供水管网泄漏定位分析与研究

张双江 徐 兵 张 杨

（合肥供水集团有限责任公司，安徽合肥 232000）

背景

供水管网是维系城市生活、运作的命脉，供水管网的安全与稳定则是重中之重[1]。受年代久远、管网材质和周围介质等影响，供水管网极易发生漏水，且多以暗漏形式产生[2]。为快速有效定位管网漏水位置，国内外相关企业公司研发了大量的检漏设备及仪器，其中以电子听漏仪、漏水相关仪为主动检漏设备，被国内外水司大规模使用[3]。

本文将对漏水相关仪的定位精度展开研究，分别研究三种参数对其定位的影响，为日常检漏工作提供一定的技术指导。

图1 管道泄漏检测示意图

1.相关分析原理

供水管网发生泄漏，泄漏点会产生振动信号，且沿着管道向两端传播，管道两端布置的传感器拾取传来的振动信号，并进行相关分析。

传感器与泄漏点之间存在距离差D，且采集到的信号存在时间差，简称时延△T，根据振动信号传播的波速V算出漏点位置：

其中，d1为传感器1与泄漏点之间的距离，d2为传感器2与泄漏点之间的距离；t1为传感器1到达泄漏点时的时间，t2为传感器2到达泄漏点时时间。

假设管道发生泄漏，则泄漏点会产生振动信号f（t），且沿着管道向两端传播，传感器1、2分别接到到振动信号X1（t）、X2（t）。则泄漏信号与采集到的信号函数为：

其中，NA（t） 和NB（t）分别为A、B两点的背景噪声。

根据公式（5）和公式（6），对采集到的信息进行相关分析[4]：

2.基于相关算法的相关仪

图2为国外知名品牌旗下漏水相关仪，该仪器由两只探头、一部主机组成具有相关分析、自动滤波等功能。实际听漏过程中，需将探头A、B分别放置疑似泄漏管道两端，并输入管道正确参数，即可进行相关分析，具体参数如下：

图2 漏水检测相关分析仪

表1 相关分析参数

根据以上参数可知，在了解管线参数的基础上，正确输入管道参数可成功定位出漏点位置。而实际检漏工作中，大部分都无法获取详细、正确的管道参数，因此探究相关仪的参数设置是很有必要的。

3.探究相关分析参数设置

本次实验所用的管道为放置于空气中的漏水环状管网，如图3所示。该环状管网均有阀门、法兰、弯头等管道配件，以此来模拟实际检漏工况。

图3 实验管网图

本次实验采用P-A-B-I-Z-K-Y-X-G管段，管道材质有钢、PE等材质，管段YX之间存有1处漏点，以此来模拟泄漏，为了减少漏水冲击声的影响，该处漏点用钢箍卡住，如图4所示。

图4 实验管道现场图

3.1 管道长度的影响

实际检漏工作中，管道长度层次不齐，相较于庭院管道，市政管道口径较大、管道长度较长，多集中在100～200m为主。而生活小区内庭院管道仍存在长度为10m左右的庭院管网，因此中段管段对相关分析定位误差是值得探究的。本次实验以控制变量为前提，在管道材质、口径不变的情况下，10m的短距离管道对漏点定位精准度的影响。

表2 管道长度表

图5可知，随着实验管道的长度不断增加，定位误差也逐渐增加，二者均呈递增关系；实验管段长度为5.7m时，管道误差为仅为0.1m；实验管道长度在9m以上，定位误差斜率最大，且误差超过5m。

图5 不同长度管道定位误差

3.2 管道材质的影响

在输入正确的管道长度、管道口径的前提下，实验共分为五组对管道材质参数进行实验分析，具体管道材质如表3所示。

表3 管道材质表

从表3可以看出，输入不同的管道材质，相关分析的定位误差在0.5m范围内，其中最大误差仅为0.3m，根据《城镇供水管网漏水探测技术规程》规定，开挖抢修后发现定位在0.5m以内即可判定漏点定位准确。因此，管道材质影响对管道漏点相关分析的结果微乎其微，几乎可忽略不计。

3.3 管道口径的影响

本次实验在保证长度、材质等因素的设置正确下，通过设置错误的口径材质，模拟管道口径对相关分析结果的影响。

表4 管道口径表

由表格4可知，不同的管道口径会影响漏点定位的准确度。在管道口径保持50mm范围内，定位误差保持在1m以内，符合行业规定的定位误差范围；输入的管道口径越靠近实际管道口径大小，漏点定位误差就越小。

3.5 不同型号漏水相关仪的影响

为了探究型号、设备对相关结果的影响，在同一工况上使用不同型号相关仪进行相关分析实验，以此探是否对定位精度存在影响。

本次实验在按照上述实验程序进行漏点相关分析，实验结果表明不同型号下的漏水相关仪仍然受管道长度、材质、口径等因素的影响，材质对其影响较小，管道长度、口径等因素的影响与上述结果呈现一致性。

4.结论与展望

本文结合现有的漏水相关仪，对短距离管道漏点的参数定位误差问题进行研究，分别从管道材质、管道长度、管道口径分析与探讨，发现主要有：

管道长度在5～10m以内，漏点定位准确度随着管道长度的增加不断增加；长度超过10m时，漏点定位误差急速上升。

输入的管道材质对漏点定位的影响较小，定位误差在行业标准之内，在管材不明的情况下，可进行多项选择。

管道口径会影响漏点定位误差，输入的管道口径越靠近实际管道口径大小，漏点定位误差就越小。