供水管道检漏的主要方法和仪器

供水管道检漏的主要方法和仪

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谈我国供水管道检漏的主要方法和仪器

高伟（埃德尔集团）

水世界-中国城镇水网发布时间：2006-12-22 【进入论坛】

一﹑前言

淡水是人类生存最基本的条件之一，水资源贫乏和环境污染是制约城镇供水的主要因素。供水管道漏水是对宝贵水源的浪费，他不仅增加了净水成本，而且还额外地增大了供水设施的投资费用，同时，也导致一些次生灾害。因此，保护水源，节约用水，检漏降损，已成为全人类的共识。

二﹑我国供水管道漏失状况

据中国水协1998统计，我国城市水司平均漏失率为12～13%，如果按单位管长单位时间的漏水量统计，则我国的漏水量远大于经济发达国家，具体数字见表一：

表一：单位比漏水量统计表

其中，漏失率=漏水量/供水量×100%；单位比漏水量=年漏水量/(365×24×管长), m3/h/km，即为单位管长单位时间的漏水量。

目前我国多数城市采用被动检漏法或以此法为主，而地下管道漏水的规律是由暗漏到明漏，有时暗漏的水流入河道、下水道或电缆沟后始终成不了明漏，因此我国城市水司降低漏耗的潜力还相当大。做好检漏工作可极大地提高有效供水能力，对节约用水，提高水司的社会效益和经济效益具有重大意义。

三﹑供水管道漏水声的种类及传播

供水管道担负的任务是将净水输送到用户，以满足人们最基本的需要。然而，供水管道也会发生漏水情况，当发生时，喷出管道的水与漏口摩擦，以及与周围介质等撞击，会产生不同频率的振动，由此产生漏水声。漏水声的种类通常可分为三种：（1）漏口摩擦声：是指喷出管道的水与漏口摩擦产生的声音，其频率通常为300～2500Hz，并沿管道向远方传播，传播距离通常与水压﹑管材﹑管径﹑接口﹑漏口等有关，在一定范围内，可在闸门﹑消火栓等暴露点听测到漏水声。（2）水头撞击声：是指喷出管道的水与周围介质撞击产生的声音，并以漏斗形式通过土壤向地面扩散，可在地面用听漏仪听测到，其频率通常为100～800 Hz 之间。（3）介质摩擦声：是指喷出管道的水带动周围粒子（如土粒，沙粒等）相互碰撞摩擦产生的声音，其频率较低，当把听音杆插到地下漏口附近时，可听测到，这为漏点最终确认提供了依据。

四﹑供水管道检漏的主要方法

由于人类对供水管道漏水的共识，先后研究了一些检漏方法，也研制一些仪器，例如，在德国﹑英国等经济发达国家通常采用的检漏方法有：音听检漏法，相关检漏法，漏水声自动监测法和分区检漏法等。前三种检漏法是靠漏口产生的声音来探测漏点的，这对无声的泄漏就没有办法了。而分区检漏法是通过计量管道流量及压力来判别有无漏水存在，就是所谓的最小流量法。目前我国通常采用被动检漏法，音听检漏法或相关检漏法，有些水司也采用了漏水声自动监测法或分区检漏法，随着供水管网管理的规范和技术的进步，许多水司会逐步引进漏水声自动监测法或分区检漏法，这对快速降低漏失，控制漏耗将起到积极的作用。

1．音听检漏法

音听检漏法分为阀栓听音和地面听音两种，前者用于查找漏水的线索和范围，简称漏点预定位；后者用于确定漏水点位置，简称漏点精确定位。漏点预定位是指听漏棒、电子听漏仪及噪声自动记录仪来探测供水管道漏水的方法，根据使用仪器的不同，预定位技术主要有阀栓听音法和噪声自动监测法。（1）阀栓听音法阀栓听音法是用听漏棒或电子放大听漏仪直接在管道暴露点(如消火栓、阀门及暴露的管道等)听测由漏水点产生的漏水声，从而确定漏水管道，缩小漏水检测范围。金属管道漏水声频率一般在300～2500Hz之间，而非金属管道漏水声频率在100～700Hz之间。听测点距漏水点位置越近，听测到的漏水声越大；反之，越小，见图一。

（2）地面听音法当通过预定位方法确定漏水管段后，用电子放大听漏仪在地面听测地下管道的漏水点，并进行精确定位。听测方式为沿着漏水管道走向以一定间距逐点听测比较，当地面拾音器靠近漏水点时，听测到的漏水声越强，在漏水点上方达到最大，见图二。

拾音器放置间距与管道材质有关，一般说来，金属管道间距为1～2米，而非金属管道为0.5～1米，水泥路面间距为1～2米，土路面为0.5米。

（3）听漏仪的发展状况从德国SEBA听漏仪的发展看，是从原来的模拟信号处理发展到现代数字信号处理。由于采用数字信号处理，使得抗环境噪声干扰能力增强。数字频率分析﹑数字滤拨﹑瞬时值和最小值记录及区分漏水与短时用水地连续监测等功能，只有数字化的仪器才能实现，如德国SEBA的HL 400和HL 4000检漏仪。

2．漏水声自动监测法

泄漏噪声自动记录仪（如德国SEBA的GPL 99）是由多台数据记录仪和一台控制器组成的整体化声波接收系统。当装有专用软件的计算机对数据记录仪进行编程后，只要将记录仪放在管网的不同位置，如消火栓、阀门及其他管道暴露点等，按预设时间(如深夜2:00～4:00)同时自动开/关记录仪，可记录管道各处的漏水声信号，该信号经数字化后自动存入记录仪中，并通过专用软件在计算机上进行处理，从而快速探测装有记录仪的管网区域内是否存在漏水。人耳通常能同到30dB以上的漏水声，而泄漏噪声自动记录仪可探测到10dB以上的漏水声。

数据记录仪放置距离视管材﹑管径等情况而定，一般说来，金属管道可选200～400米的间距，非金属管道应在100米之内的间距。

判别漏水的依据是：每个漏水点会产生一个持续的漏水声，根据记录仪记录的噪声强度和频繁度来判断在记录仪附近是否有漏水的存在，计算机软件自动识别并作二维或三维图，见图三。

使用泄漏噪声自动记录仪检漏有如下优点：（1）检漏有规律，有助于发现漏水早期迹象；

（2）由于能自动开始和停止工作，而不用人来听测，从而降低了劳动强度和费用；（3）仪器操作简便，可用计算机进行文件汇编。

3．相关检漏法

相关检漏法是当前最先进最有效的一种检漏方法，特别适用于环境干扰噪声大、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漏水点的精确位置。

一套完整的相关仪主要是由一台相关仪主机(无线电接收机和微处理器等组成)、二台无线电发射机(带前置放大器)和二个高灵敏度振动传感器组成。其工作原理为：当管道漏水时，在漏口处会产生漏水声波，并沿管道向远方传播，当把传感器放在管道或连接件的不同位置时，相关仪主机可测出由漏口产生的漏水声波传播到不同传感器的时间差Td，只要给定两个传感器之间管道的实际长度L和声波在该管道的传播速度V，漏水点的位置Lx就可按下式计算出来。

Lx=(L－V×Td)/2

式中V取决于管材、管径和管道中的介质，单位为m/ms，并全部存入相关仪主机中。测试过程见图四。

相关仪也经历了从低到高性能的发展过程，现代高性能的相关仪具有时间域和频率域（FFT）时实相关处理功能，同时具有高分辨率（0.1ms）﹑频谱分析及陷波﹑自动滤波﹑测管道声速和距离等功能，如德国SEBA 的相关仪DYNACORR具备这些功能。

4．分区检漏法

在管道听测漏水声时，一般说来，漏点大产生的漏水声比漏点小产生的漏水声要大一些，但漏点大到一定程度漏水声反而小了，因此，我们不能认为听到的漏水声大，其漏水量就大，有时实际情况正好相反。分区检漏法使漏水点按漏水量大小分类成为可能，并因此能做到：控制大的漏水点并首先被排除掉。