市政供水管网漏损控制与检测技术

市政供水管网漏损控制与检测技术

张长金

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摘要：随着城市化进程的不断推进，供水管网的漏损问题日益严峻，给水资源和能源造成了巨大浪费。本文分析了市政供水管网漏损的主要原因，重点介绍了当前的漏损控制和检测技术，包括有源声学检测、无源声学检测、关口计量法、红外线热成像技术等。对比分析了各种技术的优缺点及适用范围，并提出未来的发展方向。通过高效的漏损控制与检测技术，可大幅降低供水系统的漏损率，实现节水和能源的可持续利用。

关键词：供水管网、漏损控制、漏损检测、节水、可持续利用

引言：

供水是城市生存和发展的命脉，确保供水系统的正常运行对于保障居民的生活用水和工农业生产用水至关重要。然而，长期以来供水管网漏损问题一直困扰着各大城市，不仅造成了大量水资源的浪费，同时也增加了供水系统的运行能耗。有效控制和检测供水管网漏损，对于节约水资源、减少能源消耗、降低运营成本具有重要意义。

1.市政供水管网漏损概况

1.1 漏损原因分析

供水管网漏损的主要原因可分为三个方面：管材老化、施工质量和外部破坏。首先，由于长期运行和环境侵蚀，管材会逐渐老化、腐蚀、开裂，管网整体性能下降。尤其是一些旧城区的供水管网，使用年限往往已超过50年，漏损风险加大。其次，管道铺设施工质量问题也会直接导致漏损，如焊接不良、管桩支撑不够、回填土夯实不当等，都可能造成管网接口处或管体渗漏。第三，城市基础设施建设、地质变动、重型车辆碾压等外部因素，也可能对埋地管网造成损坏而发生漏损。

1.2 漏损影响

供水管网漏损不仅造成了大量水资源直接流失浪费，还会带来一系列负面影响。首先，漏损会增加供水系统的输水能耗，提高运营成本。其次，管网漏损会导致供水压力下降、水质变差，影响供水的可靠性和安全性。再者，持续渗漏还可能软化路基土壤、腐蚀周边管线等，对城市公共基础设施造成损坏隐患。此外，漏水积存会加速道路损坏、引发塌陷等安全隐患，对城市正常运转造成干扰。因此，加强漏损控制与检测，维护供水管网的完好性和运行效率，对于城市的可持续健康发展至关重要。

2.漏损控制技术

2.1 管网分区控制

管网分区控制技术是指将整个供水管网按一定原则分割为若干个相对独立的小区域，即将大管网分割成若干个小的分区。每个分区均设置进出口水量计量设施，通过对每个分区进出口流量的测量和分析，可以准确识别出漏损分区的位置。同时，分区控制也有利于精细化压力管理，避免了大范围压力波动。总的来说，管网分区控制可以将漏损检测和控制的范围减小到分区级别，大幅提高了漏损管理的精度和效率。

2.2 压力管理

合理控制供水管网的运行压力是减少漏损的重要手段。通常情况下，管网压力越高，漏损量也就越大。因此，通过压力管理，将管网压力控制在满足用户需求的最小允许值范围内，可以大幅降低漏损率。压力管理主要包括调节供水厂的出水压力、安装减压设施、优化管网环路布置等多种技术措施。同时，精确的压力监测和数据分析也是压力管理的重要基础。总之，科学合理的压力管理对于控制漏损、节约水资源和能源具有重要意义。

2.3 管网更新改造

对于老旧管网，更新改造是彻底解决漏损问题的根本措施。由于长期运行和环境侵蚀，旧管网的材料性能会逐渐降低，漏损风险也就越来越高。因此，对于那些使用年限较长、漏损严重的管网，应该及时更换更新管材，从根本上解决漏损问题。同时，新建管网时，也要采用先进的防渗防爆材料，并加强施工管理，确保施工质量，从源头上防止漏损产生。当然，管网更新改造工程投资较大，需要统筹考虑成本和效益。

3.漏损检测技术

3.1 有源声学检测

有源声学检测技术是通过在供水管网内注入人工声波信号，并检测其传播过程中的变化来确定漏损位置。具体做法是，先在管网的某一点注入声波信号，然后在其他测点布置声波传感器，当声波遇到漏损点时，会发生能量损耗和散射，从而影响声波的传播特性。通过分析声波的振幅、频率、到达时间等参数变化，并结合管网拓扑结构，即可计算出漏损点的准确位置。有源声学检测具有检测精度高、反应灵敏的优点，适用于大中型管网的漏损检测。

3.2 无源声学检测

无源声学检测技术是利用漏损点本身产生的声波信号进行漏损定位。当管道漏损时，由于高压流体急剧喷出会产生强烈的声振动，这种振动会沿着管道壁向四周传播。无源声学检测就是在管道表面布置声波传感器，捕捉并分析这种漏损声波信号。根据声波的到达时间差、振幅等参数，结合波速计算公式，即可确定漏损点的位置。无源声学检测操作简便、成本较低，是目前应用最广泛的一种漏损检测技术。

3.3 关口计量法

关口计量法是在供水管网的特定节点安装流量计，对进出口流量进行测量和分析，从而判断该段管网是否存在漏损。具体做法是，先将管网按一定规则划分为若干小区段，每个区段的进出口都安装流量计，通过计量分析发现流量不平衡的区段，即为可能存在漏损的区域。然后在这些可疑区域，再进行声学检测或其他技术的精细检测，最终确定漏损点。关口计量法虽然检测精度较低，但是操作简单、投资少，可作为初步漏损排查的有效手段。

3.4 红外线热成像

红外线热成像是一种无损无接触的漏损检测技术。其基本原理是，水管路由于漏损而导致地表温度分布不均匀，通过红外热像仪可以检测到这些温差异常，从而发现漏损位置。这种技术无需对管网进行任何直接操作，只需在地面进行遥感探测即可，因此检测效率很高。但由于天气、管埋深、地质条件等因素的影响，红外热像检测的适用范围有一定限制。目前这项技术主要应用于初步排查大范围漏损区域，结合其他技术的精细检测手段进行使用。

结语

漏损控制和检测是解决供水管网漏损问题的关键。本文介绍了当前常见的漏损控制和检测技术，并对各种技术的优缺点及适用范围进行了分析。随着技术的不断进步和管理经验的积累，供水管网漏损水平必将不断降低。通过提高漏损控制和检测水平，可以最大限度地节约水资源、减少能源消耗、降低运营成本，实现供水系统的可持续发展。

参考文献

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[2]姜舒怀，邵煜.HDPE供水管漏损对外管壁的冲蚀影响研究[J].科技通报，2023，39(03)：71-75.