城镇供水管网漏损监测与控制技术及应用

祖威

（北京市自来水集团石景山区自来水有限公司，北京 100043）

0 引言

在居民的生活和城市的发展中，必须要使用水资源，从而使人们的生活更加的有序。当前城市内部建设的时候，供水管网是十分重要的工程项目，对于整个城市的水资源进行合理的调控，从而保证水资源的合理利用，同时保障了民生。但是在供水的时候，管网的漏损现象较多，造成了供水产业的工作负担和经济损耗。同时，如果没有及时的找到漏损的位置，会造成修复效率的减慢，影响了居民的正常用水生活。因此，必须要注重结合新型的技术手段加大对于供水管网的监测力度，提升风险防范能力，提高供水质量。

1 供水管网漏损概念的分析

随着当前城市建设规模的不断扩大，保证城市内部居民的用水用电已经成为重要的民生项目。城市内部人口的不断增多，为供水企业的发展注入了活力，但是一定程度上也带来了新的挑战。为了满足城市内部大规模的用水需求，同时根据各个区域的实际情况合理的进行水资源的调配，避免水资源的过度浪费，当前城市内部建设了供水管网，实现快速、高质量的供水。但是当前，供水管网出现漏损是当前供水企业普遍面临的一个问题，供水管网在使用的时候会遇到各种因素，导致了管网出现渗漏，不仅会造成水资源的大量浪费，同时也增加了供水企业的负担。随着我国人口数量不断的增多，水体污染现象的持续严重，解决供水管网漏水的问题，不仅是供水企业提升实力的关键，更是符合我国资源可持续发展的国情。当前，造成漏损现象的原因较多，但是管网漏损不仅仅是指供水管网损坏造成了水资源泄露，更是需要结合计量公式进行测算[1]。漏损量主要是指管网的供水总量与注册用水量之间的差值，主要由真实漏失水量、计量损失以及其他损失构成，其中，真实漏失量占据最多，主要是指供水管线中的漏点、水箱以及其他供水系统中的实际漏水量，可以说，真实漏失量可以直接反映出水资源的损耗情况，也是管网运行情况的主要体现。当前，城市内部的管网建设规模过大，导致了管理工作更是存在很大的难度，因此必须要认识到水资源的保护，进行管网质量的强化，加大监测力度，减少供水企业每年的漏损量，从而带动企业健康发展。

2 城镇供水管网漏损现象出现的原因

2.1 管道材料及接口不结实

城市内部的供水管网的建设规模大，所覆盖的面积广，因此管网的建设需要多个管道进行相连，水资源通过管道运送到市的各个地方，可以说管道自身的材料和管道之间的连接质量，直接的决定了是否存在渗漏现象。首先，是管道的材质存在一定的问题，当前我国供水管网建设的时候，所主要使用的管道材料都钢管、铸铁管、塑料管道、钢筋混凝土管道等，其中，钢筋是传统管道建设中所主要使用的材料，受到自身金属性材质的影响，钢管使用的时间越长，越容易与土壤中的微生物发生反应，受到较大程度的腐蚀，导致了管网的质量变脆，在进行水资源输送的时候会出现裂缝，从而出现渗漏现象。钢筋混凝土虽然不容易发生腐蚀，但是它所使用的混凝土材料硬化之后硬度较大，自身的重量沉，因此多是进行大型的供水管道的建设，钢筋混凝土由于管道的直径多大，因此在就那些管道的接口处理的时候存在一定的难度，不能采用焊接技术，而是在管道的连接处使用橡胶圈，从而达到固定的效果。但是橡胶圈时间一长会逐渐的变形最终发生松动，或者是最开始连接的时候存在问题，导致了漏损现象的发生。同时，钢筋混凝土管道建设需要先进行结构的布局随后进行灌注，基础如果没有打好或者是灌注的方法不对，会造成钢筋混凝土管道在使用的过程中出现沉降现象，从而出现裂缝漏水。铸铁管也是需要用橡胶圈进行相连，因此也是容易出现橡胶老化变形漏损的现象。塑料水管自身的材料形式就较为脆弱，但是具备很强的经济适用性，同时材质更方便进行焊接等，因此当前在管网建设的时候，塑料管的频率还是很大的[2]。

2.2 管道口径造成漏损

在进行管网设计的时候，需要对于所覆盖地区的建设规模、人口密度、水资源的远近程度等实际情况进行研究，根据水的流速以及运送量来进行管网口径的确定，避免水资源运送过多造成浪费。但是当前，由于口径设计与连接存在失误，导致的漏损现象也较多，据调查现实，管网口径相对小的耗损量比口径大的耗损量多。主要是由于口径数值较小的管网通常都埋在距离地面较浅的区域，方便随时进行管网布局的更改。因此受到地面侵害的影响比较大。如果上面是交通路段的话，那么每天都要经受车辆的碾压，地面荷载力不断的变大，时间一长，水管会受不住压力出现破裂或者是破损，从而漏水。同时，由于埋的深度较浅，因此受到地面的温度影响也较大，当外部温差过大的时候，也容易使管网热胀冷缩。当前我国在进行小口径管网生产的时候，主要是使用铸铁管和钢管进行生产，小口径管网难以承受大冲击性的水流，会对铸铁管连接处的橡胶圈进行冲击，或者是直接撞击管道内壁，从而出现漏损现象。因此必须要针对小口径管网存在的问题进行改善。

2.3 自然原因

自然原因作为主要的外部因素，是造成管网出现损坏的主要原因。首先，温度因素的影响。管网主要是在地下进行建设，外部温度发生变化的时候，直接影响土壤的情况，如外部空气变冷，气温变低的时候，土壤会出现冻结硬化的现象，对于内部的管网进行挤压，导致破裂。同时，当温度出现变化的时候，管道自身也会进行一定的收缩，在收缩的时候受轴向拉应力的挤压，从而发生破裂。其次是外部的压力因素。在输送水资源的时候，外部运行的压力越大，对于水管的压迫就越多，从而导致泄漏的水量越大。最后，地质因素的影响。管网在地下中，受到地质因素的干扰大，土壤结构中有很多的微生物分子，部分的物质具有一定的腐蚀性，与管道长时间进行接触，会一点点的腐蚀管网，最后出现漏水现象。同时，如果土壤太过松软，在长时间的输水过程中，管道会不断的下沉，最后出现裂缝甚至是断裂，也会漏水。

3 城镇供水管网漏损监测方法

3.1 声学监测方法

声学监测法主要是借助物体，如听音棒，将其放置在管道的阀门等位置，通过对于漏损出水口的位置所传递的声信号，确定漏水的位置。这种监测方式是较为传统的监测方式，其中所使用的仪器或设备成本便宜，同时操作流程简便，不需要浪费太多的时间。但是不同于当前的现代化监测技术，听音棒监测技术的操作方式简便，因此更是需要借助监测者自身的水平，甚至可以说，监测人员的水平直接的决定了该技术的准确程度。主要是靠监测人员丰富的从业经验，能够通过声信号的收集，利用检漏仪，将不同位置的声信号传递来的时间差等相关数据发送到检漏仪主机上，从而根据声音传递的波动和时间进行分析，确定管道漏损的实际位置，主要考验了人员的经验。因此在使用的时候一定要做好数据的记录工作。由于该技术的经济成本较低，同时监测的结果较为精准，这个方法依然被广泛的适用于管道监测工作中[3]。

3.2 探地雷达法

探地雷达主要是使用无线电波对于管道进行全面的检测，通过无线电对于管道进行探测，结合土壤的实际情况，如土壤中的湿度、密实程度等，使无线电波发射情况生成图像，透过图像分析准确的找到漏损的位置。探底雷达法对于监测人员的技术水平提出了较高的要求，必须要求人员能够具备优秀的图像观察能力，同时经验较为丰富，根据图像和电波信息的整合进行合理的判断。探地雷达法的监测结果具有准确性较高的优势，同时电波不具备破坏性，不会对于管道造成损害，在使用该技术的时候受到外界因素的影响较小，具有较强的适用性，尤其是针对土壤中水分较大的地区，也可以进行高效的监测。但是，它也存在着一些局限性，如它耗费的时间过长，在冻土区域进行监测准确率小，应当结合实际情况进行技术的选择。

3.3 智能球监测法

智能球监测法也具有较高的准确性，它主要是在供水管道中放置智能球，同时连接传感器，当球体进入管道中的时候，会与管道内部接触出现噪音，通过传感器进行噪音信号、强弱程度信息的收集，当智能球途径或者处于漏损位置的时候，智能球内部的传感器会发生反应，发出脉冲信号。管道球的大小必须要贴合供水管线的实际口径，使其能够正常的在管道内部活动，记录内壁的全频段声波信号，从而监测人员会根据智能球传递的信息和脉冲信号的发起位置，进行漏损点的分析[4]。当前，这种监测方法在国外的供水企业监测过程中被使用的多，具有不受管道材质限制的优势，应当不断的引进。

3.4 红外热成像法

红外热成像检测是当前使用频率非常高的一项技术手段，借助了现代化的红外线技术，通过设备进行监测，使结果更有精准性。当供水管网的某处发生了漏损的时候，水资源会进行外泄深入土壤中，导致了受潮土壤的温度与其他区域土壤的温度不一致，土壤的土质可能会达到一个饱和的状态，因此可以利用红外线热成像原理，对于管道进行扫描，检测不同区域内的温度差异，通过漏点土壤和非漏点土壤之间的差别进行判断，从而确定渗漏的位置。红外线热成像法具有很强的环保性，同时精度高，能够快速的定位漏损位置。但是，该技术也存在一定的不足，红外热成像法主要是根据温度进行探测，因此它受到温度的制约较大，当监测环境的温度上下浮动大的时候，会造成一定的失误。

4 城镇供水管网漏损的控制技术

4.1 做好管材选用工作

为了减少漏损现象的发生，提升供水的稳定性，带动供水企业经济效益的增强，必须要认识到管道材料的重要性，进行管材的合理选择。在进行购置的时候，必须要从实际情况出发，如管道铺设的土壤情况、资金要求等，选择内部光滑的管道材料，从而在水流经过的时候可以减少阻力的冲击，保护管道。由于供水存在一定的不确定性，水流、水压可能会有一定的变化，因此管道材料的选择考虑水锤的影响，选择硬度大，承载力强的材料，避免在后期的使用过程中发生变形，或者是直接选择变形能力好的材料。由于小口径的管道更容易发生漏损现象，因此应当进行避免使用钢管等，可以使用塑料管，将塑料管进行加厚，提升管道的质量从而避免裂缝等现象的出现。相关人员还应当了解当前市场的新材料，结合实际情况进行适用，如当前球墨铸铁，就具有耐腐蚀的特点，可以被制作成管道用于供水。

4.2 提升接口的质量

为了避免管道的连接处发生漏损，必须要加大管道连接处的质量处理工作。当前供水管道的连接口处大多是橡胶圈，橡胶圈的弹性大，同时具备防水性，由于橡胶的材质特殊，可以避免在后期使用的时候受到腐蚀。供水管道在长时间的使用过程中会出现一定程度的下沉现象，以往通过焊接等方式将接口进行了解，当管道下沉的时候，焊接处会发生断裂，最终出现渗水。由于橡胶圈的弹力，可以地面沉降带来的损害。同时，橡胶圈的安装更加的简单，具有简便性。因此，为了提升接口的质量，应当对橡胶圈质量接口进行强化，橡胶会受到温度的影响出现变形，因此为了使橡胶圈适应温度的变化，抵御变形的危害，可以每隔一定的距离可以在管道上设置可伸缩的接口，留出弹性空间[5]。

4.3 对于管底土壤进行压实

管道建设都是在地下，因此土壤的实际情况对于供水管网的质量有着直接的关系。土壤中的水分较多，部分管网建设区域内部的土壤是湿性土壤，管网供水的时候，水的压力会一直压着管道，同时由于土质结构松软，会造成管道的下沉，最后出现断裂，产生漏损。因此，必须要做好管底的基础建设。可以结合土壤的实际情况，选择具有承载力度的黏土或者是砂石，进行铺垫。在铺垫前，需要先用设备将土挖出，随后做好夯实工作，使土壤内部的结构均匀。对于管底中的坚硬物质进行清除，避免管道与其磕碰出现裂缝。在进行清洁和挖土工作之后，应当一层一层的进行铺设，改善土壤的松软性质，使土质硬化，从而提升承载力度，避免后期管网供水的时候出现下沉情况。

4.4 加强水表检测力度

在加强城市供水管道漏损问题的研究上，还应做好水表的检测工作。由于部分水表的额使用年限较久，零件受损严重，可能会出现计量与实际误差较大的现象，这也会在较大程度上加大漏损现象的发生。因此，相关部门应加大水表的检测力度，对使用时间较长、功能退化以及误差较大的水表进行及时地更换。同时，也可以采用智能化的水表，优化监测水平，对于降低漏损现象的发生有着一定的促进作用。

5 结语

当前，城市供水管网的建设质量具有重要的意义，能保障居民的用水生活。供水企业必须要认识到供水管网使用过程中存在的不足，针对漏损的现象进行监测，当出现了问题的时候利用科学的监测手段判断出渗漏的位置，及时的进行抢修，避免损失的进一步扩大，保证居民的用水质量。同时，供水企业还应当结合科学化的控制手段，针对漏损现象进行防治，提升抗风险能力，带动供水企业经济效益的提高。