎng)漏損率過(guò)高、維護(hù)成本過(guò)高、產(chǎn)銷差率過(guò)高等問(wèn)題，管網(wǎng)漏損問(wèn)題的控制力度不足，已經(jīng)成為約束供水企業(yè)發(fā)展的一大絆腳石。以供水企業(yè)的方向來(lái)分析，提高漏損控制力度是加強(qiáng)內(nèi)部管理力度、控制管網(wǎng)運(yùn)維成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵路徑，也是落實(shí)水資源保護(hù)與優(yōu)化配置、走可持續(xù)發(fā)展路線的戰(zhàn)略方向，因此重點(diǎn)分析管網(wǎng)漏損的成因并進(jìn)行有針對(duì)性的解決，是供水企業(yè)亟須分析探討的方向。

1 ???城市供水管網(wǎng)漏損原因分析

1.1 管材質(zhì)量缺陷

目前越來(lái)越多的新型供水管材進(jìn)入市場(chǎng)，但城市供水有一定特殊性，管網(wǎng)結(jié)構(gòu)的更新改造無(wú)法一蹴而就，很多老舊管材存在諸多質(zhì)量隱患，更換改造存在一定難度。在此之前，水泥管、鍍鋅管等管材的應(yīng)用十分普遍，但這些管材都具有不同方面的缺陷，所以基本無(wú)法正常工作到指定的壽命期限，很容易出現(xiàn)漏損問(wèn)題。其中水泥管通常自重較大，接頭選擇橡膠圈柔性接口，可能出現(xiàn)的隱患較多，如果基礎(chǔ)處理不當(dāng)可能導(dǎo)致地面不均勻沉降、管道位移、漏水等問(wèn)題。鋼筋抗拉強(qiáng)度降低也可能導(dǎo)致水泥管出現(xiàn)裂縫，嚴(yán)重時(shí)還可能出現(xiàn)爆管事故；鑄鐵管通常有兩種連接形式，分別為橡膠圈柔性接口、膨脹水泥剛性接口，其中膨脹水泥剛性接口應(yīng)用較為廣泛，但是長(zhǎng)時(shí)間使用后，可能會(huì)受外部環(huán)境因素影響導(dǎo)致破裂變形。鑄鐵管本身含磷、硫較多，外力不均的情況下可能出現(xiàn)斷裂問(wèn)題。鍍鋅管通常選擇套絲進(jìn)行連接，而鍍層在運(yùn)輸期間容易損傷，若未做好防腐工作，很可能在使用過(guò)程中出現(xiàn)氧化銹蝕等問(wèn)題[1]，因此供水管道已經(jīng)不允許應(yīng)用鍍鋅管。

1.2 施工安裝質(zhì)量問(wèn)題

由于供水管網(wǎng)通常為地下敷設(shè)，若施工安裝期間未能根據(jù)既定的施工標(biāo)準(zhǔn)和圖紙執(zhí)行，那么即便存在質(zhì)量問(wèn)題也難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，其具有一定的隱蔽性，這也為后續(xù)的維保工作增加了難度。管網(wǎng)安裝期間可能存在的問(wèn)題一般分為以下幾種。

1.2.1 安裝前忽略管材質(zhì)量檢查

不管是混凝土管還是金屬管，施工進(jìn)場(chǎng)前都必須進(jìn)行質(zhì)量檢查，避免運(yùn)輸裝卸過(guò)程中出現(xiàn)管材損傷等問(wèn)題，如鑄鐵管在運(yùn)輸裝卸期間的損傷率最大可能達(dá)到10%。而在安裝過(guò)程中，也很少有施工人員進(jìn)行探傷檢查，導(dǎo)致管網(wǎng)存在嚴(yán)重漏損隱患。

1.2.2 管線施工選址不合理

施工管線選址不合理的問(wèn)題常表現(xiàn)在支管施工中，因窄小街巷等施工條件限制，很多施工單位會(huì)選擇一切從簡(jiǎn)的方式避開(kāi)問(wèn)題，將管道沿著溝渠邊鋪設(shè)，導(dǎo)致管道外壁受地面積水、地下污水侵蝕，容易出現(xiàn)大規(guī)模復(fù)式層，管道抗壓能力受到影響，容易出現(xiàn)漏損問(wèn)題。

1.2.3 施工標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行不嚴(yán)

安裝技術(shù)人員綜合素質(zhì)參差不齊，施工期間未能嚴(yán)格遵守施工標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行操作，如安裝前未檢查膠圈接口、未能清理接口承插位置、管槽開(kāi)挖深度不足等，這些都可能導(dǎo)致管網(wǎng)漏損。

1.3 規(guī)劃設(shè)計(jì)不合理

城市人口激增使水資源需求量快速增長(zhǎng)，對(duì)于供水管網(wǎng)也提出了更高的要求，與此同時(shí)原本管網(wǎng)規(guī)劃中存在的問(wèn)題也暴露了出來(lái)。第一，對(duì)城市發(fā)展的預(yù)測(cè)不夠全面，且受到資金等因素影響，管網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)前瞻性不足，一些原有的配水管道在設(shè)計(jì)時(shí)僅考慮到了當(dāng)初的用水規(guī)模，如今則面臨著供水規(guī)模過(guò)小、管道流速過(guò)高等問(wèn)題，容易引發(fā)漏損。第二，供水管道為有壓管道，在一些大管徑的管網(wǎng)中，水流一般為氣水混合的狀態(tài)，部分情況下還會(huì)產(chǎn)生分散氣囊影響水流，也可能受管道中壓力的影響產(chǎn)生水錘現(xiàn)象引發(fā)爆管。在設(shè)計(jì)期間僅考慮了地形問(wèn)題，很多管道沒(méi)有設(shè)計(jì)排氣閥，進(jìn)一步提高了爆管風(fēng)險(xiǎn)。第三，管道伸縮變量認(rèn)知不足。一些金屬管材很容易受溫度影響產(chǎn)生伸縮現(xiàn)象，但供水企業(yè)在新建城區(qū)管道建設(shè)方面沒(méi)能全面考慮環(huán)狀網(wǎng)的需求，僅根據(jù)用水量與供水點(diǎn)距離進(jìn)行設(shè)計(jì)，管網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致運(yùn)行安全難以保障[2]。

2 ??城市供水管網(wǎng)漏損的控制策略

2.1 把控管材及接口選用質(zhì)量

針對(duì)新的給水管道或管道維修工作，需要明確遵循有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行，把握好選材質(zhì)量和接口形式，并積極引進(jìn)先進(jìn)材料。當(dāng)前球墨鑄鐵管便是一種普遍應(yīng)用的優(yōu)質(zhì)管材，管材的強(qiáng)度與延伸性優(yōu)良，且具有抗腐蝕的特點(diǎn)，使用壽命更長(zhǎng)。管材接口可以選擇柔性橡膠圈接口，安裝便利的同時(shí)應(yīng)力釋放效果更好。為了能夠進(jìn)一步提高成本控制效果，可以采用PVC、PE等新型管材，新型管材普遍具有重量輕、抗腐蝕效果好等優(yōu)勢(shì)，為避免剛性接口受溫度影響而產(chǎn)生變化或避免地形沉降導(dǎo)致的接口裂縫，需要盡量選擇柔性接口。

2.2 設(shè)計(jì)與技術(shù)方面嚴(yán)格把關(guān)

科學(xué)的管網(wǎng)設(shè)計(jì)能夠保障管段中水壓、水流量等始終處于合理的參數(shù)范疇之中，同時(shí)讓管網(wǎng)的輸水能力保持在最好的狀態(tài)，避免管道內(nèi)部壓力變化而帶來(lái)的損害，降低漏損率。設(shè)計(jì)過(guò)程中也需要考量管道周邊街道中的車流量負(fù)荷以及各種環(huán)境條件因素，在明確這些因素的出現(xiàn)概率、影響程度的同時(shí)盡量提高參考范圍，利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)建立預(yù)測(cè)模型，為之后的管網(wǎng)運(yùn)維工作提供可靠依據(jù)。城市供水管網(wǎng)在施工期間也要根據(jù)既定的管道安裝標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，控制好施工過(guò)程的質(zhì)量控制措施，為供水管網(wǎng)的運(yùn)行提供可靠依據(jù)，在管道施工中需要重點(diǎn)把控好以下幾點(diǎn)。第一，科學(xué)選擇支管，針對(duì)窄小街巷施工段來(lái)說(shuō)需要規(guī)避溝渠等結(jié)構(gòu)。第二，安裝前需要做好管材的質(zhì)量檢查，根據(jù)施工規(guī)范進(jìn)行使用操作。第三，項(xiàng)目竣工后做好驗(yàn)收資料的審查，施工資料需要存檔備案[3]。

2.3 優(yōu)化漏損檢測(cè)設(shè)備與技術(shù)

根據(jù)其他發(fā)達(dá)國(guó)家的有關(guān)經(jīng)驗(yàn)，城市供水管網(wǎng)漏損檢測(cè)技術(shù)與設(shè)備的更新能夠進(jìn)一步加強(qiáng)漏損控制效果，自20世紀(jì)80年代初代檢漏儀的研發(fā)和推廣至今，檢測(cè)設(shè)備與技術(shù)也有了明顯進(jìn)步，檢漏的精確性大大提高。當(dāng)前市場(chǎng)上多以數(shù)字化檢測(cè)儀、區(qū)域漏水檢測(cè)儀、探地雷達(dá)等設(shè)備為主，我國(guó)近些年也引進(jìn)了許多國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，在檢測(cè)儀表生產(chǎn)與設(shè)計(jì)方面取得了可喜的成就。1994年北大力學(xué)與工程科學(xué)系的唐秀家等人成功開(kāi)發(fā)了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的管道泄漏檢測(cè)設(shè)備，自此之后也有不少國(guó)產(chǎn)的先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備得以開(kāi)發(fā)和推廣，但相較于其他發(fā)達(dá)國(guó)家仍然存在一定距離，所以還需要進(jìn)一步完善和創(chuàng)新[3]。

2.4 優(yōu)化漏損控制方法，建立預(yù)測(cè)模型

目前很多國(guó)家針對(duì)城市供水管網(wǎng)漏損問(wèn)題都選擇了被動(dòng)檢測(cè)法和雷達(dá)檢測(cè)法等技術(shù)手段，國(guó)內(nèi)研究人員在這些領(lǐng)域也進(jìn)行了深入研究，提出了區(qū)域流量監(jiān)測(cè)、升壓檢測(cè)等技術(shù)方向，但目前仍然需要建立并完善技術(shù)團(tuán)隊(duì)，不斷推行先進(jìn)的技術(shù)方法。一些發(fā)達(dá)國(guó)家針對(duì)管網(wǎng)漏損問(wèn)題建立預(yù)測(cè)模型和漏損診斷模型，并對(duì)漏損問(wèn)題和預(yù)測(cè)建模展開(kāi)深入研究，這將為我國(guó)優(yōu)化城市供水管網(wǎng)漏損問(wèn)題控制方法提供經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也是我國(guó)當(dāng)下及今后主要研究的目標(biāo)方向。

2.5 提高管理性方法的應(yīng)用

第一，提高重點(diǎn)用水單元的控制力度。在漏損控制過(guò)程中，需要將主動(dòng)防控和被動(dòng)維修進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，尤其是一些“用水大戶”企業(yè)，有必要構(gòu)建完備的漏損防控機(jī)制，在檢測(cè)水表異常的同時(shí)選擇水平衡檢測(cè)技術(shù)，找出可能存在的“兩趟管”現(xiàn)象。第二，完善用水統(tǒng)計(jì)機(jī)制，規(guī)避系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差帶來(lái)的額外成本問(wèn)題，構(gòu)建合理的統(tǒng)計(jì)體系，避免用水統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)漏項(xiàng)、錯(cuò)項(xiàng)等問(wèn)題，控制供水管道漏損率。水計(jì)量器也需要盡量引進(jìn)先進(jìn)產(chǎn)品，確保計(jì)量結(jié)果的精確性，針對(duì)一些無(wú)償用水行為可以建立合理的計(jì)量機(jī)制，比如消防栓上安裝計(jì)量水表，為灑水車的取水進(jìn)行指引等。第三，對(duì)供水稽查制度進(jìn)行改進(jìn)，比如違規(guī)用水或拖欠水費(fèi)的現(xiàn)象會(huì)對(duì)供水企業(yè)帶來(lái)一定影響，甚至可能造成管網(wǎng)漏損，因此需要和執(zhí)法部門進(jìn)行協(xié)調(diào)，避免違規(guī)行為出現(xiàn)的同時(shí)加大警示力度[5]。

2.6 老舊城區(qū)供水管網(wǎng)改造

針對(duì)老舊城區(qū)供水管道改造工程，需要委派經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員來(lái)執(zhí)行工程計(jì)劃，提前做好前期的準(zhǔn)備工作，包括工程規(guī)劃和技術(shù)論證等；針對(duì)改造工程期間可能存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，制訂供水管道改造方案與城市供水中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，提高供水服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)降低老舊城區(qū)供水管網(wǎng)存在的安全隱患[6]。改造工程需要根據(jù)企業(yè)、小區(qū)等區(qū)位人口分布特征，以及周邊自然環(huán)境特性作為中心，合理規(guī)劃管網(wǎng)布局，科學(xué)推進(jìn)改造分區(qū)，不僅要明確改造工程的重點(diǎn)，還要做好分批次改造的實(shí)施規(guī)劃。

3 ??結(jié)語(yǔ)

很多城市供水管道存在漏損率高的問(wèn)題，對(duì)于供水企業(yè)不管是從短期的經(jīng)濟(jì)效益還是從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)而言都是極為不利的，所以在管網(wǎng)維護(hù)管理中，需要明確漏損問(wèn)題形成的原因，針對(duì)其成因采取有效的措施，做好事前的預(yù)防和事后的補(bǔ)救。