玉門市（礦）區(qū)供水管網(wǎng)漏水問題的思考

趙愛英

摘 要：自來水的漏失是供水企業(yè)普遍面臨的問題，其中管網(wǎng)漏損率能反映供水企業(yè)管理水平，管網(wǎng)漏損水量不僅造成了水資源的浪費(fèi)，也會(huì)降低供水企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。通過分析供水產(chǎn)銷差率，可以看出玉門市老市區(qū)的供水資源流失現(xiàn)象非常嚴(yán)重，管網(wǎng)漏損率有逐年增高的趨勢，其原因有管外、管內(nèi)以及管道自身等因素等。運(yùn)用管理和技術(shù)手段，控制管網(wǎng)漏損，提高供水商品率，降低供水成本，對(duì)供水企業(yè)具有非常重要的意義。

關(guān)鍵詞：供水管網(wǎng)；漏損率；控制措施

中圖分類號(hào)： TU99 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）10-161-2

0 引言

城市供水管網(wǎng)是供水系統(tǒng)主要組成部分，被譽(yù)為城市“大動(dòng)脈”，是供水單位實(shí)現(xiàn)供水產(chǎn)銷的必備環(huán)節(jié)。城市供水管網(wǎng)在日常運(yùn)行過程中，受各種無法預(yù)測，甚至是無法控制的因素影響，無法避免一定程度的損壞，引起部分自來水漏損。就城市供水管網(wǎng)來說，自來水漏損是長期待解決問題，漏損率的大小是衡量供水管網(wǎng)運(yùn)行狀況是否優(yōu)良的一個(gè)重要指標(biāo)，也是直接影響供水單位經(jīng)濟(jì)效益的指標(biāo)。

1 概況

玉門老市（礦）區(qū)供水系統(tǒng)始建于上世紀(jì)四十年代，其含有水源地2處，日處理能力11萬噸的水處理廠2座，年供水能力2400萬噸。玉門老市（礦）區(qū)供水配套管網(wǎng)設(shè)施至今已有近六十年的歷程，其間隨著玉門市、油田公司規(guī)模的變化經(jīng)歷了數(shù)次增建，2005年后，大部分居民遷走，造成管線廢棄導(dǎo)致隱蔽泄漏點(diǎn)多，水損率高，水資源浪費(fèi)較大。目前日供水量為3.7萬噸。

2 供水管網(wǎng)漏損的原因

2.1 管網(wǎng)漏損分析

城市供水產(chǎn)銷差率是分析管網(wǎng)漏損的重要指標(biāo)，城市供水產(chǎn)銷差率是指供水總量和售水總量之差與供水總量之比，主要包括：

①管網(wǎng)漏損水量（供水管網(wǎng)中漏損掉的水量）；②水廠出水計(jì)量及用戶用水計(jì)量誤差；③市政消防及綠化用水（目前基本無計(jì)量）；④管網(wǎng)維護(hù)用水量（沖刷管網(wǎng)）；⑤無法回收的水等[1]（因用戶原因）；⑥違反計(jì)量法規(guī)及未經(jīng)授權(quán)的非法用水。近年來，玉門老市區(qū)的供水總量無大的變化、售水總量卻逐年降低，造成城市供水產(chǎn)銷差率連續(xù)多年呈上升趨勢。這說明了供水管網(wǎng)漏損率一直居高不下，且有逐年增高之勢。

2.2 供水管網(wǎng)漏損的原因分析

2.2.1 管線陳舊、老化

目前，玉門市礦區(qū)供水管線于不同年代鋪設(shè)，而且年代跨度較大，其中相當(dāng)一部分于上世紀(jì)六七十年代鋪設(shè)，這些管線接口多為鋼性接口，經(jīng)不起溫度變化、地基下沉、各種腐蝕、地面荷載等眾多因素的影響，極易爆管。

根據(jù)已有研究數(shù)據(jù)表明，埋地管線的壽命周期可分為3個(gè)階段，即“浴缸曲線”壽命周期曲線[2]。第一個(gè)階段為初安裝后的使用時(shí)期，在這一周期內(nèi)，管材質(zhì)量問題和管道施工質(zhì)量問題是爆管的主要原因。在這期間內(nèi)，爆管事故可能頻繁發(fā)生，經(jīng)修復(fù)后，爆管事故發(fā)生頻率逐漸降低。第二階段是管道的穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)期，此階段，管道運(yùn)行狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定，爆管事故發(fā)生頻率較低。第三個(gè)階段是管道的老化時(shí)期，因管道老化，造成爆管事故發(fā)生頻率大大增加。但是，并不是每一個(gè)管段都會(huì)經(jīng)歷上述3個(gè)階段，對(duì)于大多管道來說，每個(gè)階段的時(shí)間長短會(huì)有不同，這與管段的工作條件有關(guān)。

據(jù)研究，管道爆管事故的發(fā)生存在聚集現(xiàn)象[3]。根據(jù)國外學(xué)者Goulter和Kazemi的研究，管道爆管事故在時(shí)間和空間上存在以下結(jié)論：有足夠的案例可以表明，在某一次管道維修結(jié)束后，很可能在不長時(shí)間內(nèi)會(huì)在維修點(diǎn)附近連續(xù)發(fā)生更多爆管事故。相比之下，新安裝的管道爆管事故發(fā)生概率較小，但經(jīng)過維修后，后續(xù)一系列爆管事故發(fā)生時(shí)間間隔會(huì)逐次減小。一般來說，在經(jīng)過2～3次事故之后，管道就會(huì)進(jìn)入事故多發(fā)階段。

2.2.2 管網(wǎng)中管材的原因

供水管材種類繁多，廠家不一，質(zhì)量優(yōu)劣不同，部分零配件質(zhì)量參差不齊，管網(wǎng)各處采用不同材質(zhì)，鋪設(shè)管道時(shí)管道安裝水平和制造技術(shù)參差不齊，這些因素都會(huì)對(duì)管道爆管率有較大影響。例如，在管材中，鍍鋅鋼管和灰口鑄鐵管的破損比例最大，其約占破損管材量的70%，相比較而言，球墨鑄鐵管比較理想[4]。在所有管材中，灰鑄鐵管質(zhì)地較脆，抗沖擊和抗震能力差，重量大，經(jīng)常發(fā)生接口漏水、水管斷裂和爆管事故等；鋼筋混凝土管接口的膠圈易老化，水壓過高時(shí)容易被沖出，同時(shí)由于鋼筋抗拉強(qiáng)度過高造成管身受損，管身易出現(xiàn)環(huán)向裂縫而引發(fā)漏水；鍍鋅鋼管耐腐蝕性差，老化后，接口管箍斷裂，管身銹蝕剝落，管壁變薄，從而引發(fā)漏水。一些管材因鑄管工藝的缺陷，管道質(zhì)地脆性大、強(qiáng)度低、殘余應(yīng)力大，這些因素成為管道爆裂和暗漏的主要原因。

2.2.3 溫度變化對(duì)管網(wǎng)漏失有不可忽視的影響

管道在一定的環(huán)境溫度下敷設(shè)，在環(huán)境溫度不斷變化時(shí)運(yùn)行。管道在溫度變化時(shí)發(fā)生熱脹冷縮，相應(yīng)管壁上產(chǎn)生軸向壓應(yīng)力或拉應(yīng)力，即稱溫差應(yīng)力或溫變應(yīng)力[5]。假設(shè)一根鑄鐵管長5m，敷設(shè)溫度26℃，冬季最低溫度1℃時(shí)，經(jīng)計(jì)算變形為1.50mm，變形應(yīng)力為3.6kg/mm。根據(jù)虎克定律和線膨脹定律可知，溫差應(yīng)力計(jì)算公式如下：

σ=-αEΔt （1）

式中： σ——管材所受軸向應(yīng)力；

α——管材的線膨脹系數(shù)；

E——管材的彈性模量；

Δt——溫差，升溫時(shí)取正值，降溫時(shí)取負(fù)值。

當(dāng)環(huán)境溫度上升時(shí)，Δt>0，則σ<0，管道受到軸向壓應(yīng)力；環(huán)境溫度下降時(shí)，Δt<0，則σ>0，管道受到軸向拉應(yīng)力。溫度隨四季作周期性變化，管道所受的溫差應(yīng)力也發(fā)生周期變化，該變化隨溫度的變化發(fā)生周期性的變化。另外，管道所受溫變應(yīng)力屬于交變應(yīng)力，在經(jīng)歷了長期的運(yùn)行之后，雖然管道所受溫變應(yīng)力小于其許用應(yīng)力，甚至管材在遠(yuǎn)低于材料強(qiáng)度極限的交變應(yīng)力作用下，但在周期性變化的力的作用下，管道經(jīng)過一定時(shí)間后發(fā)生突然斷裂。鑄鐵管的抗壓能力是其抗拉能力的6～7倍，即在相同條件下，其發(fā)生受拉破壞的概率要比受壓破壞的概率大得多。在管段由不同管徑管道組成情況下，其較小管徑的管道要承受較大的溫差應(yīng)力，結(jié)果是在寒冷冬季較小管徑灰鑄鐵管更易斷裂。由此可見，管徑與爆管率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

玉門市（礦）區(qū)地處高原高寒地帶，屬北亞季風(fēng)型大陸性氣候，年平均氣溫6.5℃，四季不甚分明，年極端最高氣溫38.1℃，年極端最低氣溫-21.2℃，早晚溫差大。因此，玉門市（礦）區(qū)四季溫差和早晚溫差較大，溫度是造成供水管道頻繁發(fā)生破損的原因之一。

2.2.4 閘閥和消防栓漏水的情況

在實(shí)際運(yùn)行中，閘閥絲桿的密封圈被水長期浸泡，容易生銹，且處于頻繁操作狀態(tài)的閘閥，其絲桿在旋轉(zhuǎn)過程中發(fā)生磨擦，另外受到壓力水的沖擠，很容易發(fā)生漏水現(xiàn)象。地上式消防栓也會(huì)出現(xiàn)相似情況，因老化造成漏水。

2.2.5 設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量引起的問題

供水管道設(shè)計(jì)與施工中，由于地下資料不確切，導(dǎo)致在施工過程中，局部發(fā)生變更，從而造成以下情況：

①局部管網(wǎng)的流體阻力增大，管道抗沖力減弱；②管道受壓過大或覆土過淺；③由地基下沉引起的管道接口松動(dòng)脫節(jié)；④管道支墩設(shè)計(jì)受力小于實(shí)際受力；⑤管道伸縮節(jié)設(shè)計(jì)、安裝不到位，管材發(fā)生熱脹冷縮造成焊縫開裂。以上情況都會(huì)造成管道漏水。

2.2.6 供水用戶發(fā)生大的改變

2005年以前，市（礦）區(qū)供水系統(tǒng)日供水量可達(dá)6.58萬噸，2005年后，部分水用戶遷走，造成供水量急劇下降，目前日供水量為3.7萬噸。部分水用戶的遷走，造成大量管線廢棄，進(jìn)而導(dǎo)致隱蔽泄漏點(diǎn)增多，水損率增高，水資源浪費(fèi)較大。

3 降低供水管網(wǎng)漏損的控制措施

如何降低供水管網(wǎng)漏損需要做系統(tǒng)性的工作，結(jié)合具體實(shí)際情況和以往的措施，可從以下幾方面著手：

3.1 選用符合現(xiàn)場地質(zhì)條件和氣候條件的管材

使用新材料、新技術(shù)的管材，及時(shí)更新使用年限長、技術(shù)落后、漏水腐蝕嚴(yán)重的管段。新建和改造管道，要積極跟蹤、采用新技術(shù)、新型管材，淘汰易銹蝕、易損壞的管材。從當(dāng)前大量使用的管材來看，球墨鑄鐵管得到了廣泛推廣，其有強(qiáng)度高、抗腐蝕、抗老化、延伸率大、重量較輕等優(yōu)點(diǎn)，使用壽命長。球墨鑄鐵管采用推入式楔形橡膠圈柔性接口，也可采用法蘭接口，其施工安裝方便，且接口的水密性好，適應(yīng)地基變形的能力較強(qiáng)，抗震效果也好。為了減少金屬消耗，有關(guān)部門早已提倡使用新型管材，如PVC、PE、PPR等管材，該類管材具有以下優(yōu)點(diǎn)：造價(jià)低、重量輕、耐壓強(qiáng)度大、流體阻力小、耐腐蝕性強(qiáng)、不影響水質(zhì)，而且運(yùn)輸、安裝方便。從技術(shù)指標(biāo)來看，DN75～DN200口徑的管道可用PVC管或PE管；DN300～DN1000口徑的管道可首選球墨鑄鐵管；DN1000以上口徑的管道宜采用水力條件好、耐腐蝕、造價(jià)低的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管[6]。在新敷設(shè)給水管道和維修已有管道的工程中，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國家規(guī)定，精心研究設(shè)計(jì)選材和接口形式，積極探索新型材料，保證管道的施工質(zhì)量，避免因工程質(zhì)量造成的管道破損。同時(shí)，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)與環(huán)境情況，合理確定管道埋深、管道整體穩(wěn)定措施、管道伸縮設(shè)施、防凍措施及樁基礎(chǔ)，降低管道受外部荷載、土壤腐蝕造成的損壞概率。

3.2 加強(qiáng)供水管網(wǎng)技術(shù)檔案建立及管理

加強(qiáng)供水管網(wǎng)技術(shù)資料的管理，包括管道建設(shè)原始資料、管道漏點(diǎn)維修記錄、管網(wǎng)改造記錄等資料，對(duì)上述資料進(jìn)行歸檔管理，有效地利用。

3.3 建設(shè)專業(yè)的管網(wǎng)巡檢隊(duì)伍

建設(shè)業(yè)務(wù)能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的管網(wǎng)巡檢隊(duì)伍，運(yùn)用先進(jìn)可靠的儀器，對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行周期性檢查，積極開展探漏工作，科學(xué)合理地安排撿漏時(shí)間，定期進(jìn)行查漏，發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)及時(shí)修復(fù)，這樣將有助于更好保護(hù)管網(wǎng)，降低管網(wǎng)損壞概率，消除安全隱患，避免由城市道路施工等原因造成的管道損壞。同時(shí)，打擊違章用水、私自接水的行為，維護(hù)管網(wǎng)安全。

4 結(jié)束語

總之，玉門市（礦）區(qū)供水管網(wǎng)的漏水問題，給玉門油田造成了經(jīng)濟(jì)損失，造成了水資源的浪費(fèi)。因此，供水管網(wǎng)漏損控制是一個(gè)急待解決的問題，同時(shí)也是一個(gè)持續(xù)工作，應(yīng)通過供水管網(wǎng)改造，進(jìn)一步更新改造老化、陳舊管段，積極采用新技術(shù)和新型管材，加強(qiáng)管網(wǎng)檔案建設(shè)、巡檢力度，提高探漏水平，通過加強(qiáng)企校間技術(shù)交流，提高供水管網(wǎng)管理水平和技術(shù)水平，將供水管網(wǎng)漏損減少到最小。

參 考 文 獻(xiàn)

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