關于提升供水管網建設質量以改善管網漏損率的思考

文／郜炳凱 中國水務投資有限公司 北京 100053

引言：

城市供水系統直接影響人們的日常生活和生產，供水系統的正常運行可以為城市供水。然而，在目前作為重要供水渠道的供水系統中，供水管網漏水并不少見。在相關數據摘要中，我國供水管道泄漏不僅對城市居民的日常生活造成了負面影響，也給相關供水企業造成了嚴重的經濟損失。因此，必須重視相關維修研究。

1、供水管網漏損原因分析

1.1 管材質量缺陷

目前，越來越多的新水管進入市場，但城市供水具有一定的特殊性，管網結構改造不可能一蹴而就。許多舊管道有很多質量隱患，更換起來比較困難。在此之前，水泥、鍍鋅等管道被廣泛使用，但都有其他缺陷，在規定的使用壽命之前基本無法正常工作，容易發生泄漏。地基處理不當會導致地面沉降不平衡、管道移動、漏水等問題。鋼筋抗拉強度的降低會導致水泥管道開裂，嚴重時會發生爆炸事故。鑄鐵管通常有兩種連接形式:橡膠圈柔性連接和膨脹水泥剛性連接。其中膨脹水泥剛性連接應用廣泛，但長期使用后，外部環境因素會導致開裂。鑄鐵管本身含有更多的磷和硫，并可能在外力不均勻時破裂。鍍鋅管道通常用鎧裝連接，但在運輸過程中容易損壞涂層。如果防腐工作做得不好，在使用過程中可能會出現氧化、腐蝕等問題。因此，水管中不允許使用鍍鋅管。

1.2 施工方式存在問題

供水管網為地下設施，大部分管道埋在地下。如不嚴格按照有關規定施工，將存在短時間內難以暴露的隱患。具體表現為:（1）在管道設計中，由于道路空間限制，管道未正確截斷以減少設計難度，從而給管道帶來嚴重的安全風險；（2）在路邊溝渠中鋪設管道。在這種情況下，由于水中余氯的侵蝕，管道內壁不斷變薄，管道外壁也受到水的侵蝕。同時，將受到地表和地下污水滲透的腐蝕，導致管道腐蝕面積增加，導致管道應力能力逐漸降低，泄漏量逐漸減少。與污水管道相鄰的供水管道發生泄漏時，泄漏的水主要進入污水管道，難以及時檢測；（3）施工前未進行嚴格的管道質量檢查。無論是哪根管子，進入現場前都要經過很多裝卸和運輸，容易損壞。例如，鑄鐵管開裂或被防腐涂層損壞，水泥管因碰撞而破裂或被接頭損壞。管道安裝過程中，現場施工人員對管道接頭基本不進行檢測和過濾，導致新安裝的管道可能發生泄漏；（4）建筑工程是非規范驅動的。例如，安裝前不檢查橡膠環接頭，導致一些孔位置不正確，清洗工作不正常；石棉與膨脹水泥之間的表面填充不足，支撐不均勻、不穩定或不足；（5）地基加固不當，回填層壓實不夠，管道關鍵部位未用混凝土加固等。

1.3 供水管網的使用以及維護存在問題

城市供水管道一般鋪設在地下，維護過程復雜，管網現有問題無法及時發現和維護。因此，只有在出現嚴重后果后，問題才能得到解決。另外，在供水管網的應用中，地下管線的復雜性會受到其他管網的影響，從而導致漏水。

1.4 規劃設計不合理

隨著城市人口的激增，對水資源的需求迅速增長，對供水網絡的要求也越來越高。同時，揭示了現有網絡計劃的問題：首先，城市發展預測不完整，受資金等因素的影響，管網規劃建設不到位。一些現有的排水管在設計時只考慮現有的用水者，但是現在太小了，管道流速太高了，容易發生滲漏；第二，供水管道是壓力管道。在一些大直徑網絡中，水流通常處于機頭的混合狀態。在某些情況下，分散的氣囊會影響水流，管道中的壓力也會產生引發爆炸的錘擊。設計時只考慮地形問題，許多管道不設計排氣閥，導致爆管危險進一步增加；第三，對管道膨脹變量理解不夠。部分金屬管道易受溫度影響，但供水企業在新建城市管道時沒有充分考慮環網的需求，僅根據水量和供水點之間的距離進行設計。管網設計不合理，運行安全難以保證。

2、供水管網漏損控制的意義

（1）城市水的路徑。隨著城市化進程的推進，我們城鎮的自來水供應增加，公共供水供應也在增加。城市水管漏水率有所下降，但全國各地區的控制損失不平衡。在許多城市，水管的損失率較高，東北部分地區的損失率超過20%。在一些城市，城市供水矛盾，排污率很高。遏制水源地是實現“水供應、具體地點的住區、水生產”的重要舉措，這對緩解城市用水需求的緊張局勢和提高城市用水效率至關重要；（2）城市供水安全。在一些城市，50 歲以上或較低的線路仍在使用，供水網絡問題越來越明顯。管網會老化、嚴重損壞，并且會在管網內產生許多線種設定和人工因素。當污垢和生物標本落入不穩定的反應中，容易導致“黃水”和“紅水”，影響供水。另一方面，管道壁上附著了大量管道，從而減少了管網的輸水量，增加了用水量，增加了“爆炸風險”。城市電網改造不僅減少滲漏，而且提高城市供水的穩定性，減少用水量，保護城市供水；（3）城市優質供水的關鍵環節。水管中的擾動控制是一種系統設計，由設備更新、分區測量、供水系統優化方案、供水網絡的建立、機械優化等組成。該系統為了彌補水管的不足，優化城市水循環，建立完善的城市供水系統、先進的城市供水系統和高度平衡的供水系統，從而促進城市優質供水的發展。

3、提升建設質量改善管網漏損的思考

3.1 深化設計

供水管網需要與城市總體規劃進行有效整合，通盤考慮全局綜合系統設計，才能有效避免施工過程中的圖質量差、二次變更，減少臨時修改路由或增加彎頭造成的接口數量增加，降低漏點隱患。首先要充分對城市規劃和區域發展情況進行總體把控，應以區域總體規劃、城市總體規劃和鎮總體規劃為依據，應與水資源規劃、水污染防治規劃、生態環境保護規劃和防災規劃等相協調。還要對建設項目所在地進行詳細考察，做好地質勘察，了解水文地質條件、地下水源以及其生態環境等情況。其次為確保設計可行性，需要和有關建設管理部門進行溝通協調，如各市委辦局及其燃氣、電信、交通、熱力、綠化等各產權單位。盡最大限度做到管線布局和設計合理。同時了解拆遷進展及難度等問題。提前模擬施工實施，利用計算機將抽象設計進行展示，及時發現設計漏項及可優化環節。總之設計人員除嚴格執行規范標準設計外，還應更好的將理論聯系實際。

3.2 嚴格把關材料質量與施工過程

重視供水工程管網改造及維修等工作，采取科學的方案，做好相應的規劃，確保材料的選擇符合標準，并且嚴格把控施工過程。管網更新改造與維修的時候，使用的管材必須符合國家的相關規定與要求，要選擇質量過硬的產品，安裝的時候要根據相應的操作規范進行。完善基本的管線工程更新及驗收制度，對材料和施工質量的不合格情況進行嚴格審查，及時優化供水工程管網建設。有計劃地對管網進行更新改造是控制漏損的有效措施之一，主要包括3 種方法：第一，拆除舊管敷設新管；第二，在大管內套口徑較小的管道；第三，對舊管進行刮管涂襯。在實際操作過程中，相關人員結合實際情況進行技術手段的選擇與應用，具體案例具體分析。其中用水泥砂漿對管道內壁進行噴涂是最經濟的方法。如灰口鑄鐵管用水泥砂漿噴涂后除了能避免管道內壁結垢和管道內出現黃水現象外，還可延長其使用壽命。鋼管出現部分破損時，工作人員需要對其實際強度進行判斷，當內部的強度可以達到使用的情況下，還可以在內部噴灑混凝土漿料，可以很好的堵住由于腐蝕造成的細小泄漏，從而避免管線的進一步侵蝕，這對我國可持續發展也會產生積極的促進作用。

3.3 采用分區管控、定期檢測和維護

管理具有測量區域、壓力區域和控制區域組合概念的區域。第一部分是測量區(DMA)，有小、中、大三個尺度，相應的家庭數量少于1000，1000-3000，3000-5000。通過區域測量，通過測量數據，可以直觀地確定及時檢測到管子爆炸和泄漏的位置，然后及時有效地修復和修復缺失的位置。在壓力分割的情況下，總用水量、總產量、總損失在年終統計中總是很容易獲得和整合的，更直觀。但是，將街區的位置區域分為多個部分，很難收集和記錄具體的水文學信息。每一集都受到壓力。因此，城市地形知識和所有地區的局部供水可以有效地緩解整個管網的水壓。最后是控制部分。面積管理的最佳方法是通過鐵路、道路等一系列自然地理條件或邊界符號劃分地塊，從而簡化小地塊面積管理的困難。監測、持續實時監測聽地面聲音，比較觀察管網漏水的老方法。雖然還在使用，但缺點也很明顯。噪音對他影響很大。一般來說，夜深人靜的時候，負責人可以進行檢查，反饋信息有限，效率很低。儀器的準確性和技術人員的工作能力對監測結果有重要影響。隨著新的智能技術的發展，古代聽力測試被廢棄了。自動化管道網絡可以通過發射電磁波或水分子的管道內部的金屬布線，甚至移動微型機器人等新發明進行實時監控，但目前成本更高，更難獲得。但是隨著高科技的現代化，管網泄漏的智能檢測和控制技術將越來越成熟。智能電網泄漏檢測的長期效益非常顯著，大大減少了損失。通過管網數據的智能預測，徑流預測包括遺傳算法、螞蟻算法、替代貝葉斯公式、神經網絡理論等多種算法公式。不斷分析數據，并提供泄漏概率預測報告。在重大泄漏發生之前，及時進行維護和修理。通過更智能的管理減少人工技術的錯誤，通過大數據探索規律。

3.4 嚴格控制施工質量

（1）選擇相應的支管，并盡可能使用間隙；（2）下水道應盡可能遠離排水溝；（3）安裝前仔細檢查管道的質量。使用球墨鑄鐵時，您可以執行以下操作:觀察、敲門、聆聽和判斷聲音是否合適；（4）施工嚴格按照有關標準進行。想像一個圓珠筆的例子，每次連接時都會檢查橡皮環并確保它的完整性。橡膠環應安裝在密封孔中，插頭插座必須正確，旋轉角度必須正確。重要元件，例如擋板、彎管等。用混凝土固定；（5）填縫基礎還必須按照規定進行，以便填縫基礎保持平整。多層充填、堆疊列印品質、低于95%壓縮；（6）管溝回填工程中不得野蠻使用機械設備。根據規范要求，0.7m 管道底部和頂部采用人工回填，其他回填采用機器回填。但是，兩邊同時，樓層高度不能超過0.2m，管道頂部以上0.4m 范圍內的土不能機械夯實，管道損壞，防止滲漏。

3.5 提高管理性方法的應用

第一，改善主要用水單位的控制。在泄漏控制過程中，要將主動預防和被動維護有機結合起來。尤其是在一些“龍須臺”企業中。要建立完整的漏電保護機制，在檢測水位表異常的同時，選擇水平平衡檢測技術，發現可能發生的“兩個管道跳閘”現象。其次，完善用水量統計機制，防止系統誤差和隨機誤差造成的額外成本，建立合理的統計體系，防止用水量統計的泄漏和誤航問題，控制供水管道的泄漏率。數量計也要盡量引進先進產品，保證測量結果的準確性。對于一些無償用水行為，可以建立合理的測量機制，例如在消火栓上安裝計量計，引導灑水裝置。第三，改善供水巡邏制度(如違反水或拖欠水費等)會對供水企業產生一定影響，甚至會導致輸電網泄漏。因此，要與執法機關協調，避免違法行為，提高警告力度。

3.6 開展專業培訓活動，建立供水管網地理信息系統

對于相關的人員，應該做好科學的培訓和指導，尤其是管道維護人員，更應該接受專業的作業培訓和技能培訓等，使得管道搶修的基本質量明顯提升，還可加快維修速度。對此相關企業需要重視人員培訓工作，定期開展專業技能培訓，促使工作人員專業水平得到提高。同時城市漏損率較高原因有許多種，其中以設備、積水水平落后與投入不足為主要原因，因此為了能夠改善這一現狀，需要不斷提高工作人員專業水平，并加強先進設備投入力度，合理應用先進技術，例如GPRS 與GIS 技術，實現整個城市供水管網實時監測控制，從而可以在短時間內發現供水管網問題，防止爆管現象發生，防患于未然。

4、管網漏損檢測方法

4.1 音聽法

音聽法是目前管網中常用的泄漏檢測方法，分為閥門監聽和地面監聽。技術人員使用監聽器和電子放大監聽器，檢測閥門、火災探測器和管道暴露中管道泄漏引起的泄漏聲音。該方法設備簡單，效果好，性價比高。缺點是環境噪音對清法的影響很大，很大程度上取決于工作人員的經驗。

4.2 紅外光譜(I R)法

當機體表面溫度大于零度時，電磁波就會發射，電磁波輻射和波長分布的特性隨溫度變化。管道泄漏時泄漏區域的溫度也會發生變化。使用紅外接口熱成像方法確定溫度變化，以確定管網中的泄漏點。本文研究了不同條件下紅外光譜實際檢測泄漏的效率。除了其他三個地點的天氣和照明條件的影響外，還考慮到鄰近污水管道的存在和紅外攝像機的移動對泄漏效率的影響。此方法不需要挖方，且簡單，但由于天氣、土壤和道路條件，并非所有城市都提供此方法。

4.3 相關儀法

該方法基于利用消聲器技術檢測管網泄漏流量。該原理是，當泄漏的液體通過通道速度傳輸的管道泄漏時產生聲信號，安裝在通道外墻其他地方的聲傳感器可以接收聲信號。泄漏的確切位置是通過兩個傳感器之間的管道距離和兩個聲信號之間的時間差計算出來的。由于此方法對環境噪聲影響很大，因此作者可以通過使用直通濾鏡消除噪聲效果來獲得更好的效果。該方法具有檢測精度高、定位精度高的優點，但必須從打開的管道中檢索。

4.4 智能球

Smart Ball 是加拿大采購科技公司開發的消聲器。機箱內裝有電源、聲傳感器、旋轉傳感器和脈沖發生器，安裝在彈殼上裝有泡沫塑料子彈，以減少在移動過程中與通道壁碰撞引起的聲波。智能球的基本缺陷在于，智能球在網絡上的位置是由超聲參考接收機在流過脈沖發生器時接收超聲波信號的時間決定的。同時，智能球中的聲學傳感器接收泄漏產生的聲波信號。當一個智能球從遠處到達泄漏點時，噪聲信號也弱到強。

4.5 數據驅動方法

采用數據驅動模型識別泄漏的過程是提取大量水力數據和非泄漏數據，然后進行統計分析和評估。然后，您可以使用反饋信息確定當管網中的管道泄漏或分解時監視數據的規則特征。存在監視特征時爆炸是可疑的。描述了矢量設備在供水系統時間序列分析中的應用。通過對壓力和流量數據進行調查和分析，您可以在線監控傳感器損壞、管道泄漏、管道炸彈等情況。對于大型復雜的管網，這是當前建模方法中最精確的方法。但是，如果該方法不將液壓模型解釋為數據證明，而只依賴于數理統計模型，則與實際液壓情況可能有很大差異。

結語：

措施的實施直接取決于自來水管故障控制策略的制定。所有員工都了解泄漏的組成部分和數量，并知道流程的進一步發展可以減少泄漏，從而為公司帶來巨大的潛在利益。在明確的業務目標和準則指導下，有針對性地制定科學可行的控制戰略，包括技術和行政行為，是供水企業深入控制水管波動率從而改善企業管理的指導工具。