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供水管网漏损成因的技术分析

2025-10-31 09:50:55

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在智慧水务技术逐步落地的背景下，供水管网漏损控制已从传统“被动维修”转向“主动防控”，而精准识别漏损成因是技术方案设计的核心前提。

结合行业实践数据，我国城市管网平均漏损率达20%，年漏损水量超100亿吨，从技术维度可将漏损成因拆解为管网本体缺陷、施工隐患、环境影响、运行管控不足及用户端问题五大类，具体分析如下：

一、管网本体技术缺陷：

材质与服役周期不匹配管网本体是漏损的核心载体，其材质特性与服役时长直接决定漏损风险，典型技术问题集中在以下两方面：

1. 老化管材的结构退化

早期建设的供水管网（尤其2000年前投用的灰口铸铁管）存在显著“材质先天不足+服役超期”问题：灰口铸铁管脆性大、抗腐蚀能力弱，长期服役后内腔易形成铁锈层与沉积物（如钙镁离子垢、泥沙淤积）。

一方面导致管道过流断面缩小、局部水头损失增大，引发管网压力波动；

另一方面锈蚀会削弱管壁厚度（年均腐蚀速率约0.1-0.3mm），当管壁厚度降至设计值的60%以下时，易在压力冲击下出现裂缝或爆管。

2. 管材选型与工况不适配

部分区域存在“管材功能与实际工况错配”问题，例如丘陵地带土壤应力变化大，但早期管道选用刚性接口的混凝土管，无法适应地形沉降导致的纵向位移；部分小区户外管道采用普通PE管（而非抗紫外线型），长期暴露后管材老化加速，接口密封性能衰减，出现持续性渗漏水。

小口径支管（DN50-DN100）因壁厚较薄（通常2-3mm），在外部荷载（如车辆碾压）下更易破损，成为用户端漏损的主要源头。

二、施工与接口技术隐患：

工艺缺陷埋下长期风险管道接口是管网的“薄弱环节”（据行业统计，接口漏损占总漏损的40%-50%），施工过程中的技术不规范是核心诱因，具体表现为：

1. 接口设计与施工工艺缺陷

不同接口类型的施工误差均会直接引发漏损：

刚性接口（如石棉水泥接口）若敲击密实度不足，会形成微小孔隙，地下水渗入管内或管内水渗出；

柔性接口（如橡胶圈接口）若硅胶圈安装偏移（偏移量超2mm）、压缩量不足（未达设计值的30%-50%），则密封比压不够，在管网压力波动时出现“间歇性渗水”。

2. 基础与回填技术不达标

管道基础处理不当会导致长期应力失衡：

若沟槽底部未采用级配砂石找平（平整度误差超5mm），管道会因受力不均出现局部弯曲，管壁应力集中处易产生裂缝；

回填土若未分层压实（压实度低于93%），土壤沉降会对管道形成竖向荷载，尤其在道路下方管道，车辆动荷载会加剧管道变形，导致接口松脱；

回填土中混入尖锐石块（粒径超50mm），会直接划伤管壁或刺穿PE管，形成隐蔽性漏点。

三、外部环境致损：

地质与气候引发的技术失效外部环境通过“应力作用+材料劣化”双重机制加剧漏损，尤其在地质复杂区域（如宜春丘陵地带）表现更突出：

1.地质条件引发的结构应力破坏

丘陵地带土壤软硬不均（压缩模量差异可达10-20MPa），易导致管道“不均匀沉降”：

例如地下水位骤降时（如雨季过后），土壤有效应力增大，软土区域沉降量可达50-100mm，而硬土区域沉降量仅5-10mm，管道在沉降差作用下产生纵向拉伸或横向弯曲，当应力超管材屈服强度（如灰口铸铁管屈服强度约150MPa）时，管壁会出现环向裂缝。

地下溶洞、孤石等地质异常体，会导致管道局部悬空，在水压作用下发生“鼓包”破裂。

2. 气候与环境因素的材料劣化

温度变化引发的“热胀冷缩”是季节性漏损的主因土壤中的腐蚀性介质（如pH<6的酸性土壤、含盐量超0.5%的盐碱土）会加速管材腐蚀，灰口铸铁管在酸性土壤中腐蚀速率是中性土壤的3-5倍，短期内即可出现穿孔漏损。

3. 外部施工的机械损伤

道路施工、市政工程中的“野蛮施工”是突发性漏损的重要诱因挖掘机斗齿直接撞击管道，会导致管壁凹陷或断裂；

打桩机振动会使管道接口松动，尤其老旧铸铁管接口，振动后渗水率可提升50%以上。

施工材料堆放不当，会导致管道超负荷承压，出现塑性变形。

四、运行管理的技术管控不足：

管网运行中的技术参数失控与监测体系滞后，会将“潜在漏损”转化为“实际损失”，具体体现在三方面：

1.压力调控系统失准

管网压力是漏损的“关键驱动因素”（漏损量与压力的0.5-2次方成正比）部分区域为保障高层供水，将管网运行压力设定为0.45MPa（超设计压力0.1MPa），导致老旧管道承压超上限，接口渗漏量增大；

水泵启停过快（如变频泵启停时间<30s）会引发“水锤现象”，管内瞬时压力可达设计压力的1.5-2倍，瞬间冲击力会破坏管道接口密封或管壁结构。

2. 监测计量体系滞后

传统“人工巡查+机械表计量”的模式存在显著技术盲区人工巡查周期长，无法及时发现隐蔽漏损（如地下管道暗漏）；

机械水表计量精度低，且无实时数据传输功能，无法捕捉夜间最小流量异常（夜间1-4点正常流量应降至白天的10%-20%，若异常升高则提示漏损）。

3. 附属设施技术维护缺失

闸井、表井、消火栓等附属设施的维护不足，会形成“分散性漏损”闸井密封胶条老化（使用超5年）会导致雨水渗入，腐蚀闸阀阀杆，出现关不严漏水；

表井积水会浸泡智能水表，导致数据采集故障，漏损数据无法上传消火栓管理不当（如无证取水、阀门损坏），会导致“持续性漏水”，单个故障消火栓日漏水量可达50-100m³。

小区二次供水设施（如水箱）若未定期清洗（超1年未清洗），会导致泥沙沉积堵塞管道，局部压力升高引发漏损。

五、用户端与计量交互的技术盲区：

用户端管道与计量交互的技术问题，易形成“隐性漏损”，且难以通过管网监测直接发现：

1. 用户端暗漏的检测技术空白

居民室内管道（如卫生间、厨房支管）的暗漏占用户端漏损的60%以上：因管道埋设在墙体或地面下，漏损初期无明显迹象，但长期累积漏水量可观。

传统检测依赖用户报修，而用户往往在水费异常升高后才察觉，此时漏损已持续数月。

2. 非法用水的技术防控不足

用户偷水、破坏计量设备等行为，不仅造成水量损失，还会干扰管网压力稳定部分用户通过“倒装水表”“私接旁通管”等方式偷水，单户日偷水量可达5-10m³；破坏水表铅封、敲击水表叶轮，会导致计量失准（误差超-20%），水量统计遗漏。

施工单位无证使用消火栓取水（日取水量超100m³），会导致局部管网压力骤降，引发其他区域管道负压进气，形成“气蚀”破坏，加剧漏损。

从技术视角看，水务漏损是“材质-施工-环境-运行-用户”多环节技术缺陷的叠加结果，而非单一因素导致。破解漏损问题需以“全生命周期技术管控”为核心：在管材选型阶段匹配工况需求（如丘陵地带选用柔性接口钢管），施工阶段强化工艺标准（如接口密实度检测、回填压实度监测），运行阶段通过DMA分区计量（如宜春三级分区）、智能压力调控、5G+AIoT监测等技术实现“精准控漏”，同时加强用户端智能计量与宣传教育。

只有系统性解决各环节技术短板，才能实现供水管网从“高漏损”向“零漏损”的跨越，契合国家“建设资源节约型社会”的政策要求。

来源：智慧水务与传感器

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