供水管道检漏的主要方法和仪器Word文档格式.docx

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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%；

　　单位比漏水量=年漏水量/（365×

24×

管长）,m3/h/km，即为单位管长单位时间的漏水量。

　　目前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暗漏到明漏，有时暗漏的水流入河道、下水道或电缆沟后始终成不了明漏，因此我国城市水司降低漏耗的潜力还相当大。

做好检漏工作可极大地提高有效供水能力，对节约用水，提高水司的社会效益和经济效益具有重大意义。

三﹑供水管道漏水声的种类及传播

　　供水管道担负的任务是将净水输送到用户，以满足人们最基本的需要。

然而，供水管道也会发生漏水情况，当发生时，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：

（1）漏口摩擦声：

是指喷出管道的水与漏口摩擦产生的声音，其频率通常为300～2500Hz，并沿管道向远方传播，传播距离通常与水压﹑管材﹑管径﹑接口﹑漏口等有关，在一定范围内，可在闸门﹑消火栓等暴露点听测到漏水声。

（2）水头撞击声：

是指喷出管道的水与周围介质撞击产生的声音，并以漏斗形式通过土壤向地面扩散，可在地面用听漏仪听测到，其频率通常为100～800Hz之间。

　　（3）介质摩擦声：

是指喷出管道的水带动周围粒子（如土粒，沙粒等）相互碰撞摩擦产生的声音，其频率较低，当把听音杆插到地下漏口附近时，可听测到，这为漏点最终确认提供了依据。

四﹑供水管道检漏的主要方法

　　由于人类对供水管道漏水的共识，先后研究了一些检漏方法，也研制一些仪器，例如，在德国﹑英国等经济发达国家通常采用的检漏方法有：

音听检漏法，相关检漏法，漏水声自动监测法和分区检漏法等。

前三种检漏法是靠漏口产生的声音来探测漏点的，这对无声的泄漏就没有办法了。

而分区检漏法是通过计量管道流量及压力来判别有无漏水存在，就是所谓的最小流量法。

目前我国通常采用被动检漏法，音听检漏法或相关检漏法，有些水司也采用了漏水声自动监测法或分区检漏法，随着供水管网管理的规范和技术的进步，许多水司会逐步引进漏水声自动监测法或分区检漏法，这对快速降低漏失，控制漏耗将起到积极的作用。

1．音听检漏法

　　音听检漏法分为阀栓听音和地面听音两种，前者用于查找漏水的线索和范围，简称漏点预定位；

后者用于确定漏水点位置，简称漏点精确定位。

　　漏点预定位是指听漏棒、电子听漏仪及噪声自动记录仪来探测供水管道漏水的方法，根据使用仪器的不同，预定位技术主要有阀栓听音法和噪声自动监测法。

（1）阀栓听音法　　阀栓听音法是用听漏棒或电子放大听漏仪直接在管道暴露点（如消火栓、阀门及暴露的管道等）听测由漏水点产生的漏水声，从而确定漏水管道，缩小漏水检测范围。

金属管道漏水声频率一般在300～2500Hz之间，而非金属管道漏水声频率在100～700Hz之间。

听测点距漏水点位置越近，听测到的漏水声越大；

反之，越小，见图一。

（2）地面听音法　　当通过预定位方法确定漏水管段后，用电子放大听漏仪在地面听测地下管道的漏水点，并进行精确定位。

听测方式为沿着漏水管道走向以一定间距逐点听测比较，当地面拾音器靠近漏水点时，听测到的漏水声越强，在漏水点上方达到最大，见图二。

拾音器放置间距与管道材质有关，一般说来，金属管道间距为1～2米，而非金属管道为0.5～1米，水泥路面间距为1～2米，土路面为0.5米。

（3）听漏仪的发展状况　　从德国SEBA听漏仪的发展看，是从原来的模拟信号处理发展到现代数字信号处理。

由于采用数字信号处理，使得抗环境噪声干扰能力增强。

数字频率分析﹑数字滤拨﹑瞬时值和最小值记录及区分漏水与短时用水地连续监测等功能，只有数字化的仪器才能实现，如德国SEBA的HL400和HL4000检漏仪。

2．漏水声自动监测法

　泄漏噪声自动记录仪（如德国SEBA的GPL99）是由多台数据记录仪和一台控制器组成的整体化声波接收系统。

当装有专用软件的计算机对数据记录仪进行编程后，只要将记录仪放在管网的不同位置，如消火栓、阀门及其他管道暴露点等，按预设时间（如深夜2:

00～4:

00）同时自动开/关记录仪，可记录管道各处的漏水声信号，该信号经数字化后自动存入记录仪中，并通过专用软件在计算机上进行处理，从而快速探测装有记录仪的管网区域内是否存在漏水。

人耳通常能同到30dB以上的漏水声，而泄漏噪声自动记录仪可探测到10dB以上的漏水声。

　　数据记录仪放置距离视管材﹑管径等情况而定，一般说来，金属管道可选200～400米的间距，非金属管道应在100米之内的间距。

　　判别漏水的依据是：

每个漏水点会产生一个持续的漏水声，根据记录仪记录的噪声强度和频繁度来判断在记录仪附近是否有漏水的存在，计算机软件自动识别并作二维或三维图，见图三。

　　使用泄漏噪声自动记录仪检漏有如下优点：

（1）检漏有规律，有助于发现漏水早期迹象；

（2）由于能自动开始和停止工作，而不用人来听测，从而降低了劳动强度和费用；

　　（3）仪器操作简便，可用计算机进行文件汇编。

3．相关检漏法

　　相关检漏法是当前最先进最有效的一种检漏方法，特别适用于环境干扰噪声大、管道埋设太深或不适宜用地面听漏法的区域。

用相关仪可快速准确地测出地下管道漏水点的精确位置。

　　一套完整的相关仪主要是由一台相关仪主机（无线电接收机和微处理器等组成）、二台无线电发射机（带前置放大器）和二个高灵敏度振动传感器组成。

其工作原理为：

当管道漏水时，在漏口处会产生漏水声波，并沿管道向远方传播，当把传感器放在管道或连接件的不同位置时，相关仪主机可测出由漏口产生的漏水声波传播到不同传感器的时间差Td，只要给定两个传感器之间管道的实际长度L和声波在该管道的传播速度V，漏水点的位置Lx就可按下式计算出来。

　　Lx=（L－V×

Td）/2

式中V取决于管材、管径和管道中的介质，单位为m/ms，并全部存入相关仪主机中。

测试过程见图四。

　　相关仪也经历了从低到高性能的发展过程，现代高性能的相关仪具有时间域和频率域（FFT）时实相关处理功能，同时具有高分辨率（0.1ms）﹑频谱分析及陷波﹑自动滤波﹑测管道声速和距离等功能，如德国SEBA的相关仪DYNACORR具备这些功能。

4．分区检漏法

　　在管道听测漏水声时，一般说来，漏点大产生的漏水声比漏点小产生的漏水声要大一些，但漏点大到一定程度漏水声反而小了，因此，我们不能认为听到的漏水声大，其漏水量就大，有时实际情况正好相反。

分区检漏法使漏水点按漏水量大小分类成为可能，并因此能做到：

控制大的漏水点并首先被排除掉。

　　每个管网中都存在着多处小的漏水点和几处大的漏水点，经验表明，漏水总量的80％是由20％大漏水点造成的。

因此，尽快排除大的漏水点才能更好地控制漏耗，降低漏失率，同时，分区检漏可大大提高检漏速度。

　　用流量计进行分区检漏时，首先关闭与该区相连的阀门，使该区与其他区分离，然后用一条消防水带一端接在被隔离区的消火栓上，另一端接到流量计的测试装置上；

再将第二条消防水带一端接在其他区的消火栓上，另一端接到流量计的测试装置上，最后开启消火栓，向被隔离区管网供水，见图五。

借助于流量计，测量该区的流量，可得到某一压力下的漏水量，见图六。

如果有漏水，可通过依此关/开该区的阀门，可发现哪一段管道漏水。

德国SEBA的流量计TDM10-60正是为分区检漏而设计的。

　　采用分区检漏法检漏的优点：

（1）能迅速排除大的漏水点；

（2）系统地测试，可进行管网状况分析；

　　（3）用所测流量与正常流量比较，可以发现漏水的早期迹象。

五、供水管道检漏过程中应注意的问题

　　前面叙述了供水管道的检漏方法和仪器，各水司选用何种检漏方式要根据所处的地理位置情况及选用的仪器设备而定。

无论选用哪种检漏方法，在去现场检漏前，一方面要清楚地了解地下管线的实际走向、材质、管径、埋深、水压及使用年限；

另一方面还要对检漏仪器进行选择，带哪些仪器。

对所携带的仪器预先要进行检查，看是否有问题，如电池电压是否符合要求；

接线是否对；

有无故障等。

其它检漏工具是否备齐。

　　此外，还应注意如下问题：

（1）如果遇多年未开启的井盖要点明火验证，证明井中无毒气时，方可下井操作。

（2）在市区检漏时一定要注意交通安全，应放置警示牌，穿上警示背心。

　　（3）对某些漏点难下决心定位需用打地钎法核实时，一定要查清此处是否有电缆。

　　（4）注意保持拾音器或传感器与测试点接触良好。

总之，各类检漏仪都有其自己的特点和性能及使用范围，就地面听漏仪而言，绝大部分管道漏水时用地面听漏仪均能听到漏水的声音，并准确找到漏水的地点，但有一少部分漏水点听测起来不太清楚，分析主要原因是漏水声传不到地面上来，情况可能是:

①管道埋设太深，漏水声能量被泥土吸收;

②漏口被水淹没，漏水声能量被水吸收;

③水压太低，导致漏口处产生的漏水声很微弱;

④漏口上方有下水管道隔音;

⑤管道接口处渗漏，几乎无漏水声;

⑥地面上有建筑物或堆积物，无听漏条件。

　　对于漏水声不能传到地面的漏点，最好用相关仪测试，可快速准确地定位漏点，并比用地面听漏仪要快得多。

　　总之，地下管道漏水情况十分复杂，有时要依靠各类检漏仪器和人的经验去判断，甚至有时还要借助于其它辅助手段判断，才能取得最佳效果。

操作人员不能死记规程，要把规程和仪器性能融合起来应用。

积累经验是十分重要的，每次检漏都要有原始记录，把有关数据记录下来，数据积累到一定数量后，可用统计分析方法找出其规律性，可提高今后的检漏效率

六、几点建议　　

为有效地降低漏耗，应有计划地选配检漏仪器，变被动检漏为主动检漏，尽快组建检漏队伍，把漏失控制到最低程度。

1.检漏队伍组建

（1）检漏人员素质　　随着科学及技术的发展，检漏技术及仪器越来越先进。

因此，检漏人员应具备如下条件：

①知识层次越高越好，应具备高中学力；

②应具备吃苦耐劳的敬业精神，事业心强；

③要善于学习，不断探索和实践、积极总结检漏经验；

④在年龄结构上建议老、中、青相结合（比例约为1:

3:

5），并逐步向年青化过渡。

（2）检漏队伍人数　　一般每80～100公里的供水管道配1～2名检漏。

（3）检漏人员职责①熟悉本地区管道运行的情况；

②熟练掌握检漏仪器和管线定位仪器；

③熟练掌握常规检漏方法；

④负责本区巡回检漏；

⑤负责仪器的维护和保养；

⑥做好检漏记录，填写报表，并编写检漏报告（4）检漏考核指标①暗漏检出率（检出的暗漏与修漏总数之比）应大于85%；

②检漏正确率（检漏人员报的地点与实际漏水点的距离在1米之内的比例）应大于95%。

2.有效地选配检漏仪器　　

各水司的地理、经济及技术条件不同，选用的仪器也不同，要根据自身的具体情况选配。

从地理情况分析，南方管线埋设较浅，用听漏仪可解决70%的漏水；

而北方管线埋设较深，漏水声较难传到地面，最好选用相关仪。

但从经济技术条件分析，直辖市、省会城市及经济发达城市的水司可选先进的检漏仪器，这样为快速降低漏耗提供了前提条件。

3.加强检漏人员的培训　　检漏是一项综合性的工作，配备了检漏仪器，而没有选择合适的人员也很难发挥效益，这就需要加强对检漏人员的培训，以便提高检漏技能，同时更要培养检漏人员吃苦耐劳的敬业精神。

4.选择有效的检漏方法　　虽然供水行业检漏的方法较多，但是从检漏的实际效果看，应选用音听检漏法，相关检漏法，漏水声自动监测法或分区检漏法。

目前许多水司均选用了这些方法，对控制漏水已经起到了一定作用。

5.要充分调动检漏人员的积极性　　检漏是一项很难的户外工作，有时还需夜晚工作，如何调动检漏人员的积极性是各水司应关注的问题。

应采用经济杠杆创建有奖有罚的管理体制，来极大地调动检漏人员的积极性

相关仪在地下管网检漏中的应用

田宗宪（保定市供水总公司）

自动相关相关仪在漏水调查中，不仅对管道是否漏水判断迅速准确，还具有漏点定位精度高等优点，更重要的是在某些场所，它是漏水检测中必备的设备。

如管道埋深较大，电子听漏仪捕捉不到漏水声波信号；

管道上方有堆积物无法路面听音；

管道穿越河流，漏点恰好位于河流段等等。

所以用好相关仪就显得较为重要。

1、相关仪的工作原理

在预计漏点两侧各找到一个管线裸露点，并在上面各放一个传感器，接收由漏点处传播过来的漏水声波信号，并将其转换成电信号，通过无线或有线传播到相关仪主机内，对其进行模数转换，数字滤波处理后，进行互相关运算，求出漏水声波到达两传感器间的时差，再根据输入的两传感器间的距离及管道速度，按公式L＝D－VTD/2（L为漏点到近传感器的距离，D为两传感器间的距离，V为漏水声波在管道中的传播速度，TD为时差）即可计算出漏点位置。

2、主要参数的选取

2．1速度参数

根据漏点计算公式：

L＝D－VTD/2可知，漏点位置与两传感器间的距离D、速度V及时差TD有关。

在知道管线走向的情况下，一般距离D误差不大，且距离差△D米，影响漏点位置的误差为△D/2米，所以由于D引起的误差可以控制在最小的范围内；

ID为由相关仪计算出的时差，在滤波器设计合理的情况下，ID误差可达到最小。

理论和实践证明，速度是影响定位精度的主要因素。

通常根据材质及管径调用主机内存中的速度参数，往往与实际不符，原因是主机内存中的速度，依据国外管材测量得到的。

我国许多城市铺设的管道历史悠久，且水硬度高，管道内壁沉积了许多水垢，降低了管道的弹性模量，因而速度降低。

绝大部分管道的速度比相关仪内存中的速度偏低，但也有个别管道速度比内存中的速度偏高，如在保定供水管网中有一种白铸铁管比较坚硬，速度比普通铸铁管偏高。

获得准确速度的方法之一，是使用白噪声发生器或用消火栓放水对模拟管道漏水产生的噪声信号，通过“速度测量”菜单即可测量出速度。

在没有上述设备的情况下，当漏点一侧（左侧）有一裸露点，另一侧（右侧）有三个以上裸露点，且右侧裸露点与左侧裸露点间的距离依次至少相差20％时，可用麦克6相关仪中“计算存储”

功能进行三次以上相关，可自动求出准确的速度，以及较准确的漏点位置。

不过在实际应用中象管径较大，对漏水声波信号扩散衰减较大的管道或对声波信号吸收衰减较大的管道（如塑料管），往往漏点一侧的第三个传感器接收不到漏水声波信号，致使该种方法很难奏效。

我们经过研究，找出了一种对条件要求不太苛刻，简单实用的方法，仅在漏点两侧找到三个裸露点，只进行两次相关测量，再经过简单计算就可得到准确的速度值，具体方法见《地下管线管理》2001年第6期。

在定位精度要求不太高的条件下，根据经验，可对内中的速度适当修正后，再输入相关仪进行相关。

2．2滤波器参数

虽然相关仪在进行相关运算时，对环境的随机干扰信号具有一定的压制作用，由于放大器一般采用浮点放大方式，放大器增益随着信号强弱变化，信号强增益小，信号弱增益大。

当环境噪音较大，漏水声波信号能量很低，放大器增益小，很难拾取漏水声波信号，往往不能确定出漏点的位置。

此时必须设置合理的滤波器，滤掉各种干扰信号。

相关仪根据给定的材质、管径和距离参数，可自动给出滤波参数。

当老化或腐蚀严重时，自动给定的滤波器不一定合理。

原因是铺设年代久远的管道腐蚀或老化严重时，弹性模量降低，造成漏水声波信号中的高频成份衰减大，使信号频带向低频方向移动。

所以在这些管段输入的滤波器频带应比自动给出的滤波器的通频带低。

条件允许时，可利用相关仪中设置的频谱分析功能，对两个传感器接收到的信号进行富氏变换，根据振幅谱确定漏水声波信号的主频，而后设计滤波器。

3、管道漏水相关函数图象有何特征

根据互相关函数计算公式：

可知，对两个信号进行相关运算，其几何意义为：

先对两个连续信号抽样成离散信号，可以认为一个信号不动，另一个信号沿时间轴移动，每移动一个采样间隔，在一定时窗内对具有相同时刻的离散值进行乘积运算，并将所有乘积求和，作为相关函数一个值。

当两个信号来自于同一声源（如同一漏点），它们的主频相同或接近，具有相同的频率成分，波形具有相似性。

当移动到TD（漏点到两传感器间的时差）两个信号基本上同相，即相同时刻的函数值同号，对应时刻离散函数值乘积为正号，因而求和后数值最大。

当移动时差比TD增大或减少时，用一时刻两个函数值出现异号，求和时存在正负抵消问题，相关函数值变小。

所以当管道漏水时，相关函数图象的特征是，在平静的背景中有“孤立”的尖脉冲（峰值）存在。

当两个信号不是来自于同一声源而是各种随机干扰，它们一般主频不同，波形没有相似性，对应时刻乘积结果具有不同的符号，求和时存在正负抵消问题，相关函数图象上绝大部分函数值差别不是很大，不会出现明显“孤立”的峰值。

由于函数图象的显示比例随着函数值动态范围的不同而异，虽然在管道上无漏水点时，相关函数值不大，但由于它们之间的变化范围不大，显示比例较大，函数图象上看起来数值较大。

4、常遇到的两个问题

4．1漏点位于两个传感器之外或接近一个传感器

相关仪对两个传感器接收到的信号进行互相关运算，求出漏水声波到两个传感器间的时差TD然后和操作员输入的两传感器间的距离及速度计算出的声波在这段传播的时间T0进行比较，由于考虑用户输入的速度可能有误差，当TD＝T0或TD接近于T0时，漏点都有可能位于传感器之外，于是在相关函数图象下面出现"

WARNINGNONBRACKET

LIKEING"

警告提示，漏点可能在两传感器之外，此时应将警告提示靠近漏点的传感器移至远离漏点的裸露点上，再次相关，警告信息消失，可确定出漏点的位置。

若远离漏点方向找不到裸露点，或裸露点离漏点较远接收不到漏水声波信号，最好先对该段进行速度测量，而后输入准确的速度进行相关，再看警告提示中是否出现漏点离一个传感器的距离为零，若不为零仪器给出的位置即为漏点的实际位置；

若为零，说明漏点确实在两传感器之外，只好在远离漏点方向上打钢钎接触管道（最好让预计漏点位置居中使TD趋近于0）让传感器吸附到钢钎上，再次进行相关测量确定出漏点位置。

4．2中心相关问题

当相关函数图象下面出现"

WARNINGCENTERCORRELATION"

警告中心相关时，要仔细分析函数图象看“孤立”峰值两侧是否呈对称分布，若是说明一个发射机发出的信号太强，以致于进入红蓝两个频道接收器内，相关为自相关，给出的漏点位置居中属于假象，应将主机移至近似两个发射机中间位置，并调整发射机发射功率到合适水平；

若“孤立”峰值两侧不呈对称分布，说明漏点确实位于两传感器中间。

5、自动相关的应用

当主管道末梢附近存在漏点，但在末梢处无裸露点时，漏点另一侧仅有一个裸露点的情况下，显然无法用常规的方法，在漏点两侧各放置一个传感器进行相关测量。

英国帕玛公司针对这种情况，在麦克系列相关仪功能菜单中，设计了只用一个传感器，使用蓝色发射机将漏水声波信号转换成电信号，传到主机中进行相关确定漏点位置的方法称为自动相关法。

用该方法确定漏水点时，应使漏点一侧的管道处于关闭状态，另一侧的裸露点上放置一个传感器。

漏水声波在管道中以多次反射类似正弦曲线的形式向两个方向传播，以漏点直接传向传感器方向的声波先被传感器接收到，向另一方向传播的声波遇到关闭的闸门档板时，被反射向相反的方向传播，传到传感器时也被接收到。

蓝色发射机将两个复合信号传到相关仪主机中，再将其分解出来，进行相关可求出漏水声波传到关闭的闸门档板的双程时间，再根据输入的速度以及关闭闸门点到传感器间的距离，即可计算出漏点位置。

用自动相关法检测漏点位置，仪器操作程序与常规相关法基本一致。

先以功能菜单中选择15进入自动相关程序，然后进行如下操作：

1．确定蓝色发射机连接的传感器类型以及通讯方式。

2．输入管道材质。

3．输入管径（或速度）。

4．输入管道截止点（关闭的闸门）到传感器间的距离。

5．设置滤波器。

6．按"

ENTER"

键进行相关。

管网分区计量控制产销差初探

作者：

郑小明

2006-12-21【进入论坛】

　　随着对产销差认识的深化，控制产销差已经不单纯局限于管网的漏损控制和营业的抄表收费。

人们正从诸多方面综合起来认识产销差的形成、发展、控制的途径。

　　在管网检漏工作中，有一种方法叫区域装表法，般是用在几公里管道范围内的小区检漏，其实质是通过对流入和流出小区及小区内用去的水量进行计量，来测算管段的漏损情况。

分区计量控制产销差是在这一方法的基础厂发展形成的。

分区计量管理是集技术、管理和经济于一体的管理理念。

一、上海分区计量管理的实践

　　上海市的供水在解放前有英商、法商、华商等，各自划地为界供水，解放后，政府接收和征用了自来水行业，经过儿年的努力，将全市的管网联成一个整体，统一管理，统一规划，集中调度，集中核算，这一模式延续到1999年。

1、1999年上海划分四个供水计量区域　　1999年仅几年前，上海自来水亏损逐渐严重，产销差居高不卜，整个城市是一张网，一个核算体系，每年政府都要补贴。

　　管理部门为改变这种状况，把自来水改革摆上了议事日程，采取了一分为四的方法，为了分成四个独立核算的供水公司，又不能截断管网，因此只能是在管网中安装流量仪，划区域计量管理，通过流量仪在一张网上划分四个公司和四个计量区域（图1），市南和市北以苏州河为界，安装了十三个流量仪；

浦东和浦西以黄浦江为界，安装一个流量仪：

闵行与市南之间装了十三个。

　　在这之前，上海的产销差是一个城市供水系统的总概念，不管是管网漏损还是营业抄收，反映出的是全市整体的状态，要确定一个地区管网漏损的大小没有量化的数据，只能根据该地区的管网新旧程度、每年的修漏数量、暗漏的检出数量、人口数量和查表抄见数等推测出合理用水量，再根据售水量来推出漏损情况，其误差是很大的。

　　如浦东地区，原来的产销差预测是小于浦的，并且通过穿越黄清江的过江管向浦的供水，四个公司的边界流量仪装好后发现浦东的水并没有大量的流向浦西，计量结果反映出浦东的产销差大大超过原来的估算。

再如郊同行公司和市区原来是按10%计算产销差，多余的水量均算作向市区馈水，流量仪计量后，产销差销差一下窜到34%。

　　经过二年的实践，管网分四个计量区域体现了其引入竞争的积极一面，四个公司在比水质、比效益、比服务上你追我赶，。

原来的产销差问题，水费抄收问题，水厂的制水成本问题，管网的更新改造等，都成为四家公司竞争的具体内容。

2、2000年上海市北公司划分三个供水计量区域的实践

　　上海市自来水市北公司是集制水、管线养护、营业销售于一体的综合性特大型供水企业，主要负责上海市浦西苏州河以北广大地区的供水服务，包括杨浦、虹口、闸北、普陀、宝山、和部分嘉定区，供水面积为227平方公里，供水能力为每天298万立方米，在装水表138万只，供应服务人口约400万，75毫米日口径以上供水管线长度为3100公里。

　　1999年11月公司组建后面临减亏增效的巨大