關(guān)于影響漏水檢測的幾個因素的探討

李 季

（北京市自來水集團(tuán)管網(wǎng)管理分公司，北京 100031）

供水工作中漏水損失是不可回避的重要問題,它不但使經(jīng)濟(jì)蒙受損失,供水量不必要地增大從而增加了成本,而且還會產(chǎn)生地面塌陷、房屋受損、農(nóng)田堿化等次生后果。有資料表明，大中城市自來水管線漏失率平均達(dá)21%，我國的國情也表明，在許多中小城市，或大城市城郊結(jié)合部，情況還較為復(fù)雜，客觀上增加著漏水檢測的難度，這種情況還會持續(xù)相當(dāng)長的時間，單獨依靠儀器設(shè)備，還不足以解決所有現(xiàn)實問題。檢測人員的經(jīng)驗積累還起著至關(guān)重要的作用。如果建設(shè)和培養(yǎng)一支技術(shù)精良，經(jīng)驗豐富的檢測團(tuán)隊，則可以獲得豐厚的回報，也是適合我國國情的必然選擇。這種回報體現(xiàn)在，首先降低了漏損率和供水成本；其次減少漏水造成的次生危害損失；同時有效地改善服務(wù)質(zhì)量，減少因管道壓力下降影響的生產(chǎn)、生活用水問題。所以漏水檢測工作的成效如何，已成為世界范圍內(nèi)供水行業(yè)的共識。也因此漏水檢測工作，在城市供水管網(wǎng)運行中的作用日益凸顯出來。如何更科學(xué)、更高效的提高漏水檢測水準(zhǔn)，控制管線漏損率，已是當(dāng)務(wù)之急，更是勢在必行。故在此就往日經(jīng)驗，針對管道漏水的影響因素做一些探討。這些探討因素包括：對漏水聲波曲線變化各個階段的判斷，使用相關(guān)儀進(jìn)行漏水檢測有哪些利與弊，復(fù)雜地下構(gòu)筑物對漏損檢測的影響，管道外環(huán)境對漏水檢測難度的了解。

1.管道漏水聲的特點及傳播

1.1 管道漏水聲種類

配水管網(wǎng)的任務(wù)就是把潔凈的自來水送到萬戶千家，滿足人們最基本的日常需要。眾所周知，因各種原因，如：管道外應(yīng)力變化、金屬氧化、電極氧化，含水率變化后的不均勻沉降等等，配水管線發(fā)生漏水在所難免。一旦產(chǎn)生漏水，噴出管道的水與漏口摩擦，以及與周圍介質(zhì)等撞擊，會產(chǎn)生不同頻率的振動，由此產(chǎn)生漏水聲。

漏水聲的種類通?？煞譃槿N：

（一）是漏水口的摩擦聲。帶壓力的水噴出管道的瞬間與漏水口摩擦?xí)r產(chǎn)生的聲音，通常頻率為300～5000Hz之間，聲音沿著管道傳播時遠(yuǎn)近不定。傳播聲音衰減的距離，與材質(zhì)、管件、口徑、壓力、接口方式、漏水口的形狀、大小關(guān)系密切。漏水聲音能在閘閥、表井、消火栓、排氣門、檢查井（后文統(tǒng)稱為“暴露點”）等聽到，這些暴露點是漏水檢測儀器使用時必不可少的，沒有這些“暴露點”，有些檢測儀器則根本無法使用。因此暴露點的有無，與檢測結(jié)果息息相關(guān)。

（二）是水在壓力下的撞擊聲。帶壓力的水噴出管道后，與管道外介質(zhì)砂石等撞擊產(chǎn)生的聲音，通過穿透土壤傳播到周圍，這種撞擊聲，使用聽漏儀即可在路面聽測到，很多聽漏儀的濾波范圍都設(shè)置在撞擊聲的頻率范圍150～1000 Hz之內(nèi)。

（三）是管道外砂石介質(zhì)摩擦的聲音，在壓力水噴出的作用下，管道外的礫石、砂礫等快速碰撞后產(chǎn)生摩擦聲。這個頻率雖然很低，但是打地釬后，聽音桿直接插到地下漏水點附近，依然能聽到，此法也是漏水點精確定位最有力的憑據(jù)。

1.2 漏水檢測方法

管道漏水檢測的方法有很多，比如音聽法，即在各種井室暴露點上聽音或地面音聽，可以有效的判斷和縮小漏水的區(qū)間；相關(guān)儀檢測法；永久放置的探頭記錄噪聲法；分區(qū)檢漏法（DMA）等。目前許多城市的漏水檢測人員，使用聽漏儀在地面音聽非常普遍，但熟練程度參差不齊，主要是對各種頻率的敏感認(rèn)知度有快有慢，有高有低，這是需要長時間的經(jīng)驗積累才能提高的技能。

在使用的儀器方面，大多國內(nèi)城市的檢測人員，普遍使用的儀器包括聽音桿（最大的優(yōu)點是能利用長度，直接與閘閥等暴露點接觸，或扎入地下聽音）、地面聽漏儀、相關(guān)儀、管線定位儀，許多大城市還引進(jìn)了探頭噪聲記錄儀。由于探頭記錄儀可以根據(jù)需要設(shè)置啟動或關(guān)閉工作時間，尤其是夜間環(huán)境噪音最低時，自動設(shè)置工作運行時段，有效避免了白天環(huán)境噪音較高的影響，以及自動篩檢最符合漏水噪聲的數(shù)據(jù)，極大地節(jié)省了人力物力的成本，實現(xiàn)了一定程度的自動化。

2.涉及漏水檢測五個方面經(jīng)驗的探討

第一：使用相關(guān)儀對管線參數(shù)清楚的管段，進(jìn)行漏水檢測時，效果非常令人滿意。管線參數(shù)即：管線自身的口徑、距離、材質(zhì)、變徑點，等必要的已知數(shù)據(jù)。實際檢測中，如果管線參數(shù)不能已知，或不準(zhǔn)確，存在較大誤差，則相關(guān)儀沒有計算結(jié)果，或雖有結(jié)果亦無法采信。故使用相關(guān)儀進(jìn)行漏水檢測時，對管線參數(shù)的完整性、精準(zhǔn)度、與現(xiàn)場的吻合度，均有較為苛刻的要求。相關(guān)儀的原理是：把探頭拾音器放在漏點兩邊的暴露點上 ,漏水頻率傳到兩端拾音器，就會產(chǎn)生時間差值。顯示在接收機上即為Td,兩端的拾音器之間可以在地面實際測量出距離D ,根據(jù)管道材質(zhì)、口徑的參數(shù)輸入儀器后，就可顯示該材質(zhì)的聲音傳播速度V ,最近的拾音器探頭，距離漏水點的距離X，即可得出公式:X = (D -VTd) /2，接收機根據(jù)管線參數(shù)和上述公式自動計算出X值，從而找到漏水點的準(zhǔn)確位置。

雖然相關(guān)儀具有能較大幅度提高檢測精度、提高工作效率、克服一定的環(huán)境噪音帶來的影響、降低人力物力成本、操作過程快捷方便等許多優(yōu)點，但同時相關(guān)儀檢測法，對材質(zhì)、口徑、距離、變徑點、三通點等諸多管線參數(shù)的要求也愈高。不能提供準(zhǔn)確的管線參數(shù)，則無法進(jìn)行，或誤差較大。了解了這些相關(guān)儀使用的利與弊，更有利于從業(yè)人員加以注意，從而趨利避害，揚長避短。

第二：從簡易物理學(xué)的角度出發(fā)可以得知，漏水聲實際是具備一定振幅、周期、頻率的聲波。這種聲波是有曲線變化規(guī)律的，這是漏水聲重要的特征之一。對某一漏點而言，漏水聲頻與破損口面積大小之間的關(guān)系，具有函數(shù)變化規(guī)律，破損口面積的大小是自變量，漏水聲頻是因變量。通常漏水聲頻會隨著破損口的增大而增大，此階段是典型的增函數(shù)變化；當(dāng)破損口大到某個臨界值時，漏水聲頻就會達(dá)到最大值；而過了這個臨界值，破損口繼續(xù)增大，漏水聲頻反而會隨著破損口的增大而減小，此階段則是典型的減函數(shù)變化；當(dāng)破損口面積達(dá)到最大值，即管線完全斷開（敞口流）時，那種特有的、強烈的漏水聲波的頻率反而消失了。這個漏水聲波變化規(guī)律的認(rèn)知，對于檢測人員極其重要，只有在長期的實踐中不斷摸索，才能熟練捕捉到各個漏水階段不同的聲波特點并加以辨識，輔助提高判斷能力。比如捕捉到聲頻較高而又尖銳的聲音，或聲頻較低而又沉悶聲音，可以利用前述規(guī)律的認(rèn)知，大致判斷管身、管件造成漏水位置的可能性；判斷漏水口的大?。淮致怨浪懵┧嚯x，決定輕、重或者取、舍的區(qū)域，等等。對檢測人員來說，這個熟練過程雖然有些難度，不是一朝一夕之間練就的，但確是必不可少，最適合應(yīng)用于各種復(fù)雜情況下的方法之一。

第三：對于某一區(qū)域，漏水量是重要的評判數(shù)據(jù)。在一個獨立的關(guān)注區(qū)域之中，幾乎大部分漏水量，是由極少數(shù)大的破損口造成的。較小的漏水點即使再多，小漏點的漏水量之和也遠(yuǎn)沒有某個較大破損口的漏水量多。因此，檢測重點應(yīng)放在較大破損口的目標(biāo)尋的（di）上。只要檢測出大的破損口就能快速降低漏水量。但是現(xiàn)實的困難經(jīng)常是：大的漏水口，往往過了臨界值，漏水的聲音頻率迅速衰減，尋的（di）難度也會越來越大，這就更需要個體人員的經(jīng)驗積累，以及對某些漏水規(guī)律的熟悉和認(rèn)知把握。

第四：在實際工作中如果遇到非金屬材質(zhì)，比如PPR管、PVC、水泥預(yù)應(yīng)力管，則檢測難度就會成倍提高，成功幾率甚小。原因是：非金屬材質(zhì)在與漏水摩擦?xí)r產(chǎn)生的，能提供特有漏水聲頻的震動能量很小，且衰減極快，失去了沿管壁向遠(yuǎn)處傳播的能力，使得漏水聲頻極難被捕捉到。即使擁有很多儀器設(shè)備，也難以有效達(dá)到檢測的目標(biāo)。因此，在現(xiàn)場的排摸調(diào)查工作尤為重要，是彌補困難的重要手段。對各種線索的縝密調(diào)查包括：地下構(gòu)筑物、電纜、下水、燃?xì)狻崃Φ绕渌叵略O(shè)施，在此統(tǒng)稱為“給水管道外環(huán)境”的調(diào)查；給水管線位置調(diào)查；管線走向調(diào)查（有無左右變向或上翻下扎）；圖紙與現(xiàn)場的吻合程度調(diào)查；地貌和參照物變化調(diào)查等等。對于工作個體而言，調(diào)查的重要性不言而喻。而調(diào)查也需要經(jīng)驗的積累，它是把握工作方向，尋找區(qū)域重點，判斷漏水性質(zhì)，快速建立方案，敏銳捕捉線索，攻堅突破難點的必備經(jīng)驗，甚至許多疑難問題，都無法靠儀器設(shè)備解決 ，而是在調(diào)查和經(jīng)驗分析中發(fā)現(xiàn)線索，得以突破的。

第五：漏水檢測時，采用重點關(guān)注法的經(jīng)驗：1、安裝年代久遠(yuǎn)的管道； 2、北方雪后早融的管段；3、草木異常旺盛的管段；4、其它地下設(shè)施如電纜、熱力涵道有流水聲的區(qū)段；5、冬季地面有隆起的區(qū)段；6、與季節(jié)變化無關(guān)的地面塌陷、凹凸的區(qū)段；

3.對檢測工作有重要影響的因素和案例

實踐中，一個有趣的現(xiàn)象是：在一般的漏水檢測中，有時很輕松快捷的就能檢測出漏水點。但也有相當(dāng)?shù)谋壤?，檢測出漏水點非常困難，甚至有時往返數(shù)日才能有結(jié)果，造成時間成本高企。是什么因素導(dǎo)致這種情況發(fā)生的呢？這里邊固然有人的因素，比如對待每次漏水檢測，是否都抱有嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致、認(rèn)真的工作態(tài)度等等。但在此，我不討論人的因素。因為本文所要探討的是與漏水檢測技術(shù)層面有關(guān)的問題。比如壓力管線在自然狀態(tài)下，敷埋介質(zhì)、外環(huán)境客觀條件對其檢測產(chǎn)生的影響。舉例如下：

例一：2008年四川汶川地震后，作為漏水檢測的專業(yè)人員，來到了四川多個受災(zāi)嚴(yán)重的縣市。其中一處檢測給我留下了深刻的印象，即四川雅安市的一處DN200口徑漏水管線。該管線在某賓館院內(nèi)。經(jīng)排查漏水區(qū)域在主樓外與墻體平行延伸段。進(jìn)一步調(diào)查，發(fā)現(xiàn)樓體外的地下混凝土構(gòu)筑物龐大。管線躲過地下障礙物時，數(shù)次左右變向、上翻下扎、夾套管。通常情況下大口徑管線不容易變向，但由于該處現(xiàn)場地下構(gòu)筑物復(fù)雜，敷設(shè)位置狹窄，老舊管線施工標(biāo)準(zhǔn)不高，造成管線走勢變化較大。該戶內(nèi)管線亦無圖紙可參。反復(fù)數(shù)次，檢測難度極大。在采用尋管儀尋找目標(biāo)管線時，導(dǎo)線不具備直接與管線連接條件，只得采用感應(yīng)法，受地下鋼筋等金屬物影響，雖反復(fù)多頻率尋找，信號始終彌漫，不能集中測出最大響應(yīng)點。于是嘗試變換多種手段，先是區(qū)別不同距離找到暴露點，由遠(yuǎn)及近，再由近趨遠(yuǎn)地捕捉漏水聲頻，利用聲波變化規(guī)律，再多點位加以判斷，分析取舍后，確定重點區(qū)段一處，然后對此處管段施以感應(yīng)信號。由于極大縮小了探測距離，相對簡化了長距離、大面積的難度，又反復(fù)變化使用700HZ-38KHZ多頻率范圍，嘗試適應(yīng)最佳頻率區(qū)間，終于確定了最大集中響應(yīng)的信號位置。在確定了此處重點關(guān)注區(qū)段的管線位置后，等于確定了地下投影區(qū)域，于是迅速聯(lián)系該單位的人員，帶著檢測人員，來到與地面投影對應(yīng)的地下構(gòu)筑物空間，在空間頂部、墻壁聽測，繼而捕捉到了墻壁傳導(dǎo)的微弱流水聲，聲音雖弱，但線索終于顯現(xiàn)。順著線索在空間頂部的土層內(nèi)，找到一條封閉的狹小涵溝，清澈的水流順著涵溝一直流向了地下建筑的排水道，造成雖有漏水卻不見地上、地下痕跡的困難。聲波辨識的方法對區(qū)域取舍和方向判斷起到了重要作用。

例二：2009年北京北郊一處原生產(chǎn)大隊的自有管線漏水檢測，也遇到了困境，不僅口徑、材質(zhì)有變化，無法知道位置，也無圖紙?zhí)峁?。老街道地面建筑物?jīng)過幾十年變化，已失去參照物的原貌，管線又是文革時期埋設(shè)的。變化了的街道里，路由狹窄，建筑物的覆壓在所難免，其它如電纜、下水、通信等地下設(shè)施，都擁擠在狹窄的路由下。通過使用尋管儀進(jìn)行目標(biāo)管線尋找，發(fā)現(xiàn)周圍地下電纜的強電流、大磁場，覆蓋了我儀器的弱磁場，無法使用儀器。但也注意到老街道的居民生活相對固定，對街道變化非常了解，就想到先通過調(diào)查的方法，搜集線索。于是找到數(shù)名老人，通過問詢，電纜、給水、排水、有線、熱力的敷設(shè)時間，相對位置，然后結(jié)合各個地下設(shè)施的井室分布、距離等，大致判斷出了相對位置關(guān)系。然后沿著給水管線大致位置，尋找距離目標(biāo)管線較近的其它井室，這些井室全是供水管線以外的其它設(shè)施。經(jīng)過長距離逐個打開上述30余處井室的仔細(xì)調(diào)查，終于發(fā)現(xiàn)一處電纜井中有少量的清水，西側(cè)井壁有明顯濕潤痕跡，而東側(cè)井壁則干燥發(fā)白。在縮小了范圍和距離后，排除了變徑區(qū)段，減小了相對難度，使用相關(guān)儀計算，由于目標(biāo)管線口徑、材質(zhì)清晰，距離輸入準(zhǔn)確，故計算精度很高，開挖后得到了驗證。此次檢測，對居民，以及對各種其它設(shè)施井室的細(xì)致調(diào)查、排摸，有著不可或缺的重要作用。如果在大范圍區(qū)域中“海摸”、面廣，則很難找到漏水點。同時也說明，擁擠的地下設(shè)施，供水管線外環(huán)境的復(fù)雜，直接影響著儀器的使用，和漏水檢測工作的開展，左右著檢測的難易程度。

對漏水監(jiān)測中的困難排序則依次是：復(fù)雜的地下環(huán)境、地下構(gòu)筑物，管線躲避障礙物的走勢、管線自身口徑、材質(zhì)等參數(shù)的變化，無圖紙可參考，無疑是排在前列的困難因素。經(jīng)驗表明，大部分無圖紙資料的情況均發(fā)生在中小城市，大城市郊區(qū)，或社會單位內(nèi)部。有些單位內(nèi)部的管道一旦發(fā)生泄漏，檢測過程極其困難。而且復(fù)雜的地下環(huán)境，和無圖紙?zhí)峁?jīng)常結(jié)伴而行，是這些地區(qū)的共同特點。值得引起檢測人員的注意。檢測隊伍不可避免會遇到上述難題，對于這些困難的解決，提高檢測人員個體的工作經(jīng)驗、提高個體對漏水規(guī)律的認(rèn)知程度，以及轉(zhuǎn)化為個體能力的體現(xiàn)，是漏水檢測工作不可廢離的重要努力方向。

4.創(chuàng)造個體發(fā)展環(huán)境，重視行業(yè)交流，培養(yǎng)技術(shù)團(tuán)隊整體水平

作為供水人，供水管網(wǎng)的漏損是面臨的重要課題之一。現(xiàn)在我國多數(shù)城市采用被動檢漏法或以此法為主，而地下管道漏水的規(guī)律，是由小漏逐漸發(fā)展到大漏，常常在地下流入電纜、熱力、污水等其他市政設(shè)備后，始終在暗處，故而不易被發(fā)現(xiàn)。城市供水企業(yè)降低漏耗的潛力還相當(dāng)大。做好漏水檢測工作，確定相對準(zhǔn)確的漏點，避免盲目的跟蹤開挖，減少人力物力浪費，可極大地提高有效供水能力。因此，首先，應(yīng)當(dāng)加大力度，培養(yǎng)一支技術(shù)精良的檢測團(tuán)隊；其次，提高個體人員經(jīng)驗積累和能力，提高其對基礎(chǔ)漏水規(guī)律的認(rèn)知；第三，為個體發(fā)展創(chuàng)造必要的環(huán)境支持，有條件時應(yīng)增加行業(yè)交流。尤其是與檢測工作開展較早、經(jīng)驗積累較豐富的成都水司，天津水司，進(jìn)行一線人員的交流，對開闊眼界增益新知有非常大的借鑒價值。比如早在2003年，就曾通過與其他水司的交流中，學(xué)習(xí)到某些“定位儀”的電感線圈二梯度三相位交叉設(shè)計，可以提高定位精度；同時了解到長、短波頻率對遠(yuǎn)距離微弱信號敏感程度的利用等等。由于較早的獲得了這些信息，也就較早的進(jìn)行了實踐驗證，較早的得到了應(yīng)用推廣，使每個檢測人員獲得了新的能力。只有提高個體的能力才能提高團(tuán)隊整體的技術(shù)水平，這是減少管網(wǎng)漏失的可行辦法之一。