压力法在供水管网检漏中的应用

彭高洁， 袁 程， 邓仁健

(1.湘潭中环水务有限公司，湖南湘潭411104；2.湖南科技大学土木工程学院，湖南湘潭411201)

供水管网漏损是国内外供水企业运行管理过程中无法避免的问题[1]。管网漏损会使供水管网水压偏低，影响用户的正常用水，还会加大企业运营成本，导致城市水资源的浪费。由于城市供水管网具有复杂性、隐蔽性、数据多样性等特点，漏水点往往不能及时发现。因此，如何快速且精确地找到漏水点就成为解决供水管网漏损的首要问题。随着信息化的快速发展，供水管网的压力等关键数据信息能够及时、准确地反馈。将这些信息结合先进的管理与理论，并引入到供水管网的实际管理中，能够更加高效地解决供水管网的漏损问题。压力法[2]检漏旨在运用信息化压力监测设备，监测管网中的压力变化，进而判断供水管网是否发生漏水并确定漏水范围。基于此，笔者重点研究了压力法在开放式和承压式漏水中的应用，以期为城市供水管网的检漏、听漏等工作提供参考。

1 压力法检漏的原理与基本程序

根据相关研究或者实际操作方法，压力法检漏的一般要求如下：

① 根据供水管道条件，依次布设压力监测点并编号，其中第1个点宜设置在供水主干管的位置，最后1个点宜设置在漏水点之后。压力监测点宜设在离主管较近的位置，例如消防栓、水表箱等，尽量减少其他用水对主管监测压力的影响。

② 当在压力监测点上安装压力监测设备时，应排尽设备前的管内空气，并保证压力监测设备与管道连接处不漏水。

③ 当采用压力法检漏时，应避开用水高峰期，选择管道供水压力相对稳定的时间段观测并记录各监测点的管道压力值。一般建议在凌晨2：00—4：00进行，该时间段的数值较为准确，压力监测点的记录与间隔时间应相同。

⑤ 应使用RTK等测量设备测量每个监测点的黄海高程，并根据供水管道输水和用水条件计算管段的理论单位长度水头损失。

⑥ 采用压力法检漏时，应将各监测点实测的管道供水压力值转换成测压管水头值，并绘制该段管线的实测测压管水头表格或曲线。

按照式(1)计算测压管水头值：

Pa=h+Pt

(1)

式中Pa——测压管水头，m;

h——压力监测点的地面高程，m;

Pt——测试压力值，m。

根据式(2)计算管道压力坡降[3]：

本研究选用的73个蔷薇属植物均为二倍体[31-33]，其中22个为古老月季品种(Old garden roses, OGR)；其余51个为野生种、变种和变型(表1)。根据分析需要将51个种划分为2个类群：(1)蔷薇野生种(wild species, WS)，包括33个种或变种；(2)月季组(Sect. Chinenses DC., SC)，包括18个基因型。研究材料部分采集于云南省农业科学院花卉研究所国家观赏园艺工程技术研究中心种质资源保存基地，另一部分由云南艾蔷薇园艺科技有限公司提供。

Δh=1.1i×L

(2)

式中 Δh——水力坡降，m;

i——单位长度水头损失;

L——管道长度，m。

2 压力法在实践中的运用

2.1 开放式漏水

2018年2月，湘潭市岳塘区马家河石灰厂附近村民反映水压偏低，影响正常用水。时值年关，为了不影响用户过年，管网维护中心立即派出维护人员赶往现场听漏。但由于管线长达1000多米且管网末端压力不足0.1 MPa，听漏难度相当大，始终无法确定具体的漏水位置，决定采用压力法来寻找漏水点。

如图1所示，在供水管网主干管上安装1台压力监测设备(编号为1#)，在漏水支管上安装3台压力监测设备(编号分别为2#、3#和4#)；压力远传监测设备每15 min采集1次压力数据，持续监测2 d，4个点的监测压力变化见图2。

图1 压力监测点安装示意Fig.1 Location of pressure monitoring point

图2 各点的压力曲线Fig.2 Pressure curve of each point

由图2可知，每天2:00—5:30被检测管网监测点的压力比较稳定，故选用2月8日3：00的压力数据作为计算依据，详见表1。

表1 马家河管网监测点计算Tab.1 Calculation of monitoring points of Majiahe pipeline network

根据式(2)计算出4个节点之间的单位水头损失[4]如表1所示。根据结果可知1#、2#压力点之间与2#、3#压力点之间的单位水头损失值相同，而3#、4#压力点之间的单位长度水头损失值偏小，因此可以判断漏点位于3#、4#压力点之间。Δh=12.5 m，i=0.035，根据式(2)可求得漏点距离3#压力点357 m。

通过计算得到的具体位置，最后通过精确听漏，基本确定漏点位置在距离3#压力点360 m处，最终开挖结果也与计算结果基本一致。

2.2 承压式漏水

在管网检漏中多次应用压力法，能较快且准确地找到漏点，但在实际运用中也发现了一些问题。例如在雨湖区宝丰街道的管道漏水检漏中，采用压力法，在主管道和漏水支管上分别安装了2个压力远传监测设备。通过对比发现，在一水厂夜间减压供水期间(通过降低城市夜间管道压力，降低漏损和爆管率)，主管压力随之下降，而漏水支管的压力并未下降，压力与白天相比基本不变，不符合常理。宝丰街道测压管水头曲线如图3所示。

图3 宝丰街道压力测压管水头曲线Fig.3 Water head curve of pressure pipe of Baofeng Street

分析认为该管道漏点应该是类似地下水的承压式漏水，白天漏水浸润至土壤且无处排水或排水较慢时，造成承压。夜间主管压力下降，土壤内依旧有承压水，管道内外压力差大幅减小，导致漏水量减少，因此夜间压力未随主管压力波动。随后找到漏点并开挖的过程也验证了这一推断，该处土质严实且无处排水，是造成承压漏水的原因。

3 结语

在供水管道检漏中应用压力法，能较快且准确地找到漏水点。尤其是采用现代信息化技术，能够更加频繁、准确、及时地记录和分析压力数据。同时，通过压力法积累的管道漏水等压力大数据，在未来的管网水力模型建立等应用中也能发挥至关重要的作用。