关于提升供水管网建设质量以改善管网漏损率的思考

文／郜炳凯 中国水务投资有限公司 北京 100053

引言：

城市供水系统直接影响人们的日常生活和生产，供水系统的正常运行可以为城市供水。然而，在目前作为重要供水渠道的供水系统中，供水管网漏水并不少见。在相关数据摘要中，我国供水管道泄漏不仅对城市居民的日常生活造成了负面影响，也给相关供水企业造成了严重的经济损失。因此，必须重视相关维修研究。

1、供水管网漏损原因分析

1.1 管材质量缺陷

目前，越来越多的新水管进入市场，但城市供水具有一定的特殊性，管网结构改造不可能一蹴而就。许多旧管道有很多质量隐患，更换起来比较困难。在此之前，水泥、镀锌等管道被广泛使用，但都有其他缺陷，在规定的使用寿命之前基本无法正常工作，容易发生泄漏。地基处理不当会导致地面沉降不平衡、管道移动、漏水等问题。钢筋抗拉强度的降低会导致水泥管道开裂，严重时会发生爆炸事故。铸铁管通常有两种连接形式:橡胶圈柔性连接和膨胀水泥刚性连接。其中膨胀水泥刚性连接应用广泛，但长期使用后，外部环境因素会导致开裂。铸铁管本身含有更多的磷和硫，并可能在外力不均匀时破裂。镀锌管道通常用铠装连接，但在运输过程中容易损坏涂层。如果防腐工作做得不好，在使用过程中可能会出现氧化、腐蚀等问题。因此，水管中不允许使用镀锌管。

1.2 施工方式存在问题

供水管网为地下设施，大部分管道埋在地下。如不严格按照有关规定施工，将存在短时间内难以暴露的隐患。具体表现为:（1）在管道设计中，由于道路空间限制，管道未正确截断以减少设计难度，从而给管道带来严重的安全风险；（2）在路边沟渠中铺设管道。在这种情况下，由于水中余氯的侵蚀，管道内壁不断变薄，管道外壁也受到水的侵蚀。同时，将受到地表和地下污水渗透的腐蚀，导致管道腐蚀面积增加，导致管道应力能力逐渐降低，泄漏量逐渐减少。与污水管道相邻的供水管道发生泄漏时，泄漏的水主要进入污水管道，难以及时检测；（3）施工前未进行严格的管道质量检查。无论是哪根管子，进入现场前都要经过很多装卸和运输，容易损坏。例如，铸铁管开裂或被防腐涂层损坏，水泥管因碰撞而破裂或被接头损坏。管道安装过程中，现场施工人员对管道接头基本不进行检测和过滤，导致新安装的管道可能发生泄漏；（4）建筑工程是非规范驱动的。例如，安装前不检查橡胶环接头，导致一些孔位置不正确，清洗工作不正常；石棉与膨胀水泥之间的表面填充不足，支撑不均匀、不稳定或不足；（5）地基加固不当，回填层压实不够，管道关键部位未用混凝土加固等。

1.3 供水管网的使用以及维护存在问题

城市供水管道一般铺设在地下，维护过程复杂，管网现有问题无法及时发现和维护。因此，只有在出现严重后果后，问题才能得到解决。另外，在供水管网的应用中，地下管线的复杂性会受到其他管网的影响，从而导致漏水。

1.4 规划设计不合理

随着城市人口的激增，对水资源的需求迅速增长，对供水网络的要求也越来越高。同时，揭示了现有网络计划的问题：首先，城市发展预测不完整，受资金等因素的影响，管网规划建设不到位。一些现有的排水管在设计时只考虑现有的用水者，但是现在太小了，管道流速太高了，容易发生渗漏；第二，供水管道是压力管道。在一些大直径网络中，水流通常处于机头的混合状态。在某些情况下，分散的气囊会影响水流，管道中的压力也会产生引发爆炸的锤击。设计时只考虑地形问题，许多管道不设计排气阀，导致爆管危险进一步增加；第三，对管道膨胀变量理解不够。部分金属管道易受温度影响，但供水企业在新建城市管道时没有充分考虑环网的需求，仅根据水量和供水点之间的距离进行设计。管网设计不合理，运行安全难以保证。

2、供水管网漏损控制的意义

（1）城市水的路径。随着城市化进程的推进，我们城镇的自来水供应增加，公共供水供应也在增加。城市水管漏水率有所下降，但全国各地区的控制损失不平衡。在许多城市，水管的损失率较高，东北部分地区的损失率超过20%。在一些城市，城市供水矛盾，排污率很高。遏制水源地是实现“水供应、具体地点的住区、水生产”的重要举措，这对缓解城市用水需求的紧张局势和提高城市用水效率至关重要；（2）城市供水安全。在一些城市，50 岁以上或较低的线路仍在使用，供水网络问题越来越明显。管网会老化、严重损坏，并且会在管网内产生许多线种设定和人工因素。当污垢和生物标本落入不稳定的反应中，容易导致“黄水”和“红水”，影响供水。另一方面，管道壁上附着了大量管道，从而减少了管网的输水量，增加了用水量，增加了“爆炸风险”。城市电网改造不仅减少渗漏，而且提高城市供水的稳定性，减少用水量，保护城市供水；（3）城市优质供水的关键环节。水管中的扰动控制是一种系统设计，由设备更新、分区测量、供水系统优化方案、供水网络的建立、机械优化等组成。该系统为了弥补水管的不足，优化城市水循环，建立完善的城市供水系统、先进的城市供水系统和高度平衡的供水系统，从而促进城市优质供水的发展。

3、提升建设质量改善管网漏损的思考

3.1 深化设计

供水管网需要与城市总体规划进行有效整合，通盘考虑全局综合系统设计，才能有效避免施工过程中的图质量差、二次变更，减少临时修改路由或增加弯头造成的接口数量增加，降低漏点隐患。首先要充分对城市规划和区域发展情况进行总体把控，应以区域总体规划、城市总体规划和镇总体规划为依据，应与水资源规划、水污染防治规划、生态环境保护规划和防灾规划等相协调。还要对建设项目所在地进行详细考察，做好地质勘察，了解水文地质条件、地下水源以及其生态环境等情况。其次为确保设计可行性，需要和有关建设管理部门进行沟通协调，如各市委办局及其燃气、电信、交通、热力、绿化等各产权单位。尽最大限度做到管线布局和设计合理。同时了解拆迁进展及难度等问题。提前模拟施工实施，利用计算机将抽象设计进行展示，及时发现设计漏项及可优化环节。总之设计人员除严格执行规范标准设计外，还应更好的将理论联系实际。

3.2 严格把关材料质量与施工过程

重视供水工程管网改造及维修等工作，采取科学的方案，做好相应的规划，确保材料的选择符合标准，并且严格把控施工过程。管网更新改造与维修的时候，使用的管材必须符合国家的相关规定与要求，要选择质量过硬的产品，安装的时候要根据相应的操作规范进行。完善基本的管线工程更新及验收制度，对材料和施工质量的不合格情况进行严格审查，及时优化供水工程管网建设。有计划地对管网进行更新改造是控制漏损的有效措施之一，主要包括3 种方法：第一，拆除旧管敷设新管；第二，在大管内套口径较小的管道；第三，对旧管进行刮管涂衬。在实际操作过程中，相关人员结合实际情况进行技术手段的选择与应用，具体案例具体分析。其中用水泥砂浆对管道内壁进行喷涂是最经济的方法。如灰口铸铁管用水泥砂浆喷涂后除了能避免管道内壁结垢和管道内出现黄水现象外，还可延长其使用寿命。钢管出现部分破损时，工作人员需要对其实际强度进行判断，当内部的强度可以达到使用的情况下，还可以在内部喷洒混凝土浆料，可以很好的堵住由于腐蚀造成的细小泄漏，从而避免管线的进一步侵蚀，这对我国可持续发展也会产生积极的促进作用。

3.3 采用分区管控、定期检测和维护

管理具有测量区域、压力区域和控制区域组合概念的区域。第一部分是测量区(DMA)，有小、中、大三个尺度，相应的家庭数量少于1000，1000-3000，3000-5000。通过区域测量，通过测量数据，可以直观地确定及时检测到管子爆炸和泄漏的位置，然后及时有效地修复和修复缺失的位置。在压力分割的情况下，总用水量、总产量、总损失在年终统计中总是很容易获得和整合的，更直观。但是，将街区的位置区域分为多个部分，很难收集和记录具体的水文学信息。每一集都受到压力。因此，城市地形知识和所有地区的局部供水可以有效地缓解整个管网的水压。最后是控制部分。面积管理的最佳方法是通过铁路、道路等一系列自然地理条件或边界符号划分地块，从而简化小地块面积管理的困难。监测、持续实时监测听地面声音，比较观察管网漏水的老方法。虽然还在使用，但缺点也很明显。噪音对他影响很大。一般来说，夜深人静的时候，负责人可以进行检查，反馈信息有限，效率很低。仪器的准确性和技术人员的工作能力对监测结果有重要影响。随着新的智能技术的发展，古代听力测试被废弃了。自动化管道网络可以通过发射电磁波或水分子的管道内部的金属布线，甚至移动微型机器人等新发明进行实时监控，但目前成本更高，更难获得。但是随着高科技的现代化，管网泄漏的智能检测和控制技术将越来越成熟。智能电网泄漏检测的长期效益非常显著，大大减少了损失。通过管网数据的智能预测，径流预测包括遗传算法、蚂蚁算法、替代贝叶斯公式、神经网络理论等多种算法公式。不断分析数据，并提供泄漏概率预测报告。在重大泄漏发生之前，及时进行维护和修理。通过更智能的管理减少人工技术的错误，通过大数据探索规律。

3.4 严格控制施工质量

（1）选择相应的支管，并尽可能使用间隙；（2）下水道应尽可能远离排水沟；（3）安装前仔细检查管道的质量。使用球墨铸铁时，您可以执行以下操作:观察、敲门、聆听和判断声音是否合适；（4）施工严格按照有关标准进行。想像一个圆珠笔的例子，每次连接时都会检查橡皮环并确保它的完整性。橡胶环应安装在密封孔中，插头插座必须正确，旋转角度必须正确。重要元件，例如挡板、弯管等。用混凝土固定；（5）填缝基础还必须按照规定进行，以便填缝基础保持平整。多层充填、堆叠列印品质、低于95%压缩；（6）管沟回填工程中不得野蛮使用机械设备。根据规范要求，0.7m 管道底部和顶部采用人工回填，其他回填采用机器回填。但是，两边同时，楼层高度不能超过0.2m，管道顶部以上0.4m 范围内的土不能机械夯实，管道损坏，防止渗漏。

3.5 提高管理性方法的应用

第一，改善主要用水单位的控制。在泄漏控制过程中，要将主动预防和被动维护有机结合起来。尤其是在一些“龙须台”企业中。要建立完整的漏电保护机制，在检测水位表异常的同时，选择水平平衡检测技术，发现可能发生的“两个管道跳闸”现象。其次，完善用水量统计机制，防止系统误差和随机误差造成的额外成本，建立合理的统计体系，防止用水量统计的泄漏和误航问题，控制供水管道的泄漏率。数量计也要尽量引进先进产品，保证测量结果的准确性。对于一些无偿用水行为，可以建立合理的测量机制，例如在消火栓上安装计量计，引导洒水装置。第三，改善供水巡逻制度(如违反水或拖欠水费等)会对供水企业产生一定影响，甚至会导致输电网泄漏。因此，要与执法机关协调，避免违法行为，提高警告力度。

3.6 开展专业培训活动，建立供水管网地理信息系统

对于相关的人员，应该做好科学的培训和指导，尤其是管道维护人员，更应该接受专业的作业培训和技能培训等，使得管道抢修的基本质量明显提升，还可加快维修速度。对此相关企业需要重视人员培训工作，定期开展专业技能培训，促使工作人员专业水平得到提高。同时城市漏损率较高原因有许多种，其中以设备、积水水平落后与投入不足为主要原因，因此为了能够改善这一现状，需要不断提高工作人员专业水平，并加强先进设备投入力度，合理应用先进技术，例如GPRS 与GIS 技术，实现整个城市供水管网实时监测控制，从而可以在短时间内发现供水管网问题，防止爆管现象发生，防患于未然。

4、管网漏损检测方法

4.1 音听法

音听法是目前管网中常用的泄漏检测方法，分为阀门监听和地面监听。技术人员使用监听器和电子放大监听器，检测阀门、火灾探测器和管道暴露中管道泄漏引起的泄漏声音。该方法设备简单，效果好，性价比高。缺点是环境噪音对清法的影响很大，很大程度上取决于工作人员的经验。

4.2 红外光谱(I R)法

当机体表面温度大于零度时，电磁波就会发射，电磁波辐射和波长分布的特性随温度变化。管道泄漏时泄漏区域的温度也会发生变化。使用红外接口热成像方法确定温度变化，以确定管网中的泄漏点。本文研究了不同条件下红外光谱实际检测泄漏的效率。除了其他三个地点的天气和照明条件的影响外，还考虑到邻近污水管道的存在和红外摄像机的移动对泄漏效率的影响。此方法不需要挖方，且简单，但由于天气、土壤和道路条件，并非所有城市都提供此方法。

4.3 相关仪法

该方法基于利用消声器技术检测管网泄漏流量。该原理是，当泄漏的液体通过通道速度传输的管道泄漏时产生声信号，安装在通道外墙其他地方的声传感器可以接收声信号。泄漏的确切位置是通过两个传感器之间的管道距离和两个声信号之间的时间差计算出来的。由于此方法对环境噪声影响很大，因此作者可以通过使用直通滤镜消除噪声效果来获得更好的效果。该方法具有检测精度高、定位精度高的优点，但必须从打开的管道中检索。

4.4 智能球

Smart Ball 是加拿大采购科技公司开发的消声器。机箱内装有电源、声传感器、旋转传感器和脉冲发生器，安装在弹壳上装有泡沫塑料子弹，以减少在移动过程中与通道壁碰撞引起的声波。智能球的基本缺陷在于，智能球在网络上的位置是由超声参考接收机在流过脉冲发生器时接收超声波信号的时间决定的。同时，智能球中的声学传感器接收泄漏产生的声波信号。当一个智能球从远处到达泄漏点时，噪声信号也弱到强。

4.5 数据驱动方法

采用数据驱动模型识别泄漏的过程是提取大量水力数据和非泄漏数据，然后进行统计分析和评估。然后，您可以使用反馈信息确定当管网中的管道泄漏或分解时监视数据的规则特征。存在监视特征时爆炸是可疑的。描述了矢量设备在供水系统时间序列分析中的应用。通过对压力和流量数据进行调查和分析，您可以在线监控传感器损坏、管道泄漏、管道炸弹等情况。对于大型复杂的管网，这是当前建模方法中最精确的方法。但是，如果该方法不将液压模型解释为数据证明，而只依赖于数理统计模型，则与实际液压情况可能有很大差异。

结语：

措施的实施直接取决于自来水管故障控制策略的制定。所有员工都了解泄漏的组成部分和数量，并知道流程的进一步发展可以减少泄漏，从而为公司带来巨大的潜在利益。在明确的业务目标和准则指导下，有针对性地制定科学可行的控制战略，包括技术和行政行为，是供水企业深入控制水管波动率从而改善企业管理的指导工具。