淺析控制城市供水管網(wǎng)漏損的意義和探測(cè)方法

何天平

（敦煌市水利事務(wù)中心，甘肅 酒泉 736200）

敦煌區(qū)域深居內(nèi)陸，年均降雨量39.9mm，年均蒸發(fā)量高達(dá)2486mm，日照時(shí)間長，四季多風(fēng)，冬季寒冷，夏季炎熱，晝夜溫差較大，屬典型的大陸性氣候。由南向北3 個(gè)盆地分別為高寒半干旱區(qū)、溫涼干旱區(qū)和溫暖干旱區(qū)；多年平均氣溫3.9 ～9.3℃，降水量39.9 ～176mm，年蒸發(fā)量1228 ～2495mm，干旱指數(shù)7 ～42；區(qū)內(nèi)無霜期平均為150d，冰凍期為11 月～次年3 月，最大凍土深1.44 ～1.78m；區(qū)內(nèi)常年多東風(fēng)和西風(fēng)，春季風(fēng)速最大。該地區(qū)目前供水管網(wǎng)漏損已經(jīng)成為城市供水系統(tǒng)所面臨的一大難題，在對(duì)城市供水管理過程中，為了降低由于管網(wǎng)漏損產(chǎn)生的資源損失，管理人員首先應(yīng)當(dāng)明確導(dǎo)致管網(wǎng)漏損的原因，清楚地認(rèn)識(shí)到控制城市供水管網(wǎng)漏損的重要意義，并借助各類先進(jìn)技術(shù)做好漏損管網(wǎng)的檢測(cè)維護(hù)工作。

1 相關(guān)背景概述

2013 年，敦煌市水務(wù)局委托甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院開展《敦煌市城市地下水源地置換工程可行性研究》相關(guān)工作。2013 年7 月，省水電院編制完成了《敦煌市城市地下水源地置換工程可行性研究報(bào)告》，省水利廳和發(fā)改委于2013 年10 月對(duì)該可研報(bào)告進(jìn)行了審查。由于原所選凈水廠廠址及城市管線附近諸多位置被占用，2015 年10 月，省水電院對(duì)水廠及線路進(jìn)行了補(bǔ)充勘測(cè)工作，于2017 年2 月修改完成了《敦煌市城市地下水源地置換工程可行性研究報(bào)告》，以下簡(jiǎn)稱《可研報(bào)告》。2017 年2 月，受敦煌市水資源合理利用與生態(tài)保護(hù)工程建設(shè)項(xiàng)目部委托，我院開始編制《敦煌市城市地下水源地置換工程水資源論證報(bào)告書》（以下簡(jiǎn)稱《水資源論證報(bào)告書》）。

2 可行性分析與具體建設(shè)內(nèi)容

依據(jù)最新修編的《可研報(bào)告》，本工程的主要任務(wù)是對(duì)敦煌市除陽關(guān)鎮(zhèn)和黃渠鄉(xiāng)以外的七個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）——沙洲鎮(zhèn)、七里鎮(zhèn)、莫高鎮(zhèn)、月牙泉鎮(zhèn)、轉(zhuǎn)渠口鎮(zhèn)、肅州鎮(zhèn)和郭家堡鄉(xiāng)的城鄉(xiāng)生活、三產(chǎn)的地下水源進(jìn)行置換，形成了以黨河水庫地表水為主水源、以地下水為補(bǔ)充的地表-地下聯(lián)合供水的水源格局，使地下水得以休養(yǎng)生息，敦煌市地下水位進(jìn)一步得以恢復(fù)，改善了鳴沙山月牙泉泉域萎縮，地下水位下降等一系列區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題。

工程總體布置：本工程位于敦煌市西南，工程從黨河水庫輸水發(fā)電洞末端有壓取水，其后接沉沙池，原水經(jīng)沉沙池沉淀處理后接入長15.905km 的φ800mm 螺旋鋼管，自壓輸水至位于敦煌市天河商砼站東北側(cè)的擬建凈水廠，經(jīng)日處理能力為8 萬m3/d 的凈水廠處理后，通過長4.336km 的φ1100mm 的螺旋鋼管自壓輸水至黨河灌區(qū)總干渠西干分水閘附近，然后分為兩條管線自壓輸送至現(xiàn)有自來水廠，其中至敦煌市自來水廠為19.325km的φ900mm 螺旋鋼管，至七里鎮(zhèn)自來水廠為12.904km的φ600mm 螺旋鋼管。

工程主要建設(shè)內(nèi)容：沉砂池1 座，處理規(guī)模8 萬m3/d的凈水廠1 座，輸水管線全長43.8km，其中黨河水庫至凈水廠的原水輸水管線15.905km，凈水廠至敦煌市自來水廠的配水管線19.325km 和凈水廠至七里鎮(zhèn)自來水廠的配水管線12.904km，兩水廠共用的配水管線4.336km。

3 控制城市供水管網(wǎng)漏損的意義

3.1 控制供水管網(wǎng)漏損能夠節(jié)約水資源

節(jié)約水資源是最為基礎(chǔ)的意義，我國人均占有水量非常有限，城市管網(wǎng)漏損控制的首要原因就是降低管網(wǎng)水資源的漏失率，控制管網(wǎng)水資源漏失就意味著能夠降低供水地區(qū)水資源需求總量，而節(jié)約的水資源則能夠繼續(xù)在其他地區(qū)發(fā)揮價(jià)值，節(jié)約水資源意義重大，尤其是在一些水資源匱乏、供水難度較大的城市中，通過控制供水管網(wǎng)漏損節(jié)約水資源的意義更為重大。

3.2 節(jié)約工程投資

現(xiàn)階段，越來越多的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村人口涌入城市，城市化進(jìn)程進(jìn)一步推進(jìn)，受到不斷增加的人口影響，敦煌地區(qū)所面臨的供水壓力也越來越大，在一些下級(jí)地區(qū)內(nèi)附近的水源已經(jīng)無法滿足供水要求，而相關(guān)單位就必須從更遠(yuǎn)的地區(qū)取水，所以，一些城市面臨著取水線路越來越長、取水工程建設(shè)投資力度越來越大的現(xiàn)狀。這種現(xiàn)象在水資源匱乏的地區(qū)表現(xiàn)得更為強(qiáng)烈，引水建設(shè)成本每立方米甚至能夠達(dá)到數(shù)百元。因此，若能夠降低敦煌地區(qū)供水管網(wǎng)內(nèi)的漏損點(diǎn)，就能夠提升供水效率，且以更少的投資就能夠滿足城市居民的供水需求，所以具有節(jié)約工程投資的重要意義。目前，敦煌地區(qū)逐年分區(qū)域開展了老舊管網(wǎng)改造工程，管網(wǎng)改造的首要原因就是供水設(shè)備老化而引發(fā)了嚴(yán)重的漏耗問題，所以，若能夠控制管網(wǎng)漏耗，就能夠降低城市中的管網(wǎng)改造項(xiàng)目數(shù)量，進(jìn)而節(jié)約老舊管網(wǎng)改造的投入資金。

3.3 降低供水成本

城市供水需要大量的成本，且城市中的水資源從供水地至居民使用這一過程中，需要將水源地內(nèi)的水資源輸送到凈水廠，經(jīng)過消毒、凈化等處理工作后輸送到調(diào)流調(diào)壓室，而后才能夠輸送到城市中，上述每一過程都需要資金的支持。但是，在總水量一定的前提下，若能夠控制由于管網(wǎng)漏損導(dǎo)致的水資源流失，就能夠有效地節(jié)省自來水處理過程中的消毒劑、電量等成本，進(jìn)而達(dá)到降低供水成本的重要意義。

4 城市供水管網(wǎng)漏損的原因分析

4.1 管網(wǎng)材料品質(zhì)問題

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國市場(chǎng)中的供水管材種類越來越多，品質(zhì)也越來越好，但是城市供水管網(wǎng)結(jié)構(gòu)的更新改造無法一蹴而就，尤其是在敦煌地區(qū)老舊供水管材的數(shù)量非常龐大，所以即便是市場(chǎng)已經(jīng)出現(xiàn)高品質(zhì)供水管網(wǎng)材料，但是，將城市中的老舊管網(wǎng)全部更換并不現(xiàn)實(shí)。在傳統(tǒng)城市供水管網(wǎng)工程中所使用的材料存在眾多問題，城市供水系統(tǒng)中常用的材料有水泥管以及鍍鋅管等等，這些材料都會(huì)存在一些明顯的缺陷，受到供水以及外部環(huán)境的影響，管道幾乎達(dá)不到規(guī)定的使用年限，且管道的滲漏以及破損問題非常突出。以敦煌地區(qū)20世紀(jì)80 年代末安裝的水泥管道為例，受材料影響水泥管道非常沉重，而水泥管道的接頭通常是橡膠圈等比較柔軟的材料，所以，在工程建設(shè)過程中，若地下基礎(chǔ)不牢，則很容易出現(xiàn)管道向下沉降、管道位置偏移等等，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致管道爆裂，這些均是導(dǎo)致管網(wǎng)滲漏的重要原因。此外，鐵質(zhì)管道也是城市供水管網(wǎng)的常見材料，此種材料接口的連接方式有柔性接口，如橡膠圈，或者是剛性接口，如膨脹水泥等，在這兩種的接口方式中以碰撞水泥等剛性接口最常見，在使用初期可能并不會(huì)出現(xiàn)異常，但是經(jīng)過長時(shí)間的使用后，受到外界環(huán)境的持續(xù)性影響可能會(huì)出現(xiàn)變形甚至損壞的情況。

4.2 施工安裝質(zhì)量問題

首先，在安裝前忽視了管材質(zhì)量管理，目前敦煌地區(qū)供水管網(wǎng)主要是混凝土材料和金屬材料兩種，但是無論何種材質(zhì)的管道，在進(jìn)場(chǎng)前必須進(jìn)行質(zhì)量管理，一方面，檢測(cè)出廠管道是否合格；另一方面，檢查在運(yùn)輸過程中管材是否出現(xiàn)損傷，如鍍鋅以及鑄鐵管等等在裝運(yùn)期間非常容易出現(xiàn)損壞。此外，在管材安裝過程中缺乏探傷檢查的管理人員，這就加大了管材應(yīng)用期間出現(xiàn)漏損隱患的可能。其次，管線施工與選址存在問題，如在一些道路狹窄的小巷中，為了降低管材鋪設(shè)難度，單位在管道施工過程中會(huì)沿著溝渠鋪設(shè)，在使用過程中管道會(huì)受到地下水以及外壁積水的影響，使得管道產(chǎn)生腐蝕層現(xiàn)象，這將會(huì)對(duì)管道的抗壓能力造成影響，同時(shí)增加管道漏損風(fēng)險(xiǎn)。最后，未按照施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，這主要表現(xiàn)在施工隊(duì)伍人員素質(zhì)和水平參差不齊，未能嚴(yán)格按照?qǐng)D紙和要求進(jìn)行施工，如在管道膠圈接口、接口承插以及管槽深度等位置處理不當(dāng)均會(huì)造成管網(wǎng)漏損現(xiàn)象。

4.3 規(guī)劃設(shè)計(jì)問題

城市人口的增多與城市化進(jìn)程的推進(jìn)使得供水壓力不斷增加，同時(shí)對(duì)管網(wǎng)的供水效率也提出了更高要求，在這種背景下，傳統(tǒng)供水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)問題也逐漸暴露出來。首先，在敦煌地區(qū)管網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中，沒有考慮城市未來發(fā)展節(jié)奏，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低，設(shè)計(jì)工作缺乏前瞻性，供水系統(tǒng)僅滿足現(xiàn)階段的用水規(guī)模，一旦出現(xiàn)管道流速過高等就會(huì)導(dǎo)致管網(wǎng)漏損。其次，敦煌地區(qū)供水管網(wǎng)通常是有壓管道，尤其是在一些管徑較大的管道中往往存在水流和氣體，此外，管道中一些分散氣體也會(huì)影響管道供水效率，若管道內(nèi)的水壓過大甚至還會(huì)出現(xiàn)爆管現(xiàn)象。而在城市供水管網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中僅僅考慮地形因素，相對(duì)忽視壓力對(duì)管道影響，所以管網(wǎng)內(nèi)也沒有考慮應(yīng)用排氣閥，爆管等風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率進(jìn)一步提升。

5 管線漏損的探測(cè)方法

5.1 音聽檢漏法

供水管網(wǎng)音聽檢漏法有閥栓聽音和地面聽音兩類，閥栓聽音也被稱為漏點(diǎn)預(yù)定位，主要應(yīng)用到管道漏損點(diǎn)的范圍檢測(cè)中，地面聽音也被叫作漏點(diǎn)精確定位，主要用于更精確、更細(xì)致地確定管材漏水點(diǎn)。閥栓聽音法主要借助于聽漏棒以及電子聽漏設(shè)備等等對(duì)一定區(qū)域內(nèi)管材的漏水范圍進(jìn)行檢測(cè)，且不同的檢測(cè)設(shè)備具體檢測(cè)方式也存在很大差異。在現(xiàn)階段的供水管網(wǎng)漏損控制過程中主要應(yīng)用閥栓聽音法，這是預(yù)定位技術(shù)的一種，該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于實(shí)用性較強(qiáng)，檢測(cè)效率較高以及檢測(cè)成本較低等等，與閥栓聽音法相似的檢測(cè)技術(shù)還有GPL99 等等，這些檢測(cè)技術(shù)雖然也能夠檢測(cè)管網(wǎng)漏損點(diǎn)，但是，整體檢測(cè)效率要明顯低于閥栓聽音法，且檢測(cè)成本偏高。

5.2 相關(guān)檢漏法

相關(guān)檢漏法也是敦煌地區(qū)供水管網(wǎng)漏損檢測(cè)的常用方式，相關(guān)檢漏法的普及程度較高，且檢測(cè)效率較高。此外，相關(guān)撿漏法對(duì)于外界環(huán)境的影響較小，不受環(huán)境周邊噪聲、管道埋設(shè)深度等條件的影響，且在一些不適合使用地面聽漏法的地區(qū)可以使用相關(guān)撿漏法，在該技術(shù)支持下，借助相關(guān)設(shè)備能夠迅速、精確地查找出漏損管網(wǎng)地點(diǎn)。

6 城市供水管網(wǎng)漏損的控制策略

6.1 做好管材以及接口的質(zhì)量控制工作

管材以及接口質(zhì)量是導(dǎo)致敦煌地區(qū)管網(wǎng)漏損的重要原因，所以無論是在老舊管網(wǎng)改造還是新式管網(wǎng)鋪設(shè)過程中，均應(yīng)當(dāng)依據(jù)相關(guān)質(zhì)量規(guī)范選擇管材和接口，盡可能地使用高新材料，目前市場(chǎng)中管材材料較多，而近年來球墨鑄鐵管憑借著多種優(yōu)勢(shì)脫穎而出，這種材料的強(qiáng)度和延展性優(yōu)良，且抗腐蝕極強(qiáng)，因此，能夠有效地保證使用壽命。而管口則可以使用柔性橡膠圈接口，這種材料的接口具有安裝便利優(yōu)勢(shì)，且應(yīng)力釋放效果更好。通過使用新式管材與管口能夠有效地提升管網(wǎng)質(zhì)量，并降低管道漏損可能性。

6.2 做好管網(wǎng)的設(shè)計(jì)與技術(shù)應(yīng)用工作

通過做好設(shè)計(jì)與技術(shù)投入工作，能夠有效地保證管網(wǎng)的水壓以及水流量等，能夠保證敦煌地區(qū)管網(wǎng)中的供水始終處于最佳狀態(tài)，防止管道內(nèi)壓力變化而引發(fā)的漏損風(fēng)險(xiǎn)。在城市管網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中，要綜合考慮車流、地質(zhì)、土壤酸堿等對(duì)城市供水管網(wǎng)的影響，并結(jié)合實(shí)際情況依靠現(xiàn)代化技術(shù)建立管網(wǎng)預(yù)測(cè)模型，從而為后期使用提供依據(jù)。在工程期間，需要以管道安裝標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)進(jìn)行施工，從科學(xué)選擇支管、做好管材質(zhì)量控制工作以及做好工程后驗(yàn)收等幾個(gè)方面保證工程施工質(zhì)量。

6.3 優(yōu)化漏損檢測(cè)設(shè)備與技術(shù)

目前，關(guān)于敦煌地區(qū)供水管網(wǎng)漏損探測(cè)技術(shù)日漸成熟，無論是管道漏損檢測(cè)的技術(shù)還是設(shè)備均取得了突破性的進(jìn)展，同時(shí)檢測(cè)效率也逐步提升，近年來，我國也引進(jìn)了一些國外的先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備，所以，在未來應(yīng)當(dāng)不斷創(chuàng)新和升級(jí)漏損檢測(cè)設(shè)備與技術(shù)，提升城市供水管網(wǎng)漏損的檢測(cè)效率。

7 結(jié)語

為了保證敦煌地區(qū)居民的正常用水需求，壓縮供水成本以及控制水資源浪費(fèi)，需要嚴(yán)格展開供水管網(wǎng)漏損情況檢測(cè)工作，受到供水管網(wǎng)使用環(huán)境的影響，目前城市局部區(qū)域地下的管材已經(jīng)出現(xiàn)老化現(xiàn)象，且受到傳統(tǒng)施工技術(shù)的影響，一些地區(qū)的管網(wǎng)已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的漏水、損害現(xiàn)象，針對(duì)這些區(qū)域若不盡快進(jìn)行修復(fù)，則勢(shì)必會(huì)引發(fā)不良社會(huì)影響。基于此，敦煌地區(qū)相關(guān)單位應(yīng)當(dāng)不斷提升管網(wǎng)漏損檢測(cè)效率，創(chuàng)新改善檢測(cè)方式，進(jìn)而滿足社會(huì)的發(fā)展需求。