浅析控制城市供水管网漏损的意义和探测方法

何天平

（敦煌市水利事务中心，甘肃 酒泉 736200）

敦煌区域深居内陆，年均降雨量39.9mm，年均蒸发量高达2486mm，日照时间长，四季多风，冬季寒冷，夏季炎热，昼夜温差较大，属典型的大陆性气候。由南向北3 个盆地分别为高寒半干旱区、温凉干旱区和温暖干旱区；多年平均气温3.9 ～9.3℃，降水量39.9 ～176mm，年蒸发量1228 ～2495mm，干旱指数7 ～42；区内无霜期平均为150d，冰冻期为11 月～次年3 月，最大冻土深1.44 ～1.78m；区内常年多东风和西风，春季风速最大。该地区目前供水管网漏损已经成为城市供水系统所面临的一大难题，在对城市供水管理过程中，为了降低由于管网漏损产生的资源损失，管理人员首先应当明确导致管网漏损的原因，清楚地认识到控制城市供水管网漏损的重要意义，并借助各类先进技术做好漏损管网的检测维护工作。

1 相关背景概述

2013 年，敦煌市水务局委托甘肃省水利水电勘测设计研究院开展《敦煌市城市地下水源地置换工程可行性研究》相关工作。2013 年7 月，省水电院编制完成了《敦煌市城市地下水源地置换工程可行性研究报告》，省水利厅和发改委于2013 年10 月对该可研报告进行了审查。由于原所选净水厂厂址及城市管线附近诸多位置被占用，2015 年10 月，省水电院对水厂及线路进行了补充勘测工作，于2017 年2 月修改完成了《敦煌市城市地下水源地置换工程可行性研究报告》，以下简称《可研报告》。2017 年2 月，受敦煌市水资源合理利用与生态保护工程建设项目部委托，我院开始编制《敦煌市城市地下水源地置换工程水资源论证报告书》（以下简称《水资源论证报告书》）。

2 可行性分析与具体建设内容

依据最新修编的《可研报告》，本工程的主要任务是对敦煌市除阳关镇和黄渠乡以外的七个乡（镇）——沙洲镇、七里镇、莫高镇、月牙泉镇、转渠口镇、肃州镇和郭家堡乡的城乡生活、三产的地下水源进行置换，形成了以党河水库地表水为主水源、以地下水为补充的地表-地下联合供水的水源格局，使地下水得以休养生息，敦煌市地下水位进一步得以恢复，改善了鸣沙山月牙泉泉域萎缩，地下水位下降等一系列区域生态环境问题。

工程总体布置：本工程位于敦煌市西南，工程从党河水库输水发电洞末端有压取水，其后接沉沙池，原水经沉沙池沉淀处理后接入长15.905km 的φ800mm 螺旋钢管，自压输水至位于敦煌市天河商砼站东北侧的拟建净水厂，经日处理能力为8 万m3/d 的净水厂处理后，通过长4.336km 的φ1100mm 的螺旋钢管自压输水至党河灌区总干渠西干分水闸附近，然后分为两条管线自压输送至现有自来水厂，其中至敦煌市自来水厂为19.325km的φ900mm 螺旋钢管，至七里镇自来水厂为12.904km的φ600mm 螺旋钢管。

工程主要建设内容：沉砂池1 座，处理规模8 万m3/d的净水厂1 座，输水管线全长43.8km，其中党河水库至净水厂的原水输水管线15.905km，净水厂至敦煌市自来水厂的配水管线19.325km 和净水厂至七里镇自来水厂的配水管线12.904km，两水厂共用的配水管线4.336km。

3 控制城市供水管网漏损的意义

3.1 控制供水管网漏损能够节约水资源

节约水资源是最为基础的意义，我国人均占有水量非常有限，城市管网漏损控制的首要原因就是降低管网水资源的漏失率，控制管网水资源漏失就意味着能够降低供水地区水资源需求总量，而节约的水资源则能够继续在其他地区发挥价值，节约水资源意义重大，尤其是在一些水资源匮乏、供水难度较大的城市中，通过控制供水管网漏损节约水资源的意义更为重大。

3.2 节约工程投资

现阶段，越来越多的乡镇、农村人口涌入城市，城市化进程进一步推进，受到不断增加的人口影响，敦煌地区所面临的供水压力也越来越大，在一些下级地区内附近的水源已经无法满足供水要求，而相关单位就必须从更远的地区取水，所以，一些城市面临着取水线路越来越长、取水工程建设投资力度越来越大的现状。这种现象在水资源匮乏的地区表现得更为强烈，引水建设成本每立方米甚至能够达到数百元。因此，若能够降低敦煌地区供水管网内的漏损点，就能够提升供水效率，且以更少的投资就能够满足城市居民的供水需求，所以具有节约工程投资的重要意义。目前，敦煌地区逐年分区域开展了老旧管网改造工程，管网改造的首要原因就是供水设备老化而引发了严重的漏耗问题，所以，若能够控制管网漏耗，就能够降低城市中的管网改造项目数量，进而节约老旧管网改造的投入资金。

3.3 降低供水成本

城市供水需要大量的成本，且城市中的水资源从供水地至居民使用这一过程中，需要将水源地内的水资源输送到净水厂，经过消毒、净化等处理工作后输送到调流调压室，而后才能够输送到城市中，上述每一过程都需要资金的支持。但是，在总水量一定的前提下，若能够控制由于管网漏损导致的水资源流失，就能够有效地节省自来水处理过程中的消毒剂、电量等成本，进而达到降低供水成本的重要意义。

4 城市供水管网漏损的原因分析

4.1 管网材料品质问题

随着科学技术的发展，我国市场中的供水管材种类越来越多，品质也越来越好，但是城市供水管网结构的更新改造无法一蹴而就，尤其是在敦煌地区老旧供水管材的数量非常庞大，所以即便是市场已经出现高品质供水管网材料，但是，将城市中的老旧管网全部更换并不现实。在传统城市供水管网工程中所使用的材料存在众多问题，城市供水系统中常用的材料有水泥管以及镀锌管等等，这些材料都会存在一些明显的缺陷，受到供水以及外部环境的影响，管道几乎达不到规定的使用年限，且管道的渗漏以及破损问题非常突出。以敦煌地区20世纪80 年代末安装的水泥管道为例，受材料影响水泥管道非常沉重，而水泥管道的接头通常是橡胶圈等比较柔软的材料，所以，在工程建设过程中，若地下基础不牢，则很容易出现管道向下沉降、管道位置偏移等等，严重时还会导致管道爆裂，这些均是导致管网渗漏的重要原因。此外，铁质管道也是城市供水管网的常见材料，此种材料接口的连接方式有柔性接口，如橡胶圈，或者是刚性接口，如膨胀水泥等，在这两种的接口方式中以碰撞水泥等刚性接口最常见，在使用初期可能并不会出现异常，但是经过长时间的使用后，受到外界环境的持续性影响可能会出现变形甚至损坏的情况。

4.2 施工安装质量问题

首先，在安装前忽视了管材质量管理，目前敦煌地区供水管网主要是混凝土材料和金属材料两种，但是无论何种材质的管道，在进场前必须进行质量管理，一方面，检测出厂管道是否合格；另一方面，检查在运输过程中管材是否出现损伤，如镀锌以及铸铁管等等在装运期间非常容易出现损坏。此外，在管材安装过程中缺乏探伤检查的管理人员，这就加大了管材应用期间出现漏损隐患的可能。其次，管线施工与选址存在问题，如在一些道路狭窄的小巷中，为了降低管材铺设难度，单位在管道施工过程中会沿着沟渠铺设，在使用过程中管道会受到地下水以及外壁积水的影响，使得管道产生腐蚀层现象，这将会对管道的抗压能力造成影响，同时增加管道漏损风险。最后，未按照施工标准进行施工，这主要表现在施工队伍人员素质和水平参差不齐，未能严格按照图纸和要求进行施工，如在管道胶圈接口、接口承插以及管槽深度等位置处理不当均会造成管网漏损现象。

4.3 规划设计问题

城市人口的增多与城市化进程的推进使得供水压力不断增加，同时对管网的供水效率也提出了更高要求，在这种背景下，传统供水系统的规划设计问题也逐渐暴露出来。首先，在敦煌地区管网设计过程中，没有考虑城市未来发展节奏，建设标准较低，设计工作缺乏前瞻性，供水系统仅满足现阶段的用水规模，一旦出现管道流速过高等就会导致管网漏损。其次，敦煌地区供水管网通常是有压管道，尤其是在一些管径较大的管道中往往存在水流和气体，此外，管道中一些分散气体也会影响管道供水效率，若管道内的水压过大甚至还会出现爆管现象。而在城市供水管网设计过程中仅仅考虑地形因素，相对忽视压力对管道影响，所以管网内也没有考虑应用排气阀，爆管等风险发生概率进一步提升。

5 管线漏损的探测方法

5.1 音听检漏法

供水管网音听检漏法有阀栓听音和地面听音两类，阀栓听音也被称为漏点预定位，主要应用到管道漏损点的范围检测中，地面听音也被叫作漏点精确定位，主要用于更精确、更细致地确定管材漏水点。阀栓听音法主要借助于听漏棒以及电子听漏设备等等对一定区域内管材的漏水范围进行检测，且不同的检测设备具体检测方式也存在很大差异。在现阶段的供水管网漏损控制过程中主要应用阀栓听音法，这是预定位技术的一种，该技术的优势在于实用性较强，检测效率较高以及检测成本较低等等，与阀栓听音法相似的检测技术还有GPL99 等等，这些检测技术虽然也能够检测管网漏损点，但是，整体检测效率要明显低于阀栓听音法，且检测成本偏高。

5.2 相关检漏法

相关检漏法也是敦煌地区供水管网漏损检测的常用方式，相关检漏法的普及程度较高，且检测效率较高。此外，相关捡漏法对于外界环境的影响较小，不受环境周边噪声、管道埋设深度等条件的影响，且在一些不适合使用地面听漏法的地区可以使用相关捡漏法，在该技术支持下，借助相关设备能够迅速、精确地查找出漏损管网地点。

6 城市供水管网漏损的控制策略

6.1 做好管材以及接口的质量控制工作

管材以及接口质量是导致敦煌地区管网漏损的重要原因，所以无论是在老旧管网改造还是新式管网铺设过程中，均应当依据相关质量规范选择管材和接口，尽可能地使用高新材料，目前市场中管材材料较多，而近年来球墨铸铁管凭借着多种优势脱颖而出，这种材料的强度和延展性优良，且抗腐蚀极强，因此，能够有效地保证使用寿命。而管口则可以使用柔性橡胶圈接口，这种材料的接口具有安装便利优势，且应力释放效果更好。通过使用新式管材与管口能够有效地提升管网质量，并降低管道漏损可能性。

6.2 做好管网的设计与技术应用工作

通过做好设计与技术投入工作，能够有效地保证管网的水压以及水流量等，能够保证敦煌地区管网中的供水始终处于最佳状态，防止管道内压力变化而引发的漏损风险。在城市管网设计过程中，要综合考虑车流、地质、土壤酸碱等对城市供水管网的影响，并结合实际情况依靠现代化技术建立管网预测模型，从而为后期使用提供依据。在工程期间，需要以管道安装标准为依据进行施工，从科学选择支管、做好管材质量控制工作以及做好工程后验收等几个方面保证工程施工质量。

6.3 优化漏损检测设备与技术

目前，关于敦煌地区供水管网漏损探测技术日渐成熟，无论是管道漏损检测的技术还是设备均取得了突破性的进展，同时检测效率也逐步提升，近年来，我国也引进了一些国外的先进检测设备，所以，在未来应当不断创新和升级漏损检测设备与技术，提升城市供水管网漏损的检测效率。

7 结语

为了保证敦煌地区居民的正常用水需求，压缩供水成本以及控制水资源浪费，需要严格展开供水管网漏损情况检测工作，受到供水管网使用环境的影响，目前城市局部区域地下的管材已经出现老化现象，且受到传统施工技术的影响，一些地区的管网已经出现了严重的漏水、损害现象，针对这些区域若不尽快进行修复，则势必会引发不良社会影响。基于此，敦煌地区相关单位应当不断提升管网漏损检测效率，创新改善检测方式，进而满足社会的发展需求。