農村集中供水工程管道漏點檢測技術綜述

李海軍

（山西省水利水電科學研究院，山西 太原 030002）

1 管道檢漏的重要性

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

要保證工程正常運轉，工程質量是關鍵，而管道漏水便是問題之一，因此工程管道漏點檢測技術被加以重視。由于農村集中供水工程沿途地形復雜、輸水管線長，管道附屬建筑物少、間隔距離長，管道鋪設采用直埋方式長期埋設地下，隨著時間的推移，遭到不同土質侵蝕、地質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。調查資料表明，我國供水管網的漏損率平均達20%，有些地方供水管網漏損率高達40%左右。由于供水管網漏損嚴重，使有效供水量減小，供水成本增加，影響農村人畜飲水工程正常供水并造成水資源浪費。另外有的供水管網穿越鐵路、高速公路，如果管道漏點不能及時發現和修復，將會出現道路損壞和安全問題，造成巨大的經濟損失。

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確定位的多功能集成科技設備進行漏水檢測并修復，有效縮短了管道漏水修復時間，降低了管道修復費用，提高了供水可靠度。根據山西省農村飲水工程特點，引進國外先進的管道漏點檢測設備及技術，在地下管道漏水冒出地面前，采用各種檢測設備主動查找地下管道漏水，及時進行修復，有效解決農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

供水管道發生漏水時，泄漏點的水與漏口發生摩擦，與周邊管道填充介質撞擊，產生在一定頻率下的振動，因此產生漏水聲波。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，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傳播，可以在管道上安裝的閘門、排氣閥等管道暴露點監測到漏水聲波。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發生碰撞產生的聲波，即為水頭撞擊聲波，其通過不同介質以漏斗型擴散，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擾動或帶動管道周圍填充介質（如土粒、沙粒等）相互摩擦、碰撞、移動產生的聲波，即填充物摩擦聲，其聲波頻率較低，用機械聽漏設備在泄漏點附近可聽測到，為漏點最終確認提供可靠依據。

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，產生在一定頻率范圍的漏水聲波，由填充介質、管道向地面傳播。一般采用探測漏水點的漏水聲法來檢測供水管網中的漏水點，本文采用的檢漏設備就是通過捕捉這三種聲音對漏點進行精確定位。

3 測試技術和方法

3.1 分區域檢漏法

分區域檢漏法是把供水管網劃分為多個可計量區域，以便對每個區域進行流量測量，找出夜間最小流量來判定是否漏水。其檢漏技術方法主要是在分區計量區域內的進水管段安裝電磁壓力流量計，實時監測該區的流量和壓力，監測數據通過數據記錄儀進行記錄，并通過紅外讀取或遠傳到控制中心的計算機，根據所測數據對區域內漏損情況做出漏損評估。該方法可長期監測，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；可系統進行測試、分析管網狀況；對所監測區域用水狀況進行評估，可發現漏水的早期跡象。

3.2 供水管網的區域定位法

供水管網的區域定位是一種新型的、先進的供水管網漏損監測方法，采用噪音原理進行滲漏預警，也稱滲漏預警系統，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。當管道發生漏水時，在泄漏點產生一定頻率的漏水聲波，并沿管道呈漏斗型向外傳播。該系統可在閥門、水表等供水管道附屬構筑物上監測到聲波，通過無線電和噪聲記錄模式進行數據處理和下載，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并傳輸到主機或PC機，使用戶能及時發現管道是否存在滲漏或大的泄漏，起到檢漏和預警的作用，從而降低爆管幾率和供水安全事故的發生。該系統可用于“開車巡檢”，也可固定安裝在管網中。監測時，首先對檢測設備探頭進行調試設置，然后把探頭按操作規程安裝在管線上，探頭將按預定設置要求對管線的漏水聲波進行監測并記錄儲存，同時按設置時間進行數據處理和下載，并將下載成功的數據及時存盤、分析。該方法可一次完成區域管網漏水狀況的測試與漏水報警，可降低管網巡檢人員的工作強度，提高管道漏點檢測效率。

3.3 管網漏點精確定位法

漏點精確定位法包括聽音法、相關法，采用的儀器主要有聽漏儀、聽漏棒、相關儀等。主要是預警漏點或聽到漏點信息后，將應用這些設備精確定出漏點位置，以便開挖、修復管道。

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面聽音兩種。閥栓聽音法是用聽漏儀或其他聽漏設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生的漏水聲波，據此確定管道漏水點、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面聽音法是根據預定位方法確定管道漏水點后，用電子設備放大聽漏儀在地面監聽地下管道的漏水聲波，并進行精確定位。

相關法是應用多探頭相關儀進行管道破損漏水聲波的精確位置，從而確定漏水點。主要根據漏口處產生漏水聲波，并沿管道向外傳播，當把檢測設備放在管道或連件上時，相關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，適用于環境復雜、管道埋設太深或不適宜用地面聽漏法的區域。用相關儀可快速準確地測出地下管道破損點的精確位置，對檢漏人員的技術經驗要求很少，可直接在主機上標出漏水點位置；測試面積大，只需一次測試就能完成預定位和精定位；要求管道壓強大于0.2 MPa，管長約100~200 m。

4 應用前景

為解決全省農村集中供水工程長距離輸水管道漏水檢測難度大的問題，山西省水科院根據水利部“948”計劃，引進英國豪邁公司管道漏點檢測定位技術和設備，采用不開挖管道進行漏水點檢測和準確定位。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用。結果表明，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，農村集中供水管網漏水檢測工作是一項系統工程，在引進國外先進技術的基礎上，逐步探索總結適合全省農村集中供水管道實際的檢漏技術，將會有效縮短工程搶修時間、降低管道管網漏耗，并且隨著農村集中供水管網管理規范和技術的成熟，漏水檢測先進技術將會得到廣泛應用。