管道漏水探測(cè)技術(shù)

一、 背景 
許多國(guó)家正在經(jīng)歷由于人口的增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展超過可持續(xù)利用資源的發(fā)展而導(dǎo)致的用水緊缺，并且越來越清楚地認(rèn)識(shí)到由此帶來的對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的約束。氣候的變化可能增加資源壓力。同時(shí)，供水單位受到來自政府、環(huán)境保護(hù)主義者、調(diào)節(jié)部門和用戶方面的壓力，要求提高效率和服務(wù)質(zhì)量，最大限度地減少浪費(fèi)。在21世紀(jì)，要求供水單位更有效地供應(yīng)和分配水資源的壓力顯然可能增大。 
除對(duì)資源的影響以外，泄漏還通過破壞和瓦解其他基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)環(huán)境造成影響。這種影響對(duì)于香港出現(xiàn)山體滑坡的地區(qū)尤為顯著。據(jù)查證，供水干管泄漏是導(dǎo)致滑坡事故、引起建筑物的基礎(chǔ)設(shè)施損壞的重要原因之一泄漏管理不應(yīng)對(duì)某部門干管獨(dú)立進(jìn)行，而應(yīng)對(duì)整供水管網(wǎng)進(jìn)行探測(cè)。 
二、 整體網(wǎng)絡(luò)化管理 
各部分同時(shí)進(jìn)行，整體化方法對(duì)處理由水源到用戶的全部運(yùn)行環(huán)節(jié)的管理尤為重要，而泄漏控制則是重之又重。 
所有管道網(wǎng)絡(luò)都可能泄漏，而供水網(wǎng)絡(luò)尤為如此�？紤]到供水網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，連接復(fù)雜性、難以接近和工作數(shù)據(jù)不確切等因素，主動(dòng)的泄漏管理具有巨大的潛在效力，最大程度地挽救可能由于泄漏而導(dǎo)致的財(cái)物損失。 
三、 泄漏檢測(cè) 
1、 簡(jiǎn)單聲音探測(cè) 
當(dāng)?shù)孛鏇]有可以看到的水時(shí)聲探仍是主要的和最重要的泄漏檢測(cè)方法，聲探的原理是當(dāng)水由管道的孔隙流出時(shí)產(chǎn)生不同頻率的“泄漏噪聲”，其頻率由水壓、漏點(diǎn)大小和形狀、管道材質(zhì)及土地填塞材料決定。 
直接聲探在閥門、給水栓及其它管道配件上進(jìn)行，依賴于聲音在管道材料中的傳播，簡(jiǎn)單的木制纏繞仍在廣泛使用并受到一些經(jīng)驗(yàn)豐富的檢查員的喜愛。使用地面麥克風(fēng)的間接聲探可用來探測(cè)穿過地面的低頻泄漏噪聲。實(shí)驗(yàn)表明高達(dá)200HZ的頻率在大多數(shù)地理?xiàng)l件下都能探測(cè)到。但由于這也是腳步聲和交通噪聲的頻率段，因此要取得令人滿意的結(jié)果還需要有經(jīng)驗(yàn)的檢查員來進(jìn)行檢測(cè)。 
探測(cè)漏點(diǎn)噪聲時(shí)，漏點(diǎn)最有可能位于聲音最大的點(diǎn)，有經(jīng)驗(yàn)的檢查員可能估計(jì)出漏點(diǎn)的大小和漏點(diǎn)可能在干管還是用戶管道。間接聲探時(shí)，漏點(diǎn)噪聲沿著阻力最小的聲道到達(dá)地面。過多的噪聲會(huì)加大直接和間接聲探的難度，有風(fēng)天氣、交通噪聲、大流量和泵等都會(huì)使檢測(cè)工作出現(xiàn)問題，所以聲探在夜間進(jìn)行最有效。 
2、 漏點(diǎn)噪聲相關(guān) 
漏點(diǎn)噪聲相關(guān)技術(shù)作為定位管道泄漏的方法已經(jīng)使用了20多年，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)儀的設(shè)計(jì)和性能在這些年中取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。泄漏噪聲相關(guān)技術(shù)的工作原理是：在懷疑有漏點(diǎn)的位置兩側(cè)各放置一個(gè)傳感器，接收漏點(diǎn)噪聲，然后確定出噪聲到達(dá)兩個(gè)傳感器的時(shí)間差。已知兩個(gè)傳感器之間的距離和聲音在管道中的傳播速度可以精確地計(jì)算出漏點(diǎn)位置。這項(xiàng)技術(shù)的局限是由漏點(diǎn)聲音可沿管壁傳遞的距離引起的。信號(hào)在金屬管中的衰減非常小，理論上相關(guān)信號(hào)可能傳遞幾公里。但是在塑料管道中由于管道材料的彈性，信號(hào)衰減很快，因而相關(guān)距離有限。干管配件很少的情況下傳感器之間的距離過長(zhǎng)，可能不適用。在大管徑主干管中也會(huì)因?yàn)槁曇糇冃味�出現(xiàn)問題。 
3、 地面探測(cè)雷達(dá) 
地面探測(cè)雷達(dá)以往被用來尋找埋在地下的物品，其原理是雷達(dá)能夠探測(cè)到地下物質(zhì)密度的變化。地面探測(cè)雷達(dá)技術(shù)需要帶著便攜式設(shè)備走完主干線，該設(shè)備使用電脈沖確定泄漏位置。地面探測(cè)雷達(dá)設(shè)備用于探測(cè)被管道中泄漏出的水充滿的區(qū)域。當(dāng)從管道傳回的脈沖頻率與工程師設(shè)定的預(yù)計(jì)頻率不同時(shí)就找到了泄漏處。 
四、 檢漏設(shè)備 
目前普遍使用的檢漏設(shè)備大多數(shù)是采用聲學(xué)原理工作的，雖然采用其他原理的檢漏設(shè)備在不斷出現(xiàn)，在我國(guó)使用得還比較少。通常為更好地進(jìn)行檢漏工作，還有必要配置如管線儀之類的輔助設(shè)備。 
1、 聲學(xué)檢漏設(shè)備 
1)聽音棒 
       聽音棒是最原始的檢漏設(shè)備，由棒體和聽筒組成。聽音棒價(jià)格低，使用方便，在檢漏作業(yè)中還是能發(fā)揮很大作用的。 
2)電子聽音儀 
       電子聽音儀是聽音棒的技術(shù)延伸，一般簡(jiǎn)稱聽音儀，聽音儀由探頭、主機(jī)、耳機(jī)構(gòu)成。 
     聽音儀的高放大倍數(shù)，使很微弱的漏水聲音能夠被聽到，這是聽音棒無法相比的。 
       聽音儀的檢漏方式與聽音棒基本一致。在被測(cè)區(qū)域的管道的配件設(shè)施逐個(gè)查聽有無漏水聲音，初步判斷哪一段管道有漏水，再沿管道上地面每走一、二步聽一下，接近漏水點(diǎn)附近要仔細(xì)慢慢移動(dòng)聽，直到能夠確定漏水點(diǎn)。 
       聽音儀的放大功能，使操作者的聽力要求可以下降，但是對(duì)各種聲音的分辨和分析能力與使用聽音棒是有同樣要求，這是需要相當(dāng)多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累的。 
3)相關(guān)儀 
     漏水時(shí)會(huì)發(fā)出噪音傳向四方，聽音棒和聽音儀是在被測(cè)管道區(qū)域地面上測(cè)聽漏水聲，一般將漏水聲最大處的地下管道定為漏點(diǎn)。這種方法是依據(jù)漏水聲波的幅度衰減大小來確定漏點(diǎn)的，由于傳播媒質(zhì)的聲學(xué)性質(zhì)各異，經(jīng)常難以確定漏點(diǎn)位置，現(xiàn)代城市的各種強(qiáng)烈的干擾噪音更使這類儀器無法工作。相關(guān)儀則是根據(jù)漏水聲沿管道傳播到達(dá)分置的探頭的時(shí)間差來確定漏點(diǎn)的。 
當(dāng)管道存在漏水時(shí)，漏水聲音會(huì)沿管道傳播，在兩端放置的探頭會(huì)收到漏水信號(hào)。如果漏水正好在中間，漏水信號(hào)同時(shí)到達(dá)。如果不是在中間，會(huì)有先后而得到時(shí)間差。根據(jù)總長(zhǎng)度與聲音在管道中的傳播速度可得知漏點(diǎn)位置。 
2、 非聲學(xué)檢漏設(shè)備 
地質(zhì)雷達(dá) 
地質(zhì)雷達(dá)是由電腦、控制機(jī)和收發(fā)天線組成。在控制機(jī)的控制下，發(fā)射天線將高頻或超高頻電磁波朝地下發(fā)射，遇到地下物質(zhì)性質(zhì)有差異的界面會(huì)部分反射回來，并讓接收天線收到，通過控制機(jī)送達(dá)電腦。 
當(dāng)管道發(fā)生漏水后，水流沖擊會(huì)使附近土壤產(chǎn)生異常，如沖擊形成的空洞、水的高介電常數(shù)使電磁波波速變化，地質(zhì)雷達(dá)能發(fā)現(xiàn)這些異常，從而推定異常處 發(fā)生漏水。 
五、 檢漏輔助設(shè)備 
管線儀 
檢漏作業(yè)時(shí)經(jīng)常需要確定地下管線位置，因此要配置地下金屬管線探測(cè)儀。 
管線儀由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成，是通過對(duì)地下金屬管線產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的探測(cè)來得到管線的信息，如走向、深度等。發(fā)射機(jī)能產(chǎn)生多種頻率的交流信號(hào)，經(jīng)過功率放大后通過不同模式給地下管線施加探測(cè)信號(hào)電流;接收機(jī)的內(nèi)部天線用于接收來自管線的電磁場(chǎng)信號(hào)。 
如果管道位置都搞不清，怎么能夠查到漏水？管線儀是檢漏工作的重要輔助設(shè)備，是必須配置的設(shè)備之一。 
六、 綜合使用檢漏設(shè)備和手段 
  每一種設(shè)備的使用都需要滿足一定的工況條件，否則工作效果可能不理想甚至不能正常工作，不存在一種先進(jìn)的設(shè)備能夠解決所有的問題。簡(jiǎn)易的設(shè)備工具，應(yīng)用得當(dāng)也能發(fā)揮很大作用。因此，在實(shí)施檢漏工作的時(shí)候，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和擁有的設(shè)備能力，利用和創(chuàng)造條件，靈活地綜合應(yīng)用各種設(shè)備和手段來完成檢漏任務(wù)。