管道漏水探测技术

一、 背景 
许多国家正在经历由于人口的增长和经济发展超过可持续利用资源的发展而导致的用水紧缺，并且越来越清楚地认识到由此带来的对经济发展的约束。气候的变化可能增加资源压力。同时，供水单位受到来自政府、环境保护主义者、调节部门和用户方面的压力，要求提高效率和服务质量，最大限度地减少浪费。在21世纪，要求供水单位更有效地供应和分配水资源的压力显然可能增大。 
除对资源的影响以外，泄漏还通过破坏和瓦解其他基础设施对环境造成影响。这种影响对于香港出现山体滑坡的地区尤为显著。据查证，供水干管泄漏是导致滑坡事故、引起建筑物的基础设施损坏的重要原因之一泄漏管理不应对某部门干管独立进行，而应对整供水管网进行探测。 
二、 整体网络化管理 
各部分同时进行，整体化方法对处理由水源到用户的全部运行环节的管理尤为重要，而泄漏控制则是重之又重。 
所有管道网络都可能泄漏，而供水网络尤为如此。考虑到供水网络的规模，连接复杂性、难以接近和工作数据不确切等因素，主动的泄漏管理具有巨大的潜在效力，最大程度地挽救可能由于泄漏而导致的财物损失。 
三、 泄漏检测 
1、 简单声音探测 
当地面没有可以看到的水时声探仍是主要的和最重要的泄漏检测方法，声探的原理是当水由管道的孔隙流出时产生不同频率的“泄漏噪声”，其频率由水压、漏点大小和形状、管道材质及土地填塞材料决定。 
直接声探在阀门、给水栓及其它管道配件上进行，依赖于声音在管道材料中的传播，简单的木制缠绕仍在广泛使用并受到一些经验丰富的检查员的喜爱。使用地面麦克风的间接声探可用来探测穿过地面的低频泄漏噪声。实验表明高达200HZ的频率在大多数地理条件下都能探测到。但由于这也是脚步声和交通噪声的频率段，因此要取得令人满意的结果还需要有经验的检查员来进行检测。 
探测漏点噪声时，漏点最有可能位于声音最大的点，有经验的检查员可能估计出漏点的大小和漏点可能在干管还是用户管道。间接声探时，漏点噪声沿着阻力最小的声道到达地面。过多的噪声会加大直接和间接声探的难度，有风天气、交通噪声、大流量和泵等都会使检测工作出现问题，所以声探在夜间进行最有效。 
2、 漏点噪声相关 
漏点噪声相关技术作为定位管道泄漏的方法已经使用了20多年，随着微电子技术的发展，相关仪的设计和性能在这些年中取得了长足进步。泄漏噪声相关技术的工作原理是：在怀疑有漏点的位置两侧各放置一个传感器，接收漏点噪声，然后确定出噪声到达两个传感器的时间差。已知两个传感器之间的距离和声音在管道中的传播速度可以精确地计算出漏点位置。这项技术的局限是由漏点声音可沿管壁传递的距离引起的。信号在金属管中的衰减非常小，理论上相关信号可能传递几公里。但是在塑料管道中由于管道材料的弹性，信号衰减很快，因而相关距离有限。干管配件很少的情况下传感器之间的距离过长，可能不适用。在大管径主干管中也会因为声音变形而出现问题。 
3、 地面探测雷达 
地面探测雷达以往被用来寻找埋在地下的物品，其原理是雷达能够探测到地下物质密度的变化。地面探测雷达技术需要带着便携式设备走完主干线，该设备使用电脉冲确定泄漏位置。地面探测雷达设备用于探测被管道中泄漏出的水充满的区域。当从管道传回的脉冲频率与工程师设定的预计频率不同时就找到了泄漏处。 
四、 检漏设备 
目前普遍使用的检漏设备大多数是采用声学原理工作的，虽然采用其他原理的检漏设备在不断出现，在我国使用得还比较少。通常为更好地进行检漏工作，还有必要配置如管线仪之类的辅助设备。 
1、 声学检漏设备 
1)听音棒 
       听音棒是最原始的检漏设备，由棒体和听筒组成。听音棒价格低，使用方便，在检漏作业中还是能发挥很大作用的。 
2)电子听音仪 
       电子听音仪是听音棒的技术延伸，一般简称听音仪，听音仪由探头、主机、耳机构成。 
     听音仪的高放大倍数，使很微弱的漏水声音能够被听到，这是听音棒无法相比的。 
       听音仪的检漏方式与听音棒基本一致。在被测区域的管道的配件设施逐个查听有无漏水声音，初步判断哪一段管道有漏水，再沿管道上地面每走一、二步听一下，接近漏水点附近要仔细慢慢移动听，直到能够确定漏水点。 
       听音仪的放大功能，使操作者的听力要求可以下降，但是对各种声音的分辨和分析能力与使用听音棒是有同样要求，这是需要相当多的实践经验积累的。 
3)相关仪 
     漏水时会发出噪音传向四方，听音棒和听音仪是在被测管道区域地面上测听漏水声，一般将漏水声最大处的地下管道定为漏点。这种方法是依据漏水声波的幅度衰减大小来确定漏点的，由于传播媒质的声学性质各异，经常难以确定漏点位置，现代城市的各种强烈的干扰噪音更使这类仪器无法工作。相关仪则是根据漏水声沿管道传播到达分置的探头的时间差来确定漏点的。 
当管道存在漏水时，漏水声音会沿管道传播，在两端放置的探头会收到漏水信号。如果漏水正好在中间，漏水信号同时到达。如果不是在中间，会有先后而得到时间差。根据总长度与声音在管道中的传播速度可得知漏点位置。 
2、 非声学检漏设备 
地质雷达 
地质雷达是由电脑、控制机和收发天线组成。在控制机的控制下，发射天线将高频或超高频电磁波朝地下发射，遇到地下物质性质有差异的界面会部分反射回来，并让接收天线收到，通过控制机送达电脑。 
当管道发生漏水后，水流冲击会使附近土壤产生异常，如冲击形成的空洞、水的高介电常数使电磁波波速变化，地质雷达能发现这些异常，从而推定异常处 发生漏水。 
五、 检漏辅助设备 
管线仪 
检漏作业时经常需要确定地下管线位置，因此要配置地下金属管线探测仪。 
管线仪由发射机和接收机组成，是通过对地下金属管线产生的电磁场的探测来得到管线的信息，如走向、深度等。发射机能产生多种频率的交流信号，经过功率放大后通过不同模式给地下管线施加探测信号电流;接收机的内部天线用于接收来自管线的电磁场信号。 
如果管道位置都搞不清，怎么能够查到漏水？管线仪是检漏工作的重要辅助设备，是必须配置的设备之一。 
六、 综合使用检漏设备和手段 
  每一种设备的使用都需要满足一定的工况条件，否则工作效果可能不理想甚至不能正常工作，不存在一种先进的设备能够解决所有的问题。简易的设备工具，应用得当也能发挥很大作用。因此，在实施检漏工作的时候，要根据现场情况和拥有的设备能力，利用和创造条件，灵活地综合应用各种设备和手段来完成检漏任务。