高 偉　埃德爾集團

　　摘　要：適合我國供水管道檢漏的主要方法及儀器。
　　關鍵詞：供水管道 檢漏方法 檢漏儀器

一﹑前言

　　淡水是人類生存最基本的條件之一，水資源貧乏和環境污染是制約城鎮供水的主要因素。供水管道漏水是對寶貴水源的浪費，他不僅增加了凈水成本，而且還額外地增大了供水設施的投資費用，同時，也導致一些次生災害。因此，保護水源，節約用水，檢漏降損，已成為全人類的共識。

二﹑我國供水管道漏失狀況

　　據中國水協1998統計，我國城市水司平均漏失率為12～13%，如果按單位管長單位時間的漏水量統計，則我國的漏水量遠大于經濟發達國家，具體數字見表一：

表一：單位比漏水量統計表

國 家

中 國

意大利

馬來西亞

日 本

英 國

德 國

新加坡

匈牙利

單位比漏水量

2.85

2.5

1.2

1.0

0.8

0.4

0.3

0.2

　　其中，漏失率=漏水量/供水量×100%；
　　單位比漏水量=年漏水量/(365×24×管長), m³/h/km，即為單位管長單位時間的漏水量。

　　目前我國多數城市采用被動檢漏法或以此法為主，而地下管道漏水的規律是由暗漏到明漏，有時暗漏的水流入河道、下水道或電纜溝后始終成不了明漏，因此我國城市水司降低漏耗的潛力還相當大。做好檢漏工作可極大地提高有效供水能力，對節約用水，提高水司的社會效益和經濟效益具有重大意義。

三﹑供水管道漏水聲的種類及傳播

　　供水管道擔負的任務是將凈水輸送到用戶，以滿足人們最基本的需要。然而，供水管道也會發生漏水情況，當發生時，噴出管道的水與漏口摩擦，以及與周圍介質等撞擊，會產生不同頻率的振動，由此產生漏水聲。漏水聲的種類通常可分為三種：
　　（1）漏口摩擦聲：是指噴出管道的水與漏口摩擦產生的聲音，其頻率通常為300～2500Hz，并沿管道向遠方傳播，傳播距離通常與水壓﹑管材﹑管徑﹑接口﹑漏口等有關，在一定范圍內，可在閘門﹑消火栓等暴露點聽測到漏水聲。
　　（2）水頭撞擊聲：是指噴出管道的水與周圍介質撞擊產生的聲音，并以漏斗形式通過土壤向地面擴散，可在地面用聽漏儀聽測到，其頻率通常為100～800 Hz之間。
　　（3）介質摩擦聲：是指噴出管道的水帶動周圍粒子（如土粒，沙粒等）相互碰撞摩擦產生的聲音，其頻率較低，當把聽音桿插到地下漏口附近時，可聽測到，這為漏點最終確認提供了依據。

四﹑供水管道檢漏的主要方法

　　由于人類對供水管道漏水的共識，先后研究了一些檢漏方法，也研制一些儀器，例如，在德國﹑英國等經濟發達國家通常采用的檢漏方法有：音聽檢漏法，相關檢漏法，漏水聲自動監測法和分區檢漏法等。前三種檢漏法是靠漏口產生的聲音來探測漏點的，這對無聲的泄漏就沒有辦法了。而分區檢漏法是通過計量管道流量及壓力來判別有無漏水存在，就是所謂的最小流量法。目前我國通常采用被動檢漏法，音聽檢漏法或相關檢漏法，有些水司也采用了漏水聲自動監測法或分區檢漏法，隨著供水管網管理的規范和技術的進步，許多水司會逐步引進漏水聲自動監測法或分區檢漏法，這對快速降低漏失，控制漏耗將起到積極的作用。
　　1．音聽檢漏法
　　音聽檢漏法分為閥栓聽音和地面聽音兩種，前者用于查找漏水的線索和范圍，簡稱漏點預定位；后者用于確定漏水點位置，簡稱漏點精確定位。
　　漏點預定位是指聽漏棒、電子聽漏儀及噪聲自動記錄儀來探測供水管道漏水的方法，根據使用儀器的不同，預定位技術主要有閥栓聽音法和噪聲自動監測法。
　　（1）閥栓聽音法
　　閥栓聽音法是用聽漏棒或電子放大聽漏儀直接在管道暴露點(如消火栓、閥門及暴露的管道等)聽測由漏水點產生的漏水聲，從而確定漏水管道，縮小漏水檢測范圍。金屬管道漏水聲頻率一般在300～2500Hz之間，而非金屬管道漏水聲頻率在100～700Hz之間。聽測點距漏水點位置越近，聽測到的漏水聲越大；反之，越小，見圖一。

　　（2）地面聽音法
　　當通過預定位方法確定漏水管段后，用電子放大聽漏儀在地面聽測地下管道的漏水點，并進行精確定位。聽測方式為沿著漏水管道走向以一定間距逐點聽測比較，當地面拾音器靠近漏水點時，聽測到的漏水聲越強，在漏水點上方達到最大，見圖二。

　　

拾音器放置間距與管道材質有關，一般說來，金屬管道間距為1～2米，而非金屬管道為0.5～1米，水泥路面間距為1～2米，土路面為0.5米。
　　（3） 聽漏儀的發展狀況
　　從德國SEBA聽漏儀的發展看，是從原來的模擬信號處理發展到現代數字信號處理。由于采用數字信號處理，使得抗環境噪聲干擾能力增強。數字頻率分析﹑數字濾撥﹑瞬時值和最小值記錄及區分漏水與短時用水地連續監測等功能，只有數字化的儀器才能實現，如德國SEBA的HL 400和HL 4000檢漏儀。
　　2．漏水聲自動監測法
　　泄漏噪聲自動記錄儀（如德國SEBA的GPL 99）是由多臺數據記錄儀和一臺控制器組成的整體化聲波接收系統。當裝有專用軟件的計算機對數據記錄儀進行編程后，只要將記錄儀放在管網的不同位置，如消火栓、閥門及其他管道暴露點等，按預設時間(如深夜2:00～4:00)同時自動開/關記錄儀，可記錄管道各處的漏水聲信號，該信號經數字化后自動存入記錄儀中，并通過專用軟件在計算機上進行處理，從而快速探測裝有記錄儀的管網區域內是否存在漏水。人耳通常能同到30dB以上的漏水聲，而泄漏噪聲自動記錄儀可探測到10dB以上的漏水聲。
　　數據記錄儀放置距離視管材﹑管徑等情況而定，一般說來，金屬管道可選200～400米的間距，非金屬管道應在100米之內的間距。
　　判別漏水的依據是：每個漏水點會產生一個持續的漏水聲，根據記錄儀記錄的噪聲強度和頻繁度來判斷在記錄儀附近是否有漏水的存在，計算機軟件自動識別并作二維或三維圖，見圖三。

　　使用泄漏噪聲自動記錄儀檢漏有如下優點：
　　（1）檢漏有規律，有助于發現漏水早期跡象；
　　（2）由于能自動開始和停止工作，而不用人來聽測，從而降低了勞動強度和費用；
　　（3）儀器操作簡便，可用計算機進行文件匯編。
　　3．相關檢漏法
　　相關檢漏法是當前最先進最有效的一種檢漏方法，特別適用于環境干擾噪聲大、管道埋設太深或不適宜用地面聽漏法的區域。用相關儀可快速準確地測出地下管道漏水點的精確位置。
　　一套完整的相關儀主要是由一臺相關儀主機(無線電接收機和微處理器等組成)、二臺無線電發射機(帶前置放大器)和二個高靈敏度振動傳感器組成。其工作原理為：當管道漏水時，在漏口處會產生漏水聲波，并沿管道向遠方傳播，當把傳感器放在管道或連接件的不同位置時，相關儀主機可測出由漏口產生的漏水聲波傳播到不同傳感器的時間差Td，只要給定兩個傳感器之間管道的實際長度L和聲波在該管道的傳播速度V，漏水點的位置Lx就可按下式計算出來。

　　　　　　　　　　　　　Lx=(L－V×Td)/2

　　式中V取決于管材、管徑和管道中的介質，單位為m/ms，并全部存入相關儀主機中。測試過程見圖四。

　　相關儀也經歷了從低到高性能的發展過程，現代高性能的相關儀具有時間域和頻率域（FFT）時實相關處理功能，同時具有高分辨率（0.1ms）﹑頻譜分析及陷波﹑自動濾波﹑測管道聲速和距離等功能，如德國SEBA的相關儀DYNACORR具備這些功能。
　　4．分區檢漏法
　　在管道聽測漏水聲時，一般說來，漏點大產生的漏水聲比漏點小產生的漏水聲要大一些，但漏點大到一定程度漏水聲反而小了，因此，我們不能認為聽到的漏水聲大，其漏水量就大，有時實際情況正好相反。分區檢漏法使漏水點按漏水量大小分類成為可能，并因此能做到：控制大的漏水點并首先被排除掉。
　　每個管網中都存在著多處小的漏水點和幾處大的漏水點，經驗表明，漏水總量的80％是由20％大漏水點造成的。因此，盡快排除大的漏水點才能更好地控制漏耗，降低漏失率，同時，分區檢漏可大大提高檢漏速度。
　　用流量計進行分區檢漏時，首先關閉與該區相連的閥門，使該區與其他區分離，然后用一條消防水帶一端接在被隔離區的消火栓上，另一端接到流量計的測試裝置上；再將第二條消防水帶一端接在其他區的消火栓上，另一端接到流量計的測試裝置上，最后開啟消火栓，向被隔離區管網供水，見圖五。借助于流量計，測量該區的流量，可得到某一壓力下的漏水量，見圖六。如果有漏水，可通過依此關/開該區的閥門，可發現哪一段管道漏水。德國SEBA的流量計TDM 10-60正是為分區檢漏而設計的。

　　采用分區檢漏法檢漏的優點：
　　（1）能迅速排除大的漏水點；
　　（2）系統地測試，可進行管網狀況分析；
　　（3）用所測流量與正常流量比較，可以發現漏水的早期跡象。

五、供水管道檢漏過程中應注意的問題

　　前面敘述了供水管道的檢漏方法和儀器，各水司選用何種檢漏方式要根據所處的地理位置情況及選用的儀器設備而定。無論選用哪種檢漏方法，在去現場檢漏前，一方面要清楚地了解地下管線的實際走向、材質、管徑、埋深、水壓及使用年限；另一方面還要對檢漏儀器進行選擇，帶哪些儀器。對所攜帶的儀器預先要進行檢查，看是否有問題，如電池電壓是否符合要求；接線是否對；有無故障等。其它檢漏工具是否備齊。
　　此外，還應注意如下問題：
　　（1）如果遇多年未開啟的井蓋要點明火驗證，證明井中無毒氣時，方可下井操作。
　　（2）在市區檢漏時一定要注意交通安全，應放置警示牌，穿上警示背心。
　　（3）對某些漏點難下決心定位需用打地釬法核實時，一定要查清此處是否有電纜。
　　（4）注意保持拾音器或傳感器與測試點接觸良好。
　　總之，各類檢漏儀都有其自己的特點和性能及使用范圍，就地面聽漏儀而言，絕大部分管道漏水時用地面聽漏儀均能聽到漏水的聲音，并準確找到漏水的地點，但有一少部分漏水點聽測起來不太清楚，分析主要原因是漏水聲傳不到地面上來，情況可能是:
　　①管道埋設太深，漏水聲能量被泥土吸收;
　　②漏口被水淹沒，漏水聲能量被水吸收;
　　③水壓太低，導致漏口處產生的漏水聲很微弱;
　　④漏口上方有下水管道隔音;
　　⑤管道接口處滲漏，幾乎無漏水聲;
　　⑥地面上有建筑物或堆積物，無聽漏條件。
　　對于漏水聲不能傳到地面的漏點，最好用相關儀測試，可快速準確地定位漏點，并比用地面聽漏儀要快得多。
　　總之，地下管道漏水情況十分復雜，有時要依靠各類檢漏儀器和人的經驗去判斷，甚至有時還要借助于其它輔助手段判斷，才能取得最佳效果。操作人員不能死記規程，要把規程和儀器性能融合起來應用。積累經驗是十分重要的，每次檢漏都要有原始記錄，把有關數據記錄下來，數據積累到一定數量后，可用統計分析方法找出其規律性，可提高今后的檢漏效率。

六、幾點建議

　　為有效地降低漏耗，應有計劃地選配檢漏儀器，變被動檢漏為主動檢漏，盡快組建檢漏隊伍，把漏失控制到最低程度。
　　1.檢漏隊伍組建
　　(1)檢漏人員素質
　　隨著科學及技術的發展，檢漏技術及儀器越來越先進。因此，檢漏人員應具備如下條件：
　　①知識層次越高越好，應具備高中學力；
　　②應具備吃苦耐勞的敬業精神，事業心強；
　　③要善于學習，不斷探索和實踐、積極總結檢漏經驗；
　　④在年齡結構上建議老、中、青相結合(比例約為1:3:5)，并逐步向年青化過渡。
　　(2)檢漏隊伍人數
　　一般每80～100公里的供水管道配1～2名檢漏。
　　(3)檢漏人員職責
　　①熟悉本地區管道運行的情況；
　　②熟練掌握檢漏儀器和管線定位儀器；
　　③熟練掌握常規檢漏方法；
　　④負責本區巡回檢漏；
　　⑤負責儀器的維護和保養；
　　⑥做好檢漏記錄，填寫報表，并編寫檢漏報告
　　(4)檢漏考核指標
　　①暗漏檢出率(檢出的暗漏與修漏總數之比)應大于85%；
　　②檢漏正確率(檢漏人員報的地點與實際漏水點的距離在1米之內的比例)應大于95%。
　　2. 有效地選配檢漏儀器
　　各水司的地理、經濟及技術條件不同，選用的儀器也不同，要根據自身的具體情況選配。從地理情況分析，南方管線埋設較淺，用聽漏儀可解決70%的漏水；而北方管線埋設較深，漏水聲較難傳到地面，最好選用相關儀。但從經濟技術條件分析，直轄市、省會城市及經濟發達城市的水司可選先進的檢漏儀器，這樣為快速降低漏耗提供了前提條件。
　　3. 加強檢漏人員的培訓
　　檢漏是一項綜合性的工作，配備了檢漏儀器，而沒有選擇合適的人員也很難發揮效益，這就需要加強對檢漏人員的培訓，以便提高檢漏技能，同時更要培養檢漏人員吃苦耐勞的敬業精神。
　　4. 選擇有效的檢漏方法
　　雖然供水行業檢漏的方法較多，但是從檢漏的實際效果看，應選用音聽檢漏法，相關檢漏法，漏水聲自動監測法或分區檢漏法。目前許多水司均選用了這些方法，對控制漏水已經起到了一定作用。
　　5. 要充分調動檢漏人員的積極性
　　檢漏是一項很難的戶外工作，有時還需夜晚工作，如何調動檢漏人員的積極性是各水司應關注的問題。應采用經濟杠桿創建有獎有罰的管理體制，來極大地調動檢漏人員的積極性。