城市供水管网漏水探测新技术
摘要：本文主要在分析过去漏水探测方法技术存在的缺陷的基础上，介绍和推荐了新的漏水探测技术
我国大规模地开展漏水探测始于1996年，当时主要采用金迪公司从日本学习的漏水探测技术，其技术核心是依靠人的漏水听音经验，由于其技术的局限性，已经无法满足目前自来水公司对管道漏水探测的需求。近年来，金迪公司致力于供水管道漏水探测方法技术的研究，开发了以仪器检测为核心的漏水探测技术，并已经运用到澳门、广东省江门市、梅州市、新会市和吉林省延吉市等多个自来水公司的漏水探测工程中，取得了很好的探测效果。希望能和大家一起共同推动我国的漏水探测技术进入一个新的阶段。
1、过去的漏水探测技术
1.1 主要流程及核心技术分析
资料准备—管网压力测量—环境调查—阀栓听音—路面听音— 漏水确认—漏水修复。
过去漏水探测核心技术是：阀栓听音、路面听音和漏水确认技术。
阀栓听音：利用机械或电子听音设备，通过漏水探测技术人员的听觉和经验，探测阀栓上的漏水声波，发现阀栓上的漏水声波异常，从而推断漏水的发生和大致范围。
路面听音：利用电子听音设备，通过漏水探测技术人员的听觉和经验，探测漏水点传播到地面的声波异常，推断漏水的发生和范围。
漏水确认：以钻孔听音辅助漏水相关探测，对路面听音发现的异常进行确认探测，确定漏水的发生和漏点的准确位置，确认探测主要依靠探测人员的现场经验。
1.2存在的主要缺点
①由于人的听觉灵敏度和分辨度相对较低，在许多情况下不能发现和判断漏水的发
生。例如，在管道埋设深度较大的地区、管道复杂地区、声波干扰较大的地区等，采用过去的探测方法技术，探测结果都不理想。
②主要依靠探测人员的听觉和经验，探测质量和结果无法保证。由于每个探测人员在
听觉和经验上存在差异，探测结果也就不是一个标准，即使是同一个探测人员，其每天的工作状况不同，探测结果也不相同。
③探测结果没有记录，结果不能准确表示和表达，难以规范和控制探测的过程和结果。
2、新的漏水探测技术
2.1主要流程及核心技术分析
资料准备—压力系统—阀栓声波探测—辅助地面听音—管线探测—相关探测—漏水修复—修复后探测。
阀栓声波探测：采用阀栓声波探测设备，对阀栓的声波进行长时间的系统探测，并记录探测数据，数据传输到计算机，由专门的软件对探测数据进行处理，最后自动给出漏水发生可能性和发生区域的分析结果。阀栓声波探测系统具有高灵敏度和多参数的优点，能够精确探测微弱声波异常，分辨出用水、电机等其他干扰声波异常，正确判断漏水的发生和范围。
管线探测：采用地下管线探测设备，在漏水异常区域进行管线探测，为相关探测奠定基础，管线探测的结果，直接影响到相关探测的结果。
相关探测：在小管径（400mm以下）金属管道地区，采用多探头数字相关仪进行区域相关探测，确认漏水的发生和确定漏水点。多探头数字相关仪具有数字滤波的优点，可在一个区域（32个点）同时进行相关探测。对大管径（400mm以上）金属管道和非金属管道，可采用水中传感器和矢量相关技术进行相关探测。
2.2 主要优点
①阀栓声波探测系统和多探头数字相关仪具有高灵敏度、高分辨率和抗干扰能力强等
优点，能够在复杂情况下探测小的漏水发生和位置；
②探测数据自动记录和处理，人为的影响非常小，探测结果确定和统一；
③探测过程以仪器为主进行，其工作程序易于规范，结果可以控制；
④探测数据结果能够保存和表示，可以在今后的漏水探测工作中参考以往的资料；
⑤电子地图的嵌入，增强了工作的计划性和科学性，提高工作效率和质量；
⑥多探头的使用，不仅提高了工作效率，同时也给解释工作提供了大量的有效信息，
保证探测结果的准确性。
3、漏水探测新技术在工程中的运用效果
现以澳门自来水公司漏水探测工程为例，说明漏水探测新技术在工程中的运用效果。
金迪公司共为澳门自来水公司完成两期漏水工程，两期探测都是在澳门自来水公司测漏队采用过去的漏水探测技术探测后进行的。
第一期漏水探测：探测区域为M8、M19区，为漏水探测新技术试验阶段，主要目的是验证新探测技术的可靠性和效果。
探测单位：金迪公司
探测管道长度：20km
探测时间：2002年8月20日—2002年9月17日
探测技术：漏水探测新技术
探测结果：发现和确定29个漏水点，挖空1点，漏水确认准确率97%，漏点平均定位精度53cm。
第二期漏水探测：探测区域为M1、M2、M3、M4、M5、M10、M15、M20区
探测单位：金迪公司
探测管道长度：105km
探测时间：2003年8月—2003年10月
探测技术：漏水探测新技术
探测结果：发现和确定72个漏水点，挖空1点，漏水确认准确率98.7%，漏点平均定位精度55cm。
两期探测工作所发现和确定的漏水点，主要有以下4类，
①在地面听不到漏水声波异常；
②地面大面积声波异常；
③其他声波干扰较大，如大量用水、电机等干扰；
④管线复杂。
以上4类漏水情况都是采用听音技术难以发现、区分和准确定位的漏水点。两次的探测结果，澳门水司表示满意，为此，澳门水司已经委托金迪公司开展第3期漏水探测，探测工作于10月20日开始，约100km管线，计划工作时间3个月。
4、阀栓漏水声波探测技术（Phocus）
4.1 系统简介
系统配置：计算机、数据采集器及分析软件、传输箱、连接电缆。
4.2 工作目的
用于对管道进行全面系统的探测，以确定管道漏水发生的可能性及大致区域（异常区）。
4.3 工作原理
对阀栓进行长时间连续检测声波强度，计算机根据漏水声波强度连续和稳定的特性，推断漏水发生的可能性，根据阀栓间声波强度的差异，判断漏水发生的范围。
探测参数：声波强度，用db表示。
探测时间：15分钟—2小时*14天。
数据采样频率：1点/秒。
漏水表征参数：临界值（Critical）、最频噪声值(Peak)、分布范围(Spread)、最高频率(Counts)、漏水可信度(Leakage Confidence Factor)
4.4 适用范围及条件
• 适用于大范围普查；
• 管网压力≧2kg；
• 管径≤500mm以下的金属管道，管径≤200mm以下的非金属管道；
• 探测器控制最大距离如下：
4.5主要工作技术要求
①要求有1/500或1/1000高质量管线图；
②在管线图上，做探测器的布置初步设计，对布设探测器的阀栓进行编号；
③进行阀栓现场调查，对不能够或不适合安置探测器的阀栓做调整，实地编号标记；，
④探测器布设控制距离及数据采集时间要求如下：
⑤要求对异常进行编号，在异常区应进行加密二次探测，要求有3个以上探测器位于
异常区内。数据采集时间根据异常情况确定，但不能少于1小时；
⑥工作时间要求在22：00—5：00；
⑦探测数据以文件形式保持，文件统一编号；
⑧填写异常卡片，内容主要包括：位置、探测时间、异常特征、异常推断解释、结论
及建议等；
4.6 探测结果
①探测数据由计算机自动分析，探测结果由计算机输出；
②一般情况下，4-3级可信度为漏水异常；
③干扰（假异常）及识别方法
• 用水干扰异常：这类干扰较常见。大多数情况下，根据用水不连续和不稳定的特征，从探测的数据上即可识别；少数用水时间较长的，可以采用长时间探测的方法识别（多天连续探测）；极个别连续用水的，采取调查和短时间停水探测方法识别；困难情况可以采用相关探测。
• 电机干扰异常：管道上或周围由长时间近距离电机运行产生的异常，其异常特征为声波强度较大但不稳定。对此可采取短时间停止运行时进行探测的方法。
• 管道水流速干扰异常：这类情况很少，特征与漏水异常基本相同，可采用多探头相关探测方法识别。
④澳门、江门等的探测结果表明，在满足工作条件的前提下，对漏水点的控制可以达
到100%。
5、多探头相关探测技术（Zetacorr）
5.1 系统简介
系统配置：计算机、数据采集器及分析软件、传输箱、连接电缆
5.2 工作目的
确认漏水的发生和确定漏水点的位置。
5.3 工作原理
多个探头同时高频率采集漏水声波原始数据，事后进行相关计算。
关键技术：时间同步、高频率采样、数字记录、频谱分析、自动选择最佳滤波窗口
优点：高效率、多信息、大范围相关探测
5.4 适用范围
适用于异常区的漏水确认和定位。
5.5 工作技术要求
①根据阀栓声波异常情况合理布设采集器；
②准确探测管线；
③正确输入各项参数。
5.6 探测结果
①探测数据由计算机自动分析，探测结果由计算机输出；
②根据探测结果，探测人员最终确认漏水的发生和漏水点位置；
③影响探测结果的主要因素：
• 管道连接关系和位置不清楚；
• 管道上的各类干扰声波；
• 漏水点出现在分支点附近；
• 漏水点出现在传感器所在阀栓位置。
6、相关仪水中传感器
6.1 相关探测原理
利用水中传感器，探测沿管道水中传播的漏水低频声波数据，采用矢量相关技术，进行漏水确认和定位。
6.2 适用范围
• ≥400mm的金属管道
• 非金属管道
• 相关距离较大的管道
• 过河管道
6.3 使用条件
必须将传感器放置到管道水中，一般在特殊情况或困难管段使用。
6.4 效果
• 不受管径和材质的限制。
• 探测距离较大，可达2000m。
• 探测结果准确可靠。
7、漏水探测工程技术
过去的工程技术比较简单，采用简单的管线图进行听音，发现漏水点后在图上标记，由于漏水探测方法技术的巨大变化，在工程技术上也有了很大的不同。
①工作资料
要求有详实的供水管网资料，资料最好是计算机数据，以便于使用，具体资料如下：
· 供水资料：供水压力、日供水量、供销差（近3个月）。
· 管网资料：管线图（1/500和1/1000），要求有管道建设时间，阀门、消防栓、水表等的位置，管道埋深，管径及材质。
②工作设计
在工作前，根据供水管网资料，进行科学的设计工作，工作设计的结果将直接的影响到工作的最终结果，因此工作设计是漏水探测工作的关键，具体内容如下：
· 漏水探测工作前提条件分析
· 采用的漏水探测方法
· 控制及调整设计
· 工程技术设计
· 数据资料管理及各类数据的综合分析
· 漏水探测效果评价方法技术