王天聞

　 【摘要】 我國(guó)漏水控制工作任重道遠(yuǎn)。本文結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，論述了漏水控制技術(shù)及其設(shè)備。
　 【關(guān)鍵詞】 供水管道 技術(shù) 方法

前 言

　　水是寶貴的自然資源。由于淡水資源的貧乏和高昂的制水成本，世界各國(guó)尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家都非常重視供水節(jié)水的管理工作。很早就開(kāi)展了漏損控制技術(shù)及設(shè)備的研究、開(kāi)發(fā)工作。80年代初，英、美、法、日相繼開(kāi)發(fā)成功了相關(guān)檢漏儀，90年代初又研究了利用水傳聲的相關(guān)檢漏儀，提高了檢漏的正確性。美國(guó)、日本在80年代中期還開(kāi)發(fā)了探地雷達(dá)，利用電磁波對(duì)漏水情況進(jìn)行檢漏，并以圖象顯示漏水孔周圍的情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)漏水點(diǎn)的精確定位。由于西方國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，重視程度和技術(shù)水平等方面的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，英國(guó)的管網(wǎng)漏失率為18.69%,美國(guó)為8%以下，日本10%以下，法國(guó)9.5%,德國(guó)4.9%,其漏失率遠(yuǎn)低于亞洲國(guó)家。
　　我國(guó)自1897年旅順建成第一個(gè)供水設(shè)施，已有100多年的歷史，各地供水企業(yè)在技術(shù)管理上積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。改革開(kāi)放以來(lái)，各地水司重視運(yùn)用先進(jìn)管理手段，加大對(duì)管網(wǎng)管理投入，在提高供水效率上取得顯著的成效。但由于城市基礎(chǔ)設(shè)施欠賬太多，供水設(shè)備的更新，技術(shù)水平提高緩慢，加之管理體制落后于不斷發(fā)展的形勢(shì)，使管網(wǎng)漏損率均未達(dá)到《城市供水2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃》所規(guī)定的目標(biāo)，大多數(shù)城市供水漏失率多在25--30%。與發(fā)達(dá)國(guó)家比較還有很大的差距。多年來(lái)，各地水司以管線事故搶修為主，漏水調(diào)查為輔，多數(shù)單位管線處于被動(dòng)檢漏狀況，效果不好。隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)環(huán)境的改善，國(guó)家有關(guān)用水節(jié)水政策措施的頒布，漏損控制逐步受到各水司的重視，相繼引進(jìn)了不少先進(jìn)的漏水檢測(cè)設(shè)備，如美國(guó)、日本、英國(guó)、德國(guó)等國(guó)家的聽(tīng)漏儀、相關(guān)檢漏儀、探地雷達(dá)等。各大中型水司根據(jù)實(shí)際情況也成立了相應(yīng)的檢漏隊(duì)伍，取得了一定的效果。但從總體看與發(fā)達(dá)國(guó)家比較還有相當(dāng)大的差距，普遍存在著檢漏技術(shù)人員較少、專業(yè)技術(shù)素質(zhì)差、對(duì)先進(jìn)設(shè)備的使用方法理解不深，更有甚者，有的水司將先進(jìn)設(shè)備閑置，無(wú)人使用，造成很大浪費(fèi)。由此可見(jiàn)，我國(guó)供水漏損控制工作是任重道遠(yuǎn)，要達(dá)到10%以內(nèi)漏控目標(biāo)還有相當(dāng)長(zhǎng)的一段路要走，從湖北全省的情況看，更是如此。

1. 漏損控制及漏點(diǎn)探測(cè)技術(shù)

　　目前，國(guó)內(nèi)外控制管網(wǎng)漏損的方法主要有被動(dòng)檢漏法、音聽(tīng)檢漏法、雷達(dá)測(cè)漏法、區(qū)域裝表法、區(qū)域測(cè)漏法等，這些方法各有優(yōu)點(diǎn)，相關(guān)資料和書(shū)籍多有介紹，本文只是將目前運(yùn)用較為成功的和筆者認(rèn)為有發(fā)展前途的幾種方法和技術(shù)作一些介紹。
1.1 漏損控制技術(shù)
　　1.1.1 區(qū)域測(cè)漏法
　　在生活小區(qū)或日夜連續(xù)用水戶較少地區(qū)，測(cè)漏時(shí)除小區(qū)進(jìn)水總表(此時(shí)作測(cè)漏表用）外，關(guān)閉所有連通該區(qū)的閥門(mén)，測(cè)漏在深夜用水最少時(shí)測(cè)定一定時(shí)間，其最低流量（扣除連續(xù)用水戶用水量）大致就是該區(qū)的漏損量，如漏損量未超過(guò)允許漏損值，則表示該區(qū)基本上無(wú)漏水或漏水很少，如超過(guò)允許值，則關(guān)閉部分閥門(mén)，縮小測(cè)漏地區(qū)，再比較縮小地區(qū)后的最低流量，如果差距較大，則說(shuō)明該段管道有漏水。
　　區(qū)域測(cè)漏法又可分為直接區(qū)域測(cè)漏與間接區(qū)域測(cè)漏，直接區(qū)域測(cè)漏法就是在測(cè)定時(shí)除了關(guān)閉所有進(jìn)入該區(qū)的閘門(mén)（不包括測(cè)漏表）外，并關(guān)閉所有用戶水表前的進(jìn)水閘門(mén)，這樣測(cè)得的流量就是此時(shí)該區(qū)內(nèi)管道的漏水量；間接區(qū)域測(cè)漏法就是在測(cè)定時(shí)關(guān)閉所有進(jìn)入該區(qū)的閘門(mén)（不包括測(cè)漏表），原則上不關(guān)閉用戶的進(jìn)水閘門(mén)，這時(shí)測(cè)得的流量為管網(wǎng)漏水量和用戶的最小用水量，通過(guò)分析，估算出用戶夜間最小流量，從而得出該區(qū)漏水量。這兩種測(cè)漏方法，統(tǒng)稱“水平衡測(cè)試”法。這一方法在實(shí)際中較常用，準(zhǔn)確性較高，但操作起來(lái)較復(fù)雜而繁瑣。
　　1.1.2 區(qū)域聲音檢測(cè)法（AQ系列）
　　區(qū)域聲音檢測(cè)法是利用聲音監(jiān)測(cè)。儀器對(duì)某一供水區(qū)域的管道進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，并自動(dòng)記錄監(jiān)聽(tīng)的聲音結(jié)果，然后在電腦上分析監(jiān)聽(tīng)結(jié)果，確定漏水點(diǎn)的大致位置。監(jiān)測(cè)儀的工作原理為，首先選定所要監(jiān)聽(tīng)的區(qū)域及監(jiān)測(cè)時(shí)間，然后用該儀器所提供鐵可編程功能對(duì)聲音監(jiān)測(cè)編寫(xiě)程序。內(nèi)容包括，在某月某日某時(shí)某分開(kāi)始監(jiān)測(cè)，時(shí)間選定在外界干擾最少的夜間，監(jiān)測(cè)器的放置位置為選定的區(qū)域內(nèi)的管道上，監(jiān)測(cè)器放置的個(gè)數(shù)，根據(jù)被測(cè)區(qū)域的大小而定，（監(jiān)測(cè)儀的監(jiān)聽(tīng)半徑200--300m）。監(jiān)測(cè)器在事先編寫(xiě)的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作，并記錄下所選定時(shí)段的聲音監(jiān)測(cè)值，然后借計(jì)算機(jī)對(duì)任何時(shí)間的監(jiān)測(cè)情況由微機(jī)進(jìn)行重放分析，通過(guò)對(duì)噪聲場(chǎng)強(qiáng)級(jí)及場(chǎng)強(qiáng)級(jí)寬度累計(jì)時(shí)段疊合的二維及三維圖的分析，來(lái)判斷監(jiān)聽(tīng)范圍內(nèi)是否有漏點(diǎn)存在。
1.2 漏點(diǎn)探測(cè)
1.2.1 聽(tīng)音棒
　　聽(tīng)音棒的使用歷史較長(zhǎng)，俗稱“聽(tīng)漏器”。其構(gòu)造是在棒的一端帶有振動(dòng)板而沒(méi)有電動(dòng)增幅的一種“聽(tīng)音棒”，使用方法簡(jiǎn)便，將聽(tīng)音棒的一端置于水表或水管、閥門(mén)上，通過(guò)棒傳來(lái)的聲音使振動(dòng)板共振，用耳朵捕捉，判別漏水的有無(wú)。聽(tīng)漏棒分木棒和金屬棒兩種。木棒直徑較粗，不便鉆孔觸管聽(tīng)漏，加之聽(tīng)音較小，貼耳感覺(jué)不好，目前已較少使用；金屬棒借助振動(dòng)板可將聲音放大數(shù)倍，使用靈活，便于鉆孔聽(tīng)音，長(zhǎng)度可調(diào)整，至今仍為廣大檢漏人員所廣泛使用。
1.2.2 漏水探測(cè)儀
　　探測(cè)儀由耳機(jī)、放大器、濾波器、拾音器（探頭）組成。它具有選擇接受各種不同頻率聲音，捕捉放大漏水聲的能力，其原理是將探頭置于地面、消火栓、管道上（包括其附屬設(shè)施）把漏水點(diǎn)發(fā)出的漏水振動(dòng)音，通過(guò)主機(jī)將信號(hào)增幅傳上耳機(jī)依然是用耳朵捕捉；也可根據(jù)指針?biāo)痉档拇笮?lái)顯示漏水的有無(wú)。該議器因車輛、行人、機(jī)械等噪音干擾，所以多在深夜外界干擾較少的情況下使用，并且探測(cè)儀的使用同聽(tīng)漏棒一樣，都要求有相當(dāng)?shù)膶?shí)踐經(jīng)驗(yàn)。新一代漏水探測(cè)儀將增加聲波分析，抗干擾的能力，成為地下管網(wǎng)漏水探測(cè)的主導(dǎo)工具之一。
1.2.3 相關(guān)儀
　　相關(guān)儀是通過(guò)裝設(shè)在泄漏管線兩端的傳感器接受漏水所產(chǎn)生的連續(xù)的不規(guī)則振動(dòng)音，根據(jù)兩傳感器間的距離、聲音到達(dá)的時(shí)間差、振動(dòng)音傳播速度等數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，求得漏水點(diǎn)的位置。相關(guān)儀的運(yùn)用具有以下優(yōu)點(diǎn)：①在困難環(huán)境中的作業(yè)能力較強(qiáng)，如大口徑管道，噪音充斥，深度埋設(shè)的管線等都可進(jìn)行作業(yè)；②比一般的音響探測(cè)法靈敏度高；③在單一的調(diào)查中可以發(fā)現(xiàn)數(shù)個(gè)泄漏；④容易操作，不須過(guò)于依賴操作者的技巧。操作中也有一些限制：適用于尋找疑難漏水點(diǎn)，而不適用于巡查漏水；對(duì)被查管道在有效檢漏長(zhǎng)度內(nèi)兩端要有外露的水管和附件，若沒(méi)有則要定位鉆孔，將鋼纖接觸管線并將傳感器放置在鋼纖上。有效檢漏長(zhǎng)度也有一定要求：金管不宜超過(guò)200m；非金管則更短。對(duì)于環(huán)狀斷裂并錯(cuò)位的漏水不容易檢出。相關(guān)儀價(jià)格較貴，國(guó)內(nèi)引進(jìn)數(shù)量不多，應(yīng)用還不夠廣泛，武漢水司引進(jìn)并成功使用，使檢漏稅工作朝著現(xiàn)代化進(jìn)了一大步。
　　國(guó)外在開(kāi)發(fā)成功管道傳聲相關(guān)儀后，90年代初，又研制了水傳聲相關(guān)檢漏儀，其性能優(yōu)于普通相關(guān)儀，但目前國(guó)內(nèi)未見(jiàn)，僅是從國(guó)外有關(guān)資料略知一二。
1.2.4 探地雷達(dá)
　　探地雷達(dá)是最新的也是最有發(fā)展前途的檢漏儀器，它利用發(fā)射電磁波的反向收集，對(duì)地下管線進(jìn)行測(cè)定，可以精確地繪制出地下管線的橫斷面圖，并可根據(jù)水管周圍的圖象判斷是否有漏水。探地雷達(dá)所能收集的資料非常豐富，除可探測(cè)出地下供水管道、煤氣管、下水道、電纜等位置及地下地壤情況；也可檢測(cè)難以發(fā)現(xiàn)的管道泄漏，管道的不均勻沉降等資料；還能用于預(yù)防性的測(cè)量，發(fā)現(xiàn)隱患，提高漏損的控制水平。目前探地雷達(dá)已進(jìn)入實(shí)用階段，有實(shí)力的水司已著手這方面研究工作，以希能為檢漏工作提供一種更為先進(jìn)的實(shí)用方法。
1.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
　　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一種新型的、人工智能技術(shù)，在許多領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用，如預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、優(yōu)化計(jì)算、模型識(shí)別等。它在供水管網(wǎng)中的應(yīng)用還是個(gè)新課題，但從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的原理框架及模型構(gòu)建上看，應(yīng)用到供水管網(wǎng)上進(jìn)行漏損控制是完全可行的?？偟乃悸肥歉鶕?jù)漏損控制的特點(diǎn)，確定人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中的神經(jīng)元，建立適合供水管網(wǎng)特點(diǎn)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，訓(xùn)練神經(jīng)樣本，輸入實(shí)際資料，進(jìn)行漏損分析，并根據(jù)分析結(jié)果，自動(dòng)尋求最優(yōu)漏損控制措施及對(duì)策，屬主動(dòng)檢漏法，減少查漏的盲目性，提高檢漏的準(zhǔn)確性，武漢水司正著手這方面的研究。
1.4 管線定位技術(shù)
　　地下管線定位是檢漏的重要環(huán)節(jié)，它貫穿檢漏全過(guò)程。分為金屬管線定位和非金屬道線定位。
1.4.l 金屬管線定位
　　運(yùn)用電磁波探測(cè)金屬管線定位技術(shù)，已相當(dāng)成熟。通過(guò)感應(yīng)法和接地法等手段，能夠準(zhǔn)確定出金屬管線的平面位置和埋設(shè)深度。
1.4.2 非金屬管線定位
　　非金屬管線的探測(cè)有音波方式、地震力·式等，但效果都不太理想，有條件水司可考慮引入探地雷達(dá)技術(shù)。

2.有關(guān)技術(shù)和方法的分析

　　被動(dòng)檢漏法、音聽(tīng)法、區(qū)域裝表法、區(qū)域測(cè)漏法等4種檢測(cè)方法是公認(rèn)有效的檢漏方法，在國(guó)外得到廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)也開(kāi)展試驗(yàn)。其中被動(dòng)槍漏法和音聽(tīng)法已被各地水司所廣泛采用，積累一定的經(jīng)驗(yàn)，本文僅就前文所述幾種方法和設(shè)備作一綜合性地探討。
2.1 漏損控制方法
　　2.1.1 在漏損控制的幾種方法中，區(qū)域測(cè)漏法是運(yùn)用較多也比較成功的方法，特別是對(duì)于居民小區(qū)更為適宜，它提高了檢漏上作的效率，避免盲目性，而且也是漏損控制效果的一種最直接的驗(yàn)證手段。武漢水司在幾個(gè)小區(qū)的檢漏中較好地采用了這種方法，效果十分明顯。但在具體運(yùn)用中也發(fā)現(xiàn)由于目前國(guó)內(nèi)管網(wǎng)閥門(mén)質(zhì)量普遍較差，開(kāi)關(guān)閘門(mén)的操作往往不能如愿，某個(gè)閥門(mén)失靈，就會(huì)影響整個(gè)方法的實(shí)施，再加上小區(qū)內(nèi)用水戶夜間最少用水量的估算難以精確，對(duì)用戶水表的讀表統(tǒng)計(jì)工作量也較大，所以該方法對(duì)于較大規(guī)模的小區(qū)是不太適合的。
　　2.1.2 為提高主動(dòng)檢漏的能力，武漢水司探索性的動(dòng)用了區(qū)域聲音檢測(cè)法，該方法具有高靈敏的聲音探測(cè)和可選擇的聽(tīng)測(cè)時(shí)間的功能，能檢測(cè)出人耳無(wú)法不辨的漏水噪聲，將檢漏范圍大大縮小，從而指導(dǎo)漏損控制工作的進(jìn)程，這是一種值得進(jìn)一步探索并加以推廣的技術(shù)方法。
　　2.1.3 在漏損控制的研究中武漢水司還看好神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將該技術(shù)運(yùn)用于供水漏損控制在國(guó)際上都是個(gè)較新的課題，具有前瞻性，有著廣泛的應(yīng)用前景。作為一種方法，在理論上和其它行業(yè)(如水利、電力系統(tǒng))研究情況來(lái)看將其運(yùn)用到漏損控制是可行的，但到能具體指導(dǎo)實(shí)際工作還有大量的工作要做。武漢水司已著手這方面的研究并與大專院校、科研單位合作攻關(guān)，早日使之成為一種實(shí)用技術(shù)，用于漏損控制。
2.2 漏損控制設(shè)備
2.2.1 聽(tīng)漏棒、聽(tīng)音機(jī)
　　漏控設(shè)備中運(yùn)用得最普遍、最有效的是聽(tīng)漏棒。該設(shè)備歷史久遠(yuǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但其聽(tīng)漏效果和簡(jiǎn)便的操作仍是其它先進(jìn)的檢漏設(shè)備無(wú)法替代的，其對(duì)漏點(diǎn)的準(zhǔn)確定位是單純聽(tīng)漏和相關(guān)儀、探地雷達(dá)檢測(cè)等操作中不可少的。聽(tīng)音機(jī)又稱漏水探洲儀，是在聽(tīng)漏棒的基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)代電子技術(shù)，對(duì)漏水噪聲信號(hào)進(jìn)行處理提高了結(jié)果準(zhǔn)確性，容易操作，并可分類獲取不同頻率噪聲并有了量化指標(biāo)。這兩種設(shè)備都是檢漏工作最基本的配置，使用的好壞直接關(guān)系到檢漏質(zhì)量。
2.2.2 漏水檢測(cè)相關(guān)儀
　　是在聽(tīng)漏棒和聽(tīng)音機(jī)的基礎(chǔ)上，動(dòng)用相關(guān)計(jì)算處理技術(shù)而制造的漏水定位設(shè)備，該設(shè)備的出現(xiàn)給檢漏人員帶來(lái)了嶄新探漏工作方式，將漏損控制工作帶入了一個(gè)高科技、高技能、多專業(yè)交叉的全新領(lǐng)域。由于目前國(guó)內(nèi)該設(shè)備引進(jìn)還不多，應(yīng)用也還不夠廣泛，大多數(shù)水司對(duì)它還沒(méi)有足夠的認(rèn)識(shí)。武漢水司通過(guò)這幾年的研究應(yīng)用，對(duì)其性能有了較全面了解并已逐步成為檢漏定點(diǎn)的首選的和必不可少的設(shè)備。
2.2.3 探地雷達(dá)
　　是漏損控制設(shè)備中價(jià)格最昴貴，技術(shù)最復(fù)雜的。該設(shè)備不僅為漏損控制提供了一種新的檢測(cè)手段，而且對(duì)提高管道工程沒(méi)計(jì)、施工、維護(hù)、管理等工作的技術(shù)水平也都將起到重要的作用。由于其價(jià)格、技術(shù)方面的原因，難以大范圍推廣，但有實(shí)力的的水司在技術(shù)力量、人才配備、基礎(chǔ)工作有相應(yīng)條件時(shí)，則應(yīng)開(kāi)始該技術(shù)的研究應(yīng)用，提高企業(yè)的枝術(shù)進(jìn)步。

3、結(jié)束語(yǔ)

　　供水系統(tǒng)漏損控制是一個(gè)系統(tǒng)工程，它涉及管道設(shè)計(jì)，管材選型，工程施工，運(yùn)行管理，檢漏，維修等各個(gè)環(huán)節(jié)。漏損控制不能簡(jiǎn)單等同于檢漏，而應(yīng)把它作為供水管網(wǎng)管理的一個(gè)重要部分，以提高管網(wǎng)現(xiàn)代化管理水平為目標(biāo)，制定出一套相應(yīng)的運(yùn)作機(jī)制。在實(shí)際工作，注重貫徹“規(guī)劃意識(shí)，規(guī)范意識(shí)，管理意識(shí)，服務(wù)意識(shí)”，抓源頭，從設(shè)計(jì)入手，力求供水管網(wǎng)達(dá)到“免維修，零泄漏”的目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)管網(wǎng)優(yōu)化，力保供水安全合理。把管網(wǎng)漏損控制在一個(gè)合理的“度”內(nèi)。在學(xué)習(xí)、消化國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，逐步摸索形成適應(yīng)我國(guó)國(guó)情的高新檢漏技術(shù)和實(shí)用方法，加大漏損預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的研究，使漏損控制工作進(jìn)人良性循環(huán)。