农村集中供水工程管道漏点检测技术综述

李海军

（山西省水利水电科学研究院，山西 太原 030002）

1 管道检漏的重要性

“十一五”期间，我国为有效解决农村人畜饮水困难及饮水安全问题，在缺水或水质不达标的地区采用了长距离的集中供水工程。山西省率先在全国实现了农村饮水安全全覆盖，“十一五”期间全省新建和改建农村饮水工程20 640处，截至2009年9月，共有农村饮水工程28 391处，年设计能力78 984万m3，铺设供水管道总计217 681.93 km。

要保证工程正常运转，工程质量是关键，而管道漏水便是问题之一，因此工程管道漏点检测技术被加以重视。由于农村集中供水工程沿途地形复杂、输水管线长，管道附属建筑物少、间隔距离长，管道铺设采用直埋方式长期埋设地下，随着时间的推移，遭到不同土质侵蚀、地质因素的破坏以及人为的挖掘和施工造成的管线断裂，影响管道的正常运行。调查资料表明，我国供水管网的漏损率平均达20%，有些地方供水管网漏损率高达40%左右。由于供水管网漏损严重，使有效供水量减小，供水成本增加，影响农村人畜饮水工程正常供水并造成水资源浪费。另外有的供水管网穿越铁路、高速公路，如果管道漏点不能及时发现和修复，将会出现道路损坏和安全问题，造成巨大的经济损失。

目前，一些先进国家采用不开挖管道形式进行漏水点检测和准确定位的多功能集成科技设备进行漏水检测并修复，有效缩短了管道漏水修复时间，降低了管道修复费用，提高了供水可靠度。根据山西省农村饮水工程特点，引进国外先进的管道漏点检测设备及技术，在地下管道漏水冒出地面前，采用各种检测设备主动查找地下管道漏水，及时进行修复，有效解决农村人畜饮水工程长距离输水管道漏水检测难度大的问题。

2 检测原理

供水管道发生漏水时，泄漏点的水与漏口发生摩擦，与周边管道填充介质撞击，产生在一定频率下的振动，因此产生漏水声波。漏水声波主要有三种：第一种是指泄漏出管道的水与管道破损口摩擦产生的声音，即泄漏口摩擦声，其传播距离与水压、管材、管径、接口、漏口形状大小等有关，传播频率通常为300～2 500 Hz，并沿管道向远方传播，这种漏口声波在一定范围内传播，可以在管道上安装的闸门、排气阀等管道暴露点监测到漏水声波。第二种是指管道压力较高，漏水口喷出的水与管道周围介质发生碰撞产生的声波，即为水头撞击声波，其通过不同介质以漏斗型扩散，传播频率通常为100～1 500 Hz，在地面可用检漏仪或听音杆检测到。第三种是指泄漏出管道的水扰动或带动管道周围填充介质（如土粒、沙粒等）相互摩擦、碰撞、移动产生的声波，即填充物摩擦声，其声波频率较低，用机械听漏设备在泄漏点附近可听测到，为漏点最终确认提供可靠依据。

总之，在管道破损处，水漏损时会形成声波并以正弦曲线的方式向管道两侧传播，引起管道振动，同时，破损处高速喷出的水流冲击管道周边的填充介质，产生在一定频率范围的漏水声波，由填充介质、管道向地面传播。一般采用探测漏水点的漏水声法来检测供水管网中的漏水点，本文采用的检漏设备就是通过捕捉这三种声音对漏点进行精确定位。

3 测试技术和方法

3.1 分区域检漏法

分区域检漏法是把供水管网划分为多个可计量区域，以便对每个区域进行流量测量，找出夜间最小流量来判定是否漏水。其检漏技术方法主要是在分区计量区域内的进水管段安装电磁压力流量计，实时监测该区的流量和压力，监测数据通过数据记录仪进行记录，并通过红外读取或远传到控制中心的计算机，根据所测数据对区域内漏损情况做出漏损评估。该方法可长期监测，也可作为临时检测，适用于管径为100~8 000 mm的任何管道。优点是能迅速排除大的漏水点，对供水过程中管道渗漏报警；可系统进行测试、分析管网状况；对所监测区域用水状况进行评估，可发现漏水的早期迹象。

3.2 供水管网的区域定位法

供水管网的区域定位是一种新型的、先进的供水管网漏损监测方法，采用噪音原理进行渗漏预警，也称渗漏预警系统，是一套由多个记录仪组成的整体化的声波接收和处理系统。当管道发生漏水时，在泄漏点产生一定频率的漏水声波，并沿管道呈漏斗型向外传播。该系统可在阀门、水表等供水管道附属构筑物上监测到声波，通过无线电和噪声记录模式进行数据处理和下载，通过分析记录到的噪音强度和离散度来判断是否有漏点，并将这些信息贮存在记录仪的存储器内并传输到主机或PC机，使用户能及时发现管道是否存在渗漏或大的泄漏，起到检漏和预警的作用，从而降低爆管几率和供水安全事故的发生。该系统可用于“开车巡检”，也可固定安装在管网中。监测时，首先对检测设备探头进行调试设置，然后把探头按操作规程安装在管线上，探头将按预定设置要求对管线的漏水声波进行监测并记录储存，同时按设置时间进行数据处理和下载，并将下载成功的数据及时存盘、分析。该方法可一次完成区域管网漏水状况的测试与漏水报警，可降低管网巡检人员的工作强度，提高管道漏点检测效率。

3.3 管网漏点精确定位法

漏点精确定位法包括听音法、相关法，采用的仪器主要有听漏仪、听漏棒、相关仪等。主要是预警漏点或听到漏点信息后，将应用这些设备精确定出漏点位置，以便开挖、修复管道。

听音法是使用听漏仪、听漏棒，通过阀栓、路面听音，确定漏水点位置。听音检漏法分为管道上暴露的阀栓听音和地面及管道填充介质面听音两种。阀栓听音法是用听漏仪或其他听漏设备直接在管道暴露点，如闸阀、排气阀及暴露的管线上漏水点产生的漏水声波，据此确定管道漏水点、缩小检测范围。离漏水点位置越近，听到的漏水声越清晰。地面或其他填充介质面听音法是根据预定位方法确定管道漏水点后，用电子设备放大听漏仪在地面监听地下管道的漏水声波，并进行精确定位。

相关法是应用多探头相关仪进行管道破损漏水声波的精确位置，从而确定漏水点。主要根据漏口处产生漏水声波，并沿管道向外传播，当把检测设备放在管道或连件上时，相关仪可测出漏水声波传播到不同传感器的时差，从而确定管道破损点。不受管道埋深的限制，适用于环境复杂、管道埋设太深或不适宜用地面听漏法的区域。用相关仪可快速准确地测出地下管道破损点的精确位置，对检漏人员的技术经验要求很少，可直接在主机上标出漏水点位置；测试面积大，只需一次测试就能完成预定位和精定位；要求管道压强大于0.2 MPa，管长约100~200 m。

4 应用前景

为解决全省农村集中供水工程长距离输水管道漏水检测难度大的问题，山西省水科院根据水利部“948”计划，引进英国豪迈公司管道漏点检测定位技术和设备，采用不开挖管道进行漏水点检测和准确定位。选择新绛县南李村、店头集中供水工程作为示范点进行实际应用。结果表明，通过漏点精确定位、管线查寻、埋没阀门寻找等方法，不仅能减少开挖面积，降低破路费用，而且可为快速抢修提供强有力的保证。

总之，农村集中供水管网漏水检测工作是一项系统工程，在引进国外先进技术的基础上，逐步探索总结适合全省农村集中供水管道实际的检漏技术，将会有效缩短工程抢修时间、降低管道管网漏耗，并且随着农村集中供水管网管理规范和技术的成熟，漏水检测先进技术将会得到广泛应用。