【关键词】：供水管道；常规检漏；方法
引言
水是人类赖以生存和和维系经济发展的基础。我国水资源总储存量十分丰富，位居全球第四，淡水资源总量达到两万八千亿立方，但是，我国水资源的人均占有量却只有世界人均占有量的四分之一左右，是一个缺水国家。因为供水管道深埋地下且为压力管道，大部分管道铺设超过60年，常年的水流冲刷造成的内部腐蚀和土壤内各种物质对其外部造成腐蚀，以及管道上方荷载对管道的压力等各种因素，除此之外，管网老化问题严重，管理和维修跟不上等，使管道漏损发生的概率大幅增加，甚至时常发生一些严重的安全问题如爆管等，严重威肋、整个供水系统的安全，给人们的生活和社会的发展带来了很大的安全隐患。
1、供水管道漏损处声源
供水管道为有压管道，管内压力通常都在3公斤以上，部分地区如管网前段压力更高，当管网发生漏损时，管道内外压力差会使高压水从漏损处向外喷射，管内水体流态的变化，水流冲击管壁、土壤等都会产生不同频率的振动声波，根据振动发生位置的不同，将声源分为三类。
1.1漏损处振动声源
水从漏损口向外泄露时，会与管壁发生快速的摩擦，使管壁振动产生声波信号向两侧传播，管道内由于泄漏口水压瞬时降低，会使水体稳定性发生改变，涡流或者气旋也会产生振动声波信号祸合在管壁上向两侧传播。相关仪、噪声记录仪等设备就是利用漏损处产生的这种声波来确定漏点的位置。
1.2水流对管道埋设介质的冲击声
水流通过漏损点冲出管道对周围土壤中沙石等冲击发出撞击的声音，对于常见的土壤类型，此类撞击声产生振动频率较低，往往小于300Hz，该声源沿土壤向地面传播，但是其容易受到周围环境噪声的干扰，听漏棒和电子听漏仪在地面拾取的声波信号多数都是这种声源。
1.3介质摩擦声
水流冲刷会在管外形成涡旋，带动松动的土壤中的物质（如沙子，石块等颗粒），颗粒之间的互相摩擦以及颗粒于土壤之间的摩擦会产生低频率的振动声源，该声源频率较低，能量较弱，从声源发生处沿土壤向地面传播。
本文主要研究地面拾取管道漏损声波信号，对于上述第一种声源，其主要沿管壁传播，传播到地面几乎衰减为零，不易于作为地面听音分析的声源，该种声源主要应用于相关分析检漏法，通过在相隔一定距离的阀门、管井等处采集漏损信号，通过时延分析来确定漏点位置;后两种声源虽然频率较低，但是两者都能够沿土壤传播到达地面，并且频率衰减的速度也较慢，在地面采集时能得到较为真实的声波信号，对于地面分析有一定的优点。
2、供水管道漏损形式
2.1穿孔类漏损
穿孔类漏损主要发生在金属管道上，埋地的金属管道周围与土壤、地下水、腐殖质的等各种物质接触，除化学腐蚀外，更容易发生电化学腐蚀。当管道表面的防腐层被破坏时，电化学腐蚀加剧，在保护层破损处最先形成漏损，多数为不规则圆孔形状。
2.2接口处漏损
两根管道之间以及主管与支管或者入户管之间的接口、法兰等是供水管网中最薄弱的地方。管道经过接口前后由于管径的差异会存在标高的不同，会产生不同的荷载，当管道受到不均匀的外力时或者由于温度的变化发生伸缩时，往往会导致管道接口的损坏。
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2.3裂缝形式漏损
发生裂缝形式的漏损的原因有很多，例如管道上方瞬时荷载过大，使管道承受过于集中的压力，或是管道下方基础夯实度不够造成不均匀沉降。管道受力会发生弯曲，超过了部分脆性较大的管道材料（如铸铁管和混凝土管）的可承受范围，就会发生环向裂缝或者纵向裂缝。
3、供水管道的常规检漏方法
3.1区域检漏方法
通常而言，区域检漏法更适用于一些用水较少的居民区域，并且以2000-5000户居民为一个检漏单位。在进行区域检漏法时，需要提前关闭管网的阀门，可选择2-3km的管长进行检漏。当关闭阀门之后，留下装有在线流量计的旁通道，经过检测后，将最低流量作为区内管网的漏水量。接下来再次关闭内阀门，并且对比流量的变化，逐渐将漏水点缩小至两个阀门的管段上，最后通过音听检测法进行精确定位检漏。这种检漏方式需要居民配合的要求较高，可以在深夜期间进行检漏。
3.2氢气检漏法
通常在常规的供水区域，可使用的检漏方法比较多。然而对于一些无法放置噪声记录仪的区域，或者没有明显漏损噪声的典型区域，我们可采用氢气检漏法进行检漏。这种检漏法需要将95%的氮气与5%氢气相互混合，并充入管道中。管道中混入混合气体、水，这些气体沿管道往里推进过程中，会在漏损处溢出并上升至地面，此时再利用高敏度的氢气探测装置进行察看，便可迅速检测出漏水点，这种检漏方式操作简便也较为有效，目前在主干管检漏中被大力推广应用。
3.3基于瞬变流的检漏法
这是基于水力学的一种检测方法，水中流态分为两大类，稳定流态和不稳定流态，当水从一种稳定流态变化为另一种稳定流态的时候，中间的不稳定流态称为过渡过程或者瞬变流。通过研究瞬态压力波在管网中的传播、衰减以及反射状况，研究分析频率响应与漏损的关系，以此来达到漏损点的精确定位，该方法机理复杂，现阶段尚未投入实际应用，仍处于实验室研究阶段。
3.4基于光纤传感的漏损监测定位
利用光纤传感进行漏损检测是近几年新兴的技术，分布式光纤传感器可以感知管内外1-2℃的变化，管道发生漏损时会引起周围介质温度的变化，将分布式光纤传感器沿管道布置，通过解调仪分析传感器所采集的信号，来达到精确定位漏点的目的。该方法适用于埋深较深，管路较为复杂的情况，但是随着布置距离的增加，测量精度会有所下降，存在误报的情况，而且解调仪价格昂贵，无法大规模应用，现阶段该方法尚处于实验室阶段。
3.5噪声记录监测系统
噪声监测系统由漏点噪声记录仪（permalog）及巡视仪（patroller）两部分组成。将噪声记录仪吸附安装在管网中的阀门，或者管壁上，激活使其处于工作状态，通常设置在凌晨记录数据，采集管道上漏损的声音信号，根据声音的噪声级别和背景声音之间的特定数值关系判断是否存在漏点。第二天用巡视仪沿着记录仪安放的位置将数据下载回来进行频率或者其他技术分析，以此来确定漏点是否存在及其的精确位置。该方法有一定的排查和预防作用，但是记录仪和巡视仪价格高，且操作麻烦，经济回报周期长，且由于背景噪声的干扰和仪器自身记录偏移等情况，容易发生误报和漏报等情况。
结语
综上，城镇供水管网漏损不仅造成珍贵水资源的浪费，还增加了供水量，造成了电费、药物等的能源浪费，大的漏损会造成爆管等严重的事故，小的漏点因为瞬时漏水量少不易被发现，但由于长时间的渗漏，也会造成较大水量的流失，而且由于水对道路和建筑地基的长时间的侵蚀，非常容易造成地面塌陷，建筑倒塌等安全事故，此外，管道的破损也会造成外界污染物的进入，给人民用水安全和生活质量造成影响。因此，对管道检漏方法的研究具有重要意义。
参考文献
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[3]王水生.浅析城市供水管网漏损原因及控制[J].水能经济，2016（10）：151-151.
论文作者:李文炳
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷23期
论文发表时间:2020/4/3
标签：管道论文; 声源论文; 方法论文; 噪声论文; 发生论文; 声波论文; 管网论文; 《建筑实践》2019年38卷23期论文;