关于影响漏水检测的几个因素的探讨

李 季

（北京市自来水集团管网管理分公司，北京 100031）

供水工作中漏水损失是不可回避的重要问题,它不但使经济蒙受损失,供水量不必要地增大从而增加了成本,而且还会产生地面塌陷、房屋受损、农田碱化等次生后果。有资料表明，大中城市自来水管线漏失率平均达21%，我国的国情也表明，在许多中小城市，或大城市城郊结合部，情况还较为复杂，客观上增加着漏水检测的难度，这种情况还会持续相当长的时间，单独依靠仪器设备，还不足以解决所有现实问题。检测人员的经验积累还起着至关重要的作用。如果建设和培养一支技术精良，经验丰富的检测团队，则可以获得丰厚的回报，也是适合我国国情的必然选择。这种回报体现在，首先降低了漏损率和供水成本；其次减少漏水造成的次生危害损失；同时有效地改善服务质量，减少因管道压力下降影响的生产、生活用水问题。所以漏水检测工作的成效如何，已成为世界范围内供水行业的共识。也因此漏水检测工作，在城市供水管网运行中的作用日益凸显出来。如何更科学、更高效的提高漏水检测水准，控制管线漏损率，已是当务之急，更是势在必行。故在此就往日经验，针对管道漏水的影响因素做一些探讨。这些探讨因素包括：对漏水声波曲线变化各个阶段的判断，使用相关仪进行漏水检测有哪些利与弊，复杂地下构筑物对漏损检测的影响，管道外环境对漏水检测难度的了解。

1.管道漏水声的特点及传播

1.1 管道漏水声种类

配水管网的任务就是把洁净的自来水送到万户千家，满足人们最基本的日常需要。众所周知，因各种原因，如：管道外应力变化、金属氧化、电极氧化，含水率变化后的不均匀沉降等等，配水管线发生漏水在所难免。一旦产生漏水，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：

（一）是漏水口的摩擦声。带压力的水喷出管道的瞬间与漏水口摩擦时产生的声音，通常频率为300～5000Hz之间，声音沿着管道传播时远近不定。传播声音衰减的距离，与材质、管件、口径、压力、接口方式、漏水口的形状、大小关系密切。漏水声音能在闸阀、表井、消火栓、排气门、检查井（后文统称为“暴露点”）等听到，这些暴露点是漏水检测仪器使用时必不可少的，没有这些“暴露点”，有些检测仪器则根本无法使用。因此暴露点的有无，与检测结果息息相关。

（二）是水在压力下的撞击声。带压力的水喷出管道后，与管道外介质砂石等撞击产生的声音，通过穿透土壤传播到周围，这种撞击声，使用听漏仪即可在路面听测到，很多听漏仪的滤波范围都设置在撞击声的频率范围150～1000 Hz之内。

（三）是管道外砂石介质摩擦的声音，在压力水喷出的作用下，管道外的砾石、砂砾等快速碰撞后产生摩擦声。这个频率虽然很低，但是打地钎后，听音杆直接插到地下漏水点附近，依然能听到，此法也是漏水点精确定位最有力的凭据。

1.2 漏水检测方法

管道漏水检测的方法有很多，比如音听法，即在各种井室暴露点上听音或地面音听，可以有效的判断和缩小漏水的区间；相关仪检测法；永久放置的探头记录噪声法；分区检漏法（DMA）等。目前许多城市的漏水检测人员，使用听漏仪在地面音听非常普遍，但熟练程度参差不齐，主要是对各种频率的敏感认知度有快有慢，有高有低，这是需要长时间的经验积累才能提高的技能。

在使用的仪器方面，大多国内城市的检测人员，普遍使用的仪器包括听音杆（最大的优点是能利用长度，直接与闸阀等暴露点接触，或扎入地下听音）、地面听漏仪、相关仪、管线定位仪，许多大城市还引进了探头噪声记录仪。由于探头记录仪可以根据需要设置启动或关闭工作时间，尤其是夜间环境噪音最低时，自动设置工作运行时段，有效避免了白天环境噪音较高的影响，以及自动筛检最符合漏水噪声的数据，极大地节省了人力物力的成本，实现了一定程度的自动化。

2.涉及漏水检测五个方面经验的探讨

第一：使用相关仪对管线参数清楚的管段，进行漏水检测时，效果非常令人满意。管线参数即：管线自身的口径、距离、材质、变径点，等必要的已知数据。实际检测中，如果管线参数不能已知，或不准确，存在较大误差，则相关仪没有计算结果，或虽有结果亦无法采信。故使用相关仪进行漏水检测时，对管线参数的完整性、精准度、与现场的吻合度，均有较为苛刻的要求。相关仪的原理是：把探头拾音器放在漏点两边的暴露点上 ,漏水频率传到两端拾音器，就会产生时间差值。显示在接收机上即为Td,两端的拾音器之间可以在地面实际测量出距离D ,根据管道材质、口径的参数输入仪器后，就可显示该材质的声音传播速度V ,最近的拾音器探头，距离漏水点的距离X，即可得出公式:X = (D -VTd) /2，接收机根据管线参数和上述公式自动计算出X值，从而找到漏水点的准确位置。

虽然相关仪具有能较大幅度提高检测精度、提高工作效率、克服一定的环境噪音带来的影响、降低人力物力成本、操作过程快捷方便等许多优点，但同时相关仪检测法，对材质、口径、距离、变径点、三通点等诸多管线参数的要求也愈高。不能提供准确的管线参数，则无法进行，或误差较大。了解了这些相关仪使用的利与弊，更有利于从业人员加以注意，从而趋利避害，扬长避短。

第二：从简易物理学的角度出发可以得知，漏水声实际是具备一定振幅、周期、频率的声波。这种声波是有曲线变化规律的，这是漏水声重要的特征之一。对某一漏点而言，漏水声频与破损口面积大小之间的关系，具有函数变化规律，破损口面积的大小是自变量，漏水声频是因变量。通常漏水声频会随着破损口的增大而增大，此阶段是典型的增函数变化；当破损口大到某个临界值时，漏水声频就会达到最大值；而过了这个临界值，破损口继续增大，漏水声频反而会随着破损口的增大而减小，此阶段则是典型的减函数变化；当破损口面积达到最大值，即管线完全断开（敞口流）时，那种特有的、强烈的漏水声波的频率反而消失了。这个漏水声波变化规律的认知，对于检测人员极其重要，只有在长期的实践中不断摸索，才能熟练捕捉到各个漏水阶段不同的声波特点并加以辨识，辅助提高判断能力。比如捕捉到声频较高而又尖锐的声音，或声频较低而又沉闷声音，可以利用前述规律的认知，大致判断管身、管件造成漏水位置的可能性；判断漏水口的大小；粗略估算漏水距离，决定轻、重或者取、舍的区域，等等。对检测人员来说，这个熟练过程虽然有些难度，不是一朝一夕之间练就的，但确是必不可少，最适合应用于各种复杂情况下的方法之一。

第三：对于某一区域，漏水量是重要的评判数据。在一个独立的关注区域之中，几乎大部分漏水量，是由极少数大的破损口造成的。较小的漏水点即使再多，小漏点的漏水量之和也远没有某个较大破损口的漏水量多。因此，检测重点应放在较大破损口的目标寻的（di）上。只要检测出大的破损口就能快速降低漏水量。但是现实的困难经常是：大的漏水口，往往过了临界值，漏水的声音频率迅速衰减，寻的（di）难度也会越来越大，这就更需要个体人员的经验积累，以及对某些漏水规律的熟悉和认知把握。

第四：在实际工作中如果遇到非金属材质，比如PPR管、PVC、水泥预应力管，则检测难度就会成倍提高，成功几率甚小。原因是：非金属材质在与漏水摩擦时产生的，能提供特有漏水声频的震动能量很小，且衰减极快，失去了沿管壁向远处传播的能力，使得漏水声频极难被捕捉到。即使拥有很多仪器设备，也难以有效达到检测的目标。因此，在现场的排摸调查工作尤为重要，是弥补困难的重要手段。对各种线索的缜密调查包括：地下构筑物、电缆、下水、燃气、热力等其它地下设施，在此统称为“给水管道外环境”的调查；给水管线位置调查；管线走向调查（有无左右变向或上翻下扎）；图纸与现场的吻合程度调查；地貌和参照物变化调查等等。对于工作个体而言，调查的重要性不言而喻。而调查也需要经验的积累，它是把握工作方向，寻找区域重点，判断漏水性质，快速建立方案，敏锐捕捉线索，攻坚突破难点的必备经验，甚至许多疑难问题，都无法靠仪器设备解决 ，而是在调查和经验分析中发现线索，得以突破的。

第五：漏水检测时，采用重点关注法的经验：1、安装年代久远的管道； 2、北方雪后早融的管段；3、草木异常旺盛的管段；4、其它地下设施如电缆、热力涵道有流水声的区段；5、冬季地面有隆起的区段；6、与季节变化无关的地面塌陷、凹凸的区段；

3.对检测工作有重要影响的因素和案例

实践中，一个有趣的现象是：在一般的漏水检测中，有时很轻松快捷的就能检测出漏水点。但也有相当的比例是，检测出漏水点非常困难，甚至有时往返数日才能有结果，造成时间成本高企。是什么因素导致这种情况发生的呢？这里边固然有人的因素，比如对待每次漏水检测，是否都抱有严谨、细致、认真的工作态度等等。但在此，我不讨论人的因素。因为本文所要探讨的是与漏水检测技术层面有关的问题。比如压力管线在自然状态下，敷埋介质、外环境客观条件对其检测产生的影响。举例如下：

例一：2008年四川汶川地震后，作为漏水检测的专业人员，来到了四川多个受灾严重的县市。其中一处检测给我留下了深刻的印象，即四川雅安市的一处DN200口径漏水管线。该管线在某宾馆院内。经排查漏水区域在主楼外与墙体平行延伸段。进一步调查，发现楼体外的地下混凝土构筑物庞大。管线躲过地下障碍物时，数次左右变向、上翻下扎、夹套管。通常情况下大口径管线不容易变向，但由于该处现场地下构筑物复杂，敷设位置狭窄，老旧管线施工标准不高，造成管线走势变化较大。该户内管线亦无图纸可参。反复数次，检测难度极大。在采用寻管仪寻找目标管线时，导线不具备直接与管线连接条件，只得采用感应法，受地下钢筋等金属物影响，虽反复多频率寻找，信号始终弥漫，不能集中测出最大响应点。于是尝试变换多种手段，先是区别不同距离找到暴露点，由远及近，再由近趋远地捕捉漏水声频，利用声波变化规律，再多点位加以判断，分析取舍后，确定重点区段一处，然后对此处管段施以感应信号。由于极大缩小了探测距离，相对简化了长距离、大面积的难度，又反复变化使用700HZ-38KHZ多频率范围，尝试适应最佳频率区间，终于确定了最大集中响应的信号位置。在确定了此处重点关注区段的管线位置后，等于确定了地下投影区域，于是迅速联系该单位的人员，带着检测人员，来到与地面投影对应的地下构筑物空间，在空间顶部、墙壁听测，继而捕捉到了墙壁传导的微弱流水声，声音虽弱，但线索终于显现。顺着线索在空间顶部的土层内，找到一条封闭的狭小涵沟，清澈的水流顺着涵沟一直流向了地下建筑的排水道，造成虽有漏水却不见地上、地下痕迹的困难。声波辨识的方法对区域取舍和方向判断起到了重要作用。

例二：2009年北京北郊一处原生产大队的自有管线漏水检测，也遇到了困境，不仅口径、材质有变化，无法知道位置，也无图纸提供。老街道地面建筑物经过几十年变化，已失去参照物的原貌，管线又是文革时期埋设的。变化了的街道里，路由狭窄，建筑物的覆压在所难免，其它如电缆、下水、通信等地下设施，都拥挤在狭窄的路由下。通过使用寻管仪进行目标管线寻找，发现周围地下电缆的强电流、大磁场，覆盖了我仪器的弱磁场，无法使用仪器。但也注意到老街道的居民生活相对固定，对街道变化非常了解，就想到先通过调查的方法，搜集线索。于是找到数名老人，通过问询，电缆、给水、排水、有线、热力的敷设时间，相对位置，然后结合各个地下设施的井室分布、距离等，大致判断出了相对位置关系。然后沿着给水管线大致位置，寻找距离目标管线较近的其它井室，这些井室全是供水管线以外的其它设施。经过长距离逐个打开上述30余处井室的仔细调查，终于发现一处电缆井中有少量的清水，西侧井壁有明显湿润痕迹，而东侧井壁则干燥发白。在缩小了范围和距离后，排除了变径区段，减小了相对难度，使用相关仪计算，由于目标管线口径、材质清晰，距离输入准确，故计算精度很高，开挖后得到了验证。此次检测，对居民，以及对各种其它设施井室的细致调查、排摸，有着不可或缺的重要作用。如果在大范围区域中“海摸”、面广，则很难找到漏水点。同时也说明，拥挤的地下设施，供水管线外环境的复杂，直接影响着仪器的使用，和漏水检测工作的开展，左右着检测的难易程度。

对漏水监测中的困难排序则依次是：复杂的地下环境、地下构筑物，管线躲避障碍物的走势、管线自身口径、材质等参数的变化，无图纸可参考，无疑是排在前列的困难因素。经验表明，大部分无图纸资料的情况均发生在中小城市，大城市郊区，或社会单位内部。有些单位内部的管道一旦发生泄漏，检测过程极其困难。而且复杂的地下环境，和无图纸提供，经常结伴而行，是这些地区的共同特点。值得引起检测人员的注意。检测队伍不可避免会遇到上述难题，对于这些困难的解决，提高检测人员个体的工作经验、提高个体对漏水规律的认知程度，以及转化为个体能力的体现，是漏水检测工作不可废离的重要努力方向。

4.创造个体发展环境，重视行业交流，培养技术团队整体水平

作为供水人，供水管网的漏损是面临的重要课题之一。现在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，是由小漏逐渐发展到大漏，常常在地下流入电缆、热力、污水等其他市政设备后，始终在暗处，故而不易被发现。城市供水企业降低漏耗的潜力还相当大。做好漏水检测工作，确定相对准确的漏点，避免盲目的跟踪开挖，减少人力物力浪费，可极大地提高有效供水能力。因此，首先，应当加大力度，培养一支技术精良的检测团队；其次，提高个体人员经验积累和能力，提高其对基础漏水规律的认知；第三，为个体发展创造必要的环境支持，有条件时应增加行业交流。尤其是与检测工作开展较早、经验积累较丰富的成都水司，天津水司，进行一线人员的交流，对开阔眼界增益新知有非常大的借鉴价值。比如早在2003年，就曾通过与其他水司的交流中，学习到某些“定位仪”的电感线圈二梯度三相位交叉设计，可以提高定位精度；同时了解到长、短波频率对远距离微弱信号敏感程度的利用等等。由于较早的获得了这些信息，也就较早的进行了实践验证，较早的得到了应用推广，使每个检测人员获得了新的能力。只有提高个体的能力才能提高团队整体的技术水平，这是减少管网漏失的可行办法之一。