城鎮供水管網漏損監測與控制技術及應用

祖威

（北京市自來水集團石景山區自來水有限公司，北京 100043）

0 引言

在居民的生活和城市的發展中，必須要使用水資源，從而使人們的生活更加的有序。當前城市內部建設的時候，供水管網是十分重要的工程項目，對于整個城市的水資源進行合理的調控，從而保證水資源的合理利用，同時保障了民生。但是在供水的時候，管網的漏損現象較多，造成了供水產業的工作負擔和經濟損耗。同時，如果沒有及時的找到漏損的位置，會造成修復效率的減慢，影響了居民的正常用水生活。因此，必須要注重結合新型的技術手段加大對于供水管網的監測力度，提升風險防范能力，提高供水質量。

1 供水管網漏損概念的分析

隨著當前城市建設規模的不斷擴大，保證城市內部居民的用水用電已經成為重要的民生項目。城市內部人口的不斷增多，為供水企業的發展注入了活力，但是一定程度上也帶來了新的挑戰。為了滿足城市內部大規模的用水需求，同時根據各個區域的實際情況合理的進行水資源的調配，避免水資源的過度浪費，當前城市內部建設了供水管網，實現快速、高質量的供水。但是當前，供水管網出現漏損是當前供水企業普遍面臨的一個問題，供水管網在使用的時候會遇到各種因素，導致了管網出現滲漏，不僅會造成水資源的大量浪費，同時也增加了供水企業的負擔。隨著我國人口數量不斷的增多，水體污染現象的持續嚴重，解決供水管網漏水的問題，不僅是供水企業提升實力的關鍵，更是符合我國資源可持續發展的國情。當前，造成漏損現象的原因較多，但是管網漏損不僅僅是指供水管網損壞造成了水資源泄露，更是需要結合計量公式進行測算[1]。漏損量主要是指管網的供水總量與注冊用水量之間的差值，主要由真實漏失水量、計量損失以及其他損失構成，其中，真實漏失量占據最多，主要是指供水管線中的漏點、水箱以及其他供水系統中的實際漏水量，可以說，真實漏失量可以直接反映出水資源的損耗情況，也是管網運行情況的主要體現。當前，城市內部的管網建設規模過大，導致了管理工作更是存在很大的難度，因此必須要認識到水資源的保護，進行管網質量的強化，加大監測力度，減少供水企業每年的漏損量，從而帶動企業健康發展。

2 城鎮供水管網漏損現象出現的原因

2.1 管道材料及接口不結實

城市內部的供水管網的建設規模大，所覆蓋的面積廣，因此管網的建設需要多個管道進行相連，水資源通過管道運送到市的各個地方，可以說管道自身的材料和管道之間的連接質量，直接的決定了是否存在滲漏現象。首先，是管道的材質存在一定的問題，當前我國供水管網建設的時候，所主要使用的管道材料都鋼管、鑄鐵管、塑料管道、鋼筋混凝土管道等，其中，鋼筋是傳統管道建設中所主要使用的材料，受到自身金屬性材質的影響，鋼管使用的時間越長，越容易與土壤中的微生物發生反應，受到較大程度的腐蝕，導致了管網的質量變脆，在進行水資源輸送的時候會出現裂縫，從而出現滲漏現象。鋼筋混凝土雖然不容易發生腐蝕，但是它所使用的混凝土材料硬化之后硬度較大，自身的重量沉，因此多是進行大型的供水管道的建設，鋼筋混凝土由于管道的直徑多大，因此在就那些管道的接口處理的時候存在一定的難度，不能采用焊接技術，而是在管道的連接處使用橡膠圈，從而達到固定的效果。但是橡膠圈時間一長會逐漸的變形最終發生松動，或者是最開始連接的時候存在問題，導致了漏損現象的發生。同時，鋼筋混凝土管道建設需要先進行結構的布局隨后進行灌注，基礎如果沒有打好或者是灌注的方法不對，會造成鋼筋混凝土管道在使用的過程中出現沉降現象，從而出現裂縫漏水。鑄鐵管也是需要用橡膠圈進行相連，因此也是容易出現橡膠老化變形漏損的現象。塑料水管自身的材料形式就較為脆弱，但是具備很強的經濟適用性，同時材質更方便進行焊接等，因此當前在管網建設的時候，塑料管的頻率還是很大的[2]。

2.2 管道口徑造成漏損

在進行管網設計的時候，需要對于所覆蓋地區的建設規模、人口密度、水資源的遠近程度等實際情況進行研究，根據水的流速以及運送量來進行管網口徑的確定，避免水資源運送過多造成浪費。但是當前，由于口徑設計與連接存在失誤，導致的漏損現象也較多，據調查現實，管網口徑相對小的耗損量比口徑大的耗損量多。主要是由于口徑數值較小的管網通常都埋在距離地面較淺的區域，方便隨時進行管網布局的更改。因此受到地面侵害的影響比較大。如果上面是交通路段的話，那么每天都要經受車輛的碾壓，地面荷載力不斷的變大，時間一長，水管會受不住壓力出現破裂或者是破損，從而漏水。同時，由于埋的深度較淺，因此受到地面的溫度影響也較大，當外部溫差過大的時候，也容易使管網熱脹冷縮。當前我國在進行小口徑管網生產的時候，主要是使用鑄鐵管和鋼管進行生產，小口徑管網難以承受大沖擊性的水流，會對鑄鐵管連接處的橡膠圈進行沖擊，或者是直接撞擊管道內壁，從而出現漏損現象。因此必須要針對小口徑管網存在的問題進行改善。

2.3 自然原因

自然原因作為主要的外部因素，是造成管網出現損壞的主要原因。首先，溫度因素的影響。管網主要是在地下進行建設，外部溫度發生變化的時候，直接影響土壤的情況，如外部空氣變冷，氣溫變低的時候，土壤會出現凍結硬化的現象，對于內部的管網進行擠壓，導致破裂。同時，當溫度出現變化的時候，管道自身也會進行一定的收縮，在收縮的時候受軸向拉應力的擠壓，從而發生破裂。其次是外部的壓力因素。在輸送水資源的時候，外部運行的壓力越大，對于水管的壓迫就越多，從而導致泄漏的水量越大。最后，地質因素的影響。管網在地下中，受到地質因素的干擾大，土壤結構中有很多的微生物分子，部分的物質具有一定的腐蝕性，與管道長時間進行接觸，會一點點的腐蝕管網，最后出現漏水現象。同時，如果土壤太過松軟，在長時間的輸水過程中，管道會不斷的下沉，最后出現裂縫甚至是斷裂，也會漏水。

3 城鎮供水管網漏損監測方法

3.1 聲學監測方法

聲學監測法主要是借助物體，如聽音棒，將其放置在管道的閥門等位置，通過對于漏損出水口的位置所傳遞的聲信號，確定漏水的位置。這種監測方式是較為傳統的監測方式，其中所使用的儀器或設備成本便宜，同時操作流程簡便，不需要浪費太多的時間。但是不同于當前的現代化監測技術，聽音棒監測技術的操作方式簡便，因此更是需要借助監測者自身的水平，甚至可以說，監測人員的水平直接的決定了該技術的準確程度。主要是靠監測人員豐富的從業經驗，能夠通過聲信號的收集，利用檢漏儀，將不同位置的聲信號傳遞來的時間差等相關數據發送到檢漏儀主機上，從而根據聲音傳遞的波動和時間進行分析，確定管道漏損的實際位置，主要考驗了人員的經驗。因此在使用的時候一定要做好數據的記錄工作。由于該技術的經濟成本較低，同時監測的結果較為精準，這個方法依然被廣泛的適用于管道監測工作中[3]。

3.2 探地雷達法

探地雷達主要是使用無線電波對于管道進行全面的檢測，通過無線電對于管道進行探測，結合土壤的實際情況，如土壤中的濕度、密實程度等，使無線電波發射情況生成圖像，透過圖像分析準確的找到漏損的位置。探底雷達法對于監測人員的技術水平提出了較高的要求，必須要求人員能夠具備優秀的圖像觀察能力，同時經驗較為豐富，根據圖像和電波信息的整合進行合理的判斷。探地雷達法的監測結果具有準確性較高的優勢，同時電波不具備破壞性，不會對于管道造成損害，在使用該技術的時候受到外界因素的影響較小，具有較強的適用性，尤其是針對土壤中水分較大的地區，也可以進行高效的監測。但是，它也存在著一些局限性，如它耗費的時間過長，在凍土區域進行監測準確率小，應當結合實際情況進行技術的選擇。

3.3 智能球監測法

智能球監測法也具有較高的準確性，它主要是在供水管道中放置智能球，同時連接傳感器，當球體進入管道中的時候，會與管道內部接觸出現噪音，通過傳感器進行噪音信號、強弱程度信息的收集，當智能球途徑或者處于漏損位置的時候，智能球內部的傳感器會發生反應，發出脈沖信號。管道球的大小必須要貼合供水管線的實際口徑，使其能夠正常的在管道內部活動，記錄內壁的全頻段聲波信號，從而監測人員會根據智能球傳遞的信息和脈沖信號的發起位置，進行漏損點的分析[4]。當前，這種監測方法在國外的供水企業監測過程中被使用的多，具有不受管道材質限制的優勢，應當不斷的引進。

3.4 紅外熱成像法

紅外熱成像檢測是當前使用頻率非常高的一項技術手段，借助了現代化的紅外線技術，通過設備進行監測，使結果更有精準性。當供水管網的某處發生了漏損的時候，水資源會進行外泄深入土壤中，導致了受潮土壤的溫度與其他區域土壤的溫度不一致，土壤的土質可能會達到一個飽和的狀態，因此可以利用紅外線熱成像原理，對于管道進行掃描，檢測不同區域內的溫度差異，通過漏點土壤和非漏點土壤之間的差別進行判斷，從而確定滲漏的位置。紅外線熱成像法具有很強的環保性，同時精度高，能夠快速的定位漏損位置。但是，該技術也存在一定的不足，紅外熱成像法主要是根據溫度進行探測，因此它受到溫度的制約較大，當監測環境的溫度上下浮動大的時候，會造成一定的失誤。

4 城鎮供水管網漏損的控制技術

4.1 做好管材選用工作

為了減少漏損現象的發生，提升供水的穩定性，帶動供水企業經濟效益的增強，必須要認識到管道材料的重要性，進行管材的合理選擇。在進行購置的時候，必須要從實際情況出發，如管道鋪設的土壤情況、資金要求等，選擇內部光滑的管道材料，從而在水流經過的時候可以減少阻力的沖擊，保護管道。由于供水存在一定的不確定性，水流、水壓可能會有一定的變化，因此管道材料的選擇考慮水錘的影響，選擇硬度大，承載力強的材料，避免在后期的使用過程中發生變形，或者是直接選擇變形能力好的材料。由于小口徑的管道更容易發生漏損現象，因此應當進行避免使用鋼管等，可以使用塑料管，將塑料管進行加厚，提升管道的質量從而避免裂縫等現象的出現。相關人員還應當了解當前市場的新材料，結合實際情況進行適用，如當前球墨鑄鐵，就具有耐腐蝕的特點，可以被制作成管道用于供水。

4.2 提升接口的質量

為了避免管道的連接處發生漏損，必須要加大管道連接處的質量處理工作。當前供水管道的連接口處大多是橡膠圈，橡膠圈的彈性大，同時具備防水性，由于橡膠的材質特殊，可以避免在后期使用的時候受到腐蝕。供水管道在長時間的使用過程中會出現一定程度的下沉現象，以往通過焊接等方式將接口進行了解，當管道下沉的時候，焊接處會發生斷裂，最終出現滲水。由于橡膠圈的彈力，可以地面沉降帶來的損害。同時，橡膠圈的安裝更加的簡單，具有簡便性。因此，為了提升接口的質量，應當對橡膠圈質量接口進行強化，橡膠會受到溫度的影響出現變形，因此為了使橡膠圈適應溫度的變化，抵御變形的危害，可以每隔一定的距離可以在管道上設置可伸縮的接口，留出彈性空間[5]。

4.3 對于管底土壤進行壓實

管道建設都是在地下，因此土壤的實際情況對于供水管網的質量有著直接的關系。土壤中的水分較多，部分管網建設區域內部的土壤是濕性土壤，管網供水的時候，水的壓力會一直壓著管道，同時由于土質結構松軟，會造成管道的下沉，最后出現斷裂，產生漏損。因此，必須要做好管底的基礎建設。可以結合土壤的實際情況，選擇具有承載力度的黏土或者是砂石，進行鋪墊。在鋪墊前，需要先用設備將土挖出，隨后做好夯實工作，使土壤內部的結構均勻。對于管底中的堅硬物質進行清除，避免管道與其磕碰出現裂縫。在進行清潔和挖土工作之后，應當一層一層的進行鋪設，改善土壤的松軟性質，使土質硬化，從而提升承載力度，避免后期管網供水的時候出現下沉情況。

4.4 加強水表檢測力度

在加強城市供水管道漏損問題的研究上，還應做好水表的檢測工作。由于部分水表的額使用年限較久，零件受損嚴重，可能會出現計量與實際誤差較大的現象，這也會在較大程度上加大漏損現象的發生。因此，相關部門應加大水表的檢測力度，對使用時間較長、功能退化以及誤差較大的水表進行及時地更換。同時，也可以采用智能化的水表，優化監測水平，對于降低漏損現象的發生有著一定的促進作用。

5 結語

當前，城市供水管網的建設質量具有重要的意義，能保障居民的用水生活。供水企業必須要認識到供水管網使用過程中存在的不足，針對漏損的現象進行監測，當出現了問題的時候利用科學的監測手段判斷出滲漏的位置，及時的進行搶修，避免損失的進一步擴大，保證居民的用水質量。同時，供水企業還應當結合科學化的控制手段，針對漏損現象進行防治，提升抗風險能力，帶動供水企業經濟效益的提高。