淺析控制城市供水管網漏損的意義和探測方法

何天平

（敦煌市水利事務中心，甘肅 酒泉 736200）

敦煌區域深居內陸，年均降雨量39.9mm，年均蒸發量高達2486mm，日照時間長，四季多風，冬季寒冷，夏季炎熱，晝夜溫差較大，屬典型的大陸性氣候。由南向北3 個盆地分別為高寒半干旱區、溫涼干旱區和溫暖干旱區；多年平均氣溫3.9 ～9.3℃，降水量39.9 ～176mm，年蒸發量1228 ～2495mm，干旱指數7 ～42；區內無霜期平均為150d，冰凍期為11 月～次年3 月，最大凍土深1.44 ～1.78m；區內常年多東風和西風，春季風速最大。該地區目前供水管網漏損已經成為城市供水系統所面臨的一大難題，在對城市供水管理過程中，為了降低由于管網漏損產生的資源損失，管理人員首先應當明確導致管網漏損的原因，清楚地認識到控制城市供水管網漏損的重要意義，并借助各類先進技術做好漏損管網的檢測維護工作。

1 相關背景概述

2013 年，敦煌市水務局委托甘肅省水利水電勘測設計研究院開展《敦煌市城市地下水源地置換工程可行性研究》相關工作。2013 年7 月，省水電院編制完成了《敦煌市城市地下水源地置換工程可行性研究報告》，省水利廳和發改委于2013 年10 月對該可研報告進行了審查。由于原所選凈水廠廠址及城市管線附近諸多位置被占用，2015 年10 月，省水電院對水廠及線路進行了補充勘測工作，于2017 年2 月修改完成了《敦煌市城市地下水源地置換工程可行性研究報告》，以下簡稱《可研報告》。2017 年2 月，受敦煌市水資源合理利用與生態保護工程建設項目部委托，我院開始編制《敦煌市城市地下水源地置換工程水資源論證報告書》（以下簡稱《水資源論證報告書》）。

2 可行性分析與具體建設內容

依據最新修編的《可研報告》，本工程的主要任務是對敦煌市除陽關鎮和黃渠鄉以外的七個鄉（鎮）——沙洲鎮、七里鎮、莫高鎮、月牙泉鎮、轉渠口鎮、肅州鎮和郭家堡鄉的城鄉生活、三產的地下水源進行置換，形成了以黨河水庫地表水為主水源、以地下水為補充的地表-地下聯合供水的水源格局，使地下水得以休養生息，敦煌市地下水位進一步得以恢復，改善了鳴沙山月牙泉泉域萎縮，地下水位下降等一系列區域生態環境問題。

工程總體布置：本工程位于敦煌市西南，工程從黨河水庫輸水發電洞末端有壓取水，其后接沉沙池，原水經沉沙池沉淀處理后接入長15.905km 的φ800mm 螺旋鋼管，自壓輸水至位于敦煌市天河商砼站東北側的擬建凈水廠，經日處理能力為8 萬m3/d 的凈水廠處理后，通過長4.336km 的φ1100mm 的螺旋鋼管自壓輸水至黨河灌區總干渠西干分水閘附近，然后分為兩條管線自壓輸送至現有自來水廠，其中至敦煌市自來水廠為19.325km的φ900mm 螺旋鋼管，至七里鎮自來水廠為12.904km的φ600mm 螺旋鋼管。

工程主要建設內容：沉砂池1 座，處理規模8 萬m3/d的凈水廠1 座，輸水管線全長43.8km，其中黨河水庫至凈水廠的原水輸水管線15.905km，凈水廠至敦煌市自來水廠的配水管線19.325km 和凈水廠至七里鎮自來水廠的配水管線12.904km，兩水廠共用的配水管線4.336km。

3 控制城市供水管網漏損的意義

3.1 控制供水管網漏損能夠節約水資源

節約水資源是最為基礎的意義，我國人均占有水量非常有限，城市管網漏損控制的首要原因就是降低管網水資源的漏失率，控制管網水資源漏失就意味著能夠降低供水地區水資源需求總量，而節約的水資源則能夠繼續在其他地區發揮價值，節約水資源意義重大，尤其是在一些水資源匱乏、供水難度較大的城市中，通過控制供水管網漏損節約水資源的意義更為重大。

3.2 節約工程投資

現階段，越來越多的鄉鎮、農村人口涌入城市，城市化進程進一步推進，受到不斷增加的人口影響，敦煌地區所面臨的供水壓力也越來越大，在一些下級地區內附近的水源已經無法滿足供水要求，而相關單位就必須從更遠的地區取水，所以，一些城市面臨著取水線路越來越長、取水工程建設投資力度越來越大的現狀。這種現象在水資源匱乏的地區表現得更為強烈，引水建設成本每立方米甚至能夠達到數百元。因此，若能夠降低敦煌地區供水管網內的漏損點，就能夠提升供水效率，且以更少的投資就能夠滿足城市居民的供水需求，所以具有節約工程投資的重要意義。目前，敦煌地區逐年分區域開展了老舊管網改造工程，管網改造的首要原因就是供水設備老化而引發了嚴重的漏耗問題，所以，若能夠控制管網漏耗，就能夠降低城市中的管網改造項目數量，進而節約老舊管網改造的投入資金。

3.3 降低供水成本

城市供水需要大量的成本，且城市中的水資源從供水地至居民使用這一過程中，需要將水源地內的水資源輸送到凈水廠，經過消毒、凈化等處理工作后輸送到調流調壓室，而后才能夠輸送到城市中，上述每一過程都需要資金的支持。但是，在總水量一定的前提下，若能夠控制由于管網漏損導致的水資源流失，就能夠有效地節省自來水處理過程中的消毒劑、電量等成本，進而達到降低供水成本的重要意義。

4 城市供水管網漏損的原因分析

4.1 管網材料品質問題

隨著科學技術的發展，我國市場中的供水管材種類越來越多，品質也越來越好，但是城市供水管網結構的更新改造無法一蹴而就，尤其是在敦煌地區老舊供水管材的數量非常龐大，所以即便是市場已經出現高品質供水管網材料，但是，將城市中的老舊管網全部更換并不現實。在傳統城市供水管網工程中所使用的材料存在眾多問題，城市供水系統中常用的材料有水泥管以及鍍鋅管等等，這些材料都會存在一些明顯的缺陷，受到供水以及外部環境的影響，管道幾乎達不到規定的使用年限，且管道的滲漏以及破損問題非常突出。以敦煌地區20世紀80 年代末安裝的水泥管道為例，受材料影響水泥管道非常沉重，而水泥管道的接頭通常是橡膠圈等比較柔軟的材料，所以，在工程建設過程中，若地下基礎不牢，則很容易出現管道向下沉降、管道位置偏移等等，嚴重時還會導致管道爆裂，這些均是導致管網滲漏的重要原因。此外，鐵質管道也是城市供水管網的常見材料，此種材料接口的連接方式有柔性接口，如橡膠圈，或者是剛性接口，如膨脹水泥等，在這兩種的接口方式中以碰撞水泥等剛性接口最常見，在使用初期可能并不會出現異常，但是經過長時間的使用后，受到外界環境的持續性影響可能會出現變形甚至損壞的情況。

4.2 施工安裝質量問題

首先，在安裝前忽視了管材質量管理，目前敦煌地區供水管網主要是混凝土材料和金屬材料兩種，但是無論何種材質的管道，在進場前必須進行質量管理，一方面，檢測出廠管道是否合格；另一方面，檢查在運輸過程中管材是否出現損傷，如鍍鋅以及鑄鐵管等等在裝運期間非常容易出現損壞。此外，在管材安裝過程中缺乏探傷檢查的管理人員，這就加大了管材應用期間出現漏損隱患的可能。其次，管線施工與選址存在問題，如在一些道路狹窄的小巷中，為了降低管材鋪設難度，單位在管道施工過程中會沿著溝渠鋪設，在使用過程中管道會受到地下水以及外壁積水的影響，使得管道產生腐蝕層現象，這將會對管道的抗壓能力造成影響，同時增加管道漏損風險。最后，未按照施工標準進行施工，這主要表現在施工隊伍人員素質和水平參差不齊，未能嚴格按照圖紙和要求進行施工，如在管道膠圈接口、接口承插以及管槽深度等位置處理不當均會造成管網漏損現象。

4.3 規劃設計問題

城市人口的增多與城市化進程的推進使得供水壓力不斷增加，同時對管網的供水效率也提出了更高要求，在這種背景下，傳統供水系統的規劃設計問題也逐漸暴露出來。首先，在敦煌地區管網設計過程中，沒有考慮城市未來發展節奏，建設標準較低，設計工作缺乏前瞻性，供水系統僅滿足現階段的用水規模，一旦出現管道流速過高等就會導致管網漏損。其次，敦煌地區供水管網通常是有壓管道，尤其是在一些管徑較大的管道中往往存在水流和氣體，此外，管道中一些分散氣體也會影響管道供水效率，若管道內的水壓過大甚至還會出現爆管現象。而在城市供水管網設計過程中僅僅考慮地形因素，相對忽視壓力對管道影響，所以管網內也沒有考慮應用排氣閥，爆管等風險發生概率進一步提升。

5 管線漏損的探測方法

5.1 音聽檢漏法

供水管網音聽檢漏法有閥栓聽音和地面聽音兩類，閥栓聽音也被稱為漏點預定位，主要應用到管道漏損點的范圍檢測中，地面聽音也被叫作漏點精確定位，主要用于更精確、更細致地確定管材漏水點。閥栓聽音法主要借助于聽漏棒以及電子聽漏設備等等對一定區域內管材的漏水范圍進行檢測，且不同的檢測設備具體檢測方式也存在很大差異。在現階段的供水管網漏損控制過程中主要應用閥栓聽音法，這是預定位技術的一種，該技術的優勢在于實用性較強，檢測效率較高以及檢測成本較低等等，與閥栓聽音法相似的檢測技術還有GPL99 等等，這些檢測技術雖然也能夠檢測管網漏損點，但是，整體檢測效率要明顯低于閥栓聽音法，且檢測成本偏高。

5.2 相關檢漏法

相關檢漏法也是敦煌地區供水管網漏損檢測的常用方式，相關檢漏法的普及程度較高，且檢測效率較高。此外，相關撿漏法對于外界環境的影響較小，不受環境周邊噪聲、管道埋設深度等條件的影響，且在一些不適合使用地面聽漏法的地區可以使用相關撿漏法，在該技術支持下，借助相關設備能夠迅速、精確地查找出漏損管網地點。

6 城市供水管網漏損的控制策略

6.1 做好管材以及接口的質量控制工作

管材以及接口質量是導致敦煌地區管網漏損的重要原因，所以無論是在老舊管網改造還是新式管網鋪設過程中，均應當依據相關質量規范選擇管材和接口，盡可能地使用高新材料，目前市場中管材材料較多，而近年來球墨鑄鐵管憑借著多種優勢脫穎而出，這種材料的強度和延展性優良，且抗腐蝕極強，因此，能夠有效地保證使用壽命。而管口則可以使用柔性橡膠圈接口，這種材料的接口具有安裝便利優勢，且應力釋放效果更好。通過使用新式管材與管口能夠有效地提升管網質量，并降低管道漏損可能性。

6.2 做好管網的設計與技術應用工作

通過做好設計與技術投入工作，能夠有效地保證管網的水壓以及水流量等，能夠保證敦煌地區管網中的供水始終處于最佳狀態，防止管道內壓力變化而引發的漏損風險。在城市管網設計過程中，要綜合考慮車流、地質、土壤酸堿等對城市供水管網的影響，并結合實際情況依靠現代化技術建立管網預測模型，從而為后期使用提供依據。在工程期間，需要以管道安裝標準為依據進行施工，從科學選擇支管、做好管材質量控制工作以及做好工程后驗收等幾個方面保證工程施工質量。

6.3 優化漏損檢測設備與技術

目前，關于敦煌地區供水管網漏損探測技術日漸成熟，無論是管道漏損檢測的技術還是設備均取得了突破性的進展，同時檢測效率也逐步提升，近年來，我國也引進了一些國外的先進檢測設備，所以，在未來應當不斷創新和升級漏損檢測設備與技術，提升城市供水管網漏損的檢測效率。

7 結語

為了保證敦煌地區居民的正常用水需求，壓縮供水成本以及控制水資源浪費，需要嚴格展開供水管網漏損情況檢測工作，受到供水管網使用環境的影響，目前城市局部區域地下的管材已經出現老化現象，且受到傳統施工技術的影響，一些地區的管網已經出現了嚴重的漏水、損害現象，針對這些區域若不盡快進行修復，則勢必會引發不良社會影響?；诖耍鼗偷貐^相關單位應當不斷提升管網漏損檢測效率，創新改善檢測方式，進而滿足社會的發展需求。