管网压力＜10 米时金属与非金属管道的主动检漏

1.1 背景介绍

在低压工况供水条件下，检漏部门普遍认为使用音频法是无法进行漏点定位的｡基于对国内外探漏技术的系统性研究，同时依托近期在亚洲、中东、加勒比海和加拿大的多个项目成果案例展开分析，本文提出了一种简单实用的漏点探测方法。

当使用电子测漏设备时，我们发现：当供水管网每提高 1 米压力，塑料和聚乙烯管道漏水噪声的传播距离就会增加 1 米，这个关系一直持续到大约 15 米距离左右｡当然，无论管内水压多高，漏水噪声都会发生不同程度的衰减｡超过 15 米后这个线性关系就消失了，这是因为漏水噪声的 “能量” 会被塑料和聚乙烯管道的软性管壁吸收｡因此，当测漏设备在管道附件上听测时，距离漏点噪音源越远，就越难以听到漏水声｡管径也会影响漏水噪声的传播距离｡根据经验，在进行主动检漏时，当管径超过 200 毫米，漏水噪声传播距离会大大递减，对传统的检漏方式造成定位困难｡

基于上述情况，检漏方法需要根据当地供水压力状况､各管道附件之间的间隔以及分支管长度进行调整｡实践证明，如果采用正确方法，低压地区也是可以成功进行主动漏水探测并定位漏点，以下为具体内容｡

1.2 人工听漏

人类能听到高达 22 千赫兹的声音。当声波振动空气分子并到达耳朵时，会引起耳蜗运动，并将微弱的电信号传递到大脑。这就是我们感知声音的方式。

1.3 漏水噪声与压力的关系

许多论文已经证实，漏水噪声与压力息息相关｡在实际查漏工作中，不管沿管道还是在漏点正上方听测，我们拾取到的声音都是通过带压水体从管道破孔中流出后产生的 “能量”｡所以，如果压力是 50 米，那么漏口产生的能量将比 5 米压力时大得多｡当听测管道本身或附件时，应该注意这种以漏水噪声形式沿管道传播的 “能量 “也取决于管材类型和直径｡

1.4 漏点定位方法

自人类第一次使用供水管道以来，定位漏点的方法并没有太大变化｡在没有任何设备的辅助下，目视巡检明漏是最常见的方法｡20 世纪初，一种类似于医生听诊使用的地面听诊器被开发出来，使漏水探测工程师能够听到并定位地下暗漏｡尽管大部分这方面的记录来自英国，但我们相信别国也同时使用了类似工具｡在没有真正专业的音频测漏设备之前，测漏工程师们的 “先进” 方法是使用占卜棒或 “寻龙棒”(见图 1, 插图来自 18 世纪晚期)｡这种方法不仅用于寻找水源，而且还用于寻找漏水点｡

图 1 对 18 世纪晚期英国使用占卜棒的描述

多年来，执行主动检漏工作的人有很多名字和头衔：从 20 世纪初到 80 年代中期，他们被称为 “费水检查员”｡如今我们更多称他们为漏水工程师或漏水检测技术人员｡“费水检查员” 一词源于他们专门发现这些白白浪费掉的水｡

成为全职 “费水检查员” 相关的故事有很多，其中比较常见的说法是某水泵操作员在事故中失去一只手臂，无法进行其他工作，因此被派去用木制听音杆寻找漏点，因为这份工作可以单手完成｡还有一种说法是当工人年龄太大，无法继续胜任开挖､修漏或铺设新管道这些体力活时，他们会被 “提升” 为费水检查员，这样他们能够继续去寻找供水系统中浪费掉的自来水｡听音杆查漏这种方法直到 20 世纪 90 年代末一直是部分水司的普遍做法，许多水司一直沿用至今｡

不论是木制或金属材质，在使用听音杆这类简易工具时我们往往忽略人的听漏能力，而听音杆的定位精度恰恰依赖测漏人员耳朵的灵敏度｡电子测漏设备最早于 20 世纪 70 年代开发和推出，但它们通常被归类为测漏界的 “奢侈品”, 并没有得到广泛流通使用｡

70 年代以前，水司采用的主动检漏程序是使用听音杆对主干管道附件或每个住宅前的阀门和水表进行听测｡“只听主干管道附件” 的方法更多被用于查找疑似漏水管段｡这种方法不论曾经还是现在仍然都是常规漏水探测方法之一｡然而，随着时间推移，供水管网内的其他因素早已经发生了变化｡

70 年之前，大部分供水主管道都是金属的｡由于金属管材的漏水噪声传播距离更远，因此定位漏点比较容易｡随着管道材料由金属变为非金属，漏水噪声传播距离大大缩短，因此，在塑料或聚乙烯材料 (译者注：中国国内认为聚乙烯管也是塑料管) 的主干管中，用机械式听音杆检漏时可能会遗漏许多漏点｡

1.6 实际应用

本节提出了关于漏水噪声在不同压力下通过塑料和聚乙烯管道传播行为的新理论，以及进行主动检漏时应使用的新方法｡如上一节所述，检漏时的常规方法是仅对主干管上所有金属附件进行测听，包括所有住宅门前的连接处部分｡世界上许多国家的探测程序是使用木制或金属制的机械式听音杆进行测听，无论管道材料､管压或漏水探测工程师是否能听到漏水音，这个程序都很少改变｡

相比之下，下面示例中的新探测程序是在每个分支管或住宅前管道连接处进行测听，当听到疑似漏水噪声时，再通过地面探测确定漏点位置｡从漏点到拾取该漏水噪声的距离通过测量绘制在以下几张图表上｡通过研究不同管材､管压和设备对噪声传递的影响，最终汇总实验成果｡这种新的调查技术可以为未来的漏水调查提供一种简单的经验指南｡

1.7 实验成果

图 2及 3 显示了在对塑料管及聚乙烯管进行漏水探测时，使用机械式或电子听音杆可听到的漏水噪声的距离｡

图 2 中的曲线表示了使用电子设备的平均结果：漏水噪声传播距离与压力几乎成正比，直到压力超过 15 米后，传播距离增加的趋势开始减弱｡在压力为 45 米时，可以听到漏水噪声的最远距离约为 28 米｡

图 2 使用电子听漏仪听到的泄漏图 (来源：Stuart Hamilton)

图 3 显示了使用机械式听音杆的结果｡可以发现数据点之间相当分散，没有明显的比例关系｡这个结果比使用电子设备时差得多，同时图中还可以发现管内压力即便到了 35 米，漏水噪声的传播距离也仅仅约为 16 米｡造成这种结果最有可能的原因是漏水噪声过小，且机械式听音杆本身没有电子放大噪音的能力，因此测漏人员听不到它｡另一个因素可能是使用听音杆不能像电子设备那样消除背景噪音，因为无法听到漏水音｡

图 3  使用手动听漏棒发现的泄漏图 (来源：Stuart Hamilton)

我们还可以看到，许多漏水音在使用听音杆听不到的情况下，电子设备却听到了｡这可能意味着使用听音杆时我们会错过许多漏点｡

如果测漏人员的听力较差，那么他只能靠近漏点更近的时候才能听到漏水音，而听力较好的人可能会在更远地方就能听到｡如果使用具有放大功能的电子测漏设备，听到较微弱漏水音的可能性会大大增加｡

当使用机械式或电子测漏设备时，如果漏水音频率范围低于或高于检漏工程师的听力范围，那么无论漏水音多明显，都无法听到漏点｡基于这个原则，建议无论管道压力大小，都应始终使用电子测漏设备，因为使用机械式听音杆会降低听漏能力｡当然，我们也可以使用相关仪或噪声记录仪等电子设备，这些设备可能会听到低频或更微弱的漏水音｡但经验表明，与金属管道时相比，这些设备在探测塑料管道成功率仍然相对较低｡

许多塑料和聚乙烯管道具有不同的漏水音传递能力，根据经验发现，旧管道可能因管龄而硬化传音能力更好，比新软的管道拥有更好传音能力｡

1.8 在低压系统中探测塑料和聚乙烯管道漏点

图 4 (a - c) 为测漏工程师在 4 米压力下，不同现场的漏水调查情况｡工程师们一直认为他们无法在测听点 4 米以外听到漏水音｡在使用电子测漏设备测听住宅前的管道连接附件时，无论是水龙头还是水表，都可以有效进行听音｡这是因为管道附件之间的距离小于 4 米，因此可以对整个管道进行声学探测｡

图 4 (a‒c). 检查泄漏注：线条表示管道的位置，箭头表示服务管道进入该属性的位置 (来源：Stuart Hamilton)

在图 4 和图 5 中，管道附件之间的间隔都小于 4 米，这意味着在每个附件上测听时都能听到主管道的漏水音｡

图 5 (a,b) 检查泄漏注：线条表示管道的位置，箭头表示服务管道进入该属性的位置 (来源：Stuart Hamilton)

在图 5 (a, b) 中，压力为 4 米，但管道附件之间的间隔超过了 4 米，因此必须在主管道上方每隔 1 米使用电子设备进行探测，才不会错过漏点｡

图 6 (a,b) 在夜间检查是否漏水 (来源：Stuart Hamilton)

在夜间 (图 6), 管道压力增加到 7 米，但由于管道附件在住宅内部，因此只能在主管道上方地面每隔 1 米使用电子测漏仪进行探测，判定主管是否有漏水｡

1.9 结论

据研究结果，在塑料和聚乙烯管道中，压力每增加 1 米，漏水音传播距离就会增加 1 米，直至 15 米｡因此即使在 (非常) 低压系统中，也可以使用电子测漏仪进行漏水检测｡

新的探测方法是测听管道上的所有附件，但附件之间的总距离不得超过漏水音可能传播的距离，否则声音无法传到附件上｡如果管件之间的距离大于主管道压力，这意味着如果只对管道附件进行测听，可能会错过漏点｡在这种情况下，我们需要在管道正上方路面上，每隔 1 米进行测听｡

漏水噪声传播到地面的能力并不太依赖于管道材料｡然而，它依赖于其他特征，例如:

• 管道压力；
• 漏口类型；
• 漏水量；
• 回填土类型；
• 地表材质；
• 漏水管道与地面之间的水分；
• 如果是近海地区，海水水位变化 (涨潮)｡

由于这些原因，如果测漏人员不能直接在管道正上方测听，就无法听到漏水音｡

当使用电子设备测漏时，直到 15 米左右，漏水音传播距离与压力乎呈线性正比｡在压力为 45 米的条件下，我们发现漏水音从漏点到管道附件处的最大传播距离为 28 米｡

当使用机械式听音杆进行测漏时，管压与漏水传播距离完全没有规律可循，数据点分散，比使用电子设备时的探测效果要差得多｡在压力为 35 米水柱的条件下，我们发现使用机械式听音杆从管道附件听到漏点的最大距离是 16 米｡

综上所述，使用电子测漏仪设备的好处是显而易见的｡当使用机械或电子测漏设备时，如果漏水噪声频率范围低于或高于个人可以听到的阈值，那么无论漏水声音有多大，都无法被测听到｡

有证据显示，在对金属管道供水系统进行漏水调查时，只对阀门､消火栓和主管道的非金属附件进行探测会对拾取漏水噪音的能力产生很大影响，这时应同时对所有住宅前的管道连接处进行测听｡

可以使用相关仪或噪声记录仪等电子设备，它们能够听到低频或低音量的漏水噪声，但经验表明，与在金属管道上使用时相比，这些带磁吸的设备定位距离仍然相对较低｡

许多塑料和聚乙烯管道具有不同的噪音传递能力，经验表明，可能因管龄而硬化的旧管道比较新较软的管道具有更好的漏水音传递能力｡

在任何情况下，我们都建议使用电子听漏设备以获得更好的探测效果，而不是使用机械式听音杆｡应检查漏水探测工程师是否具有出色的听漏能力，以便从一开始就确定他们是否胜任这这项工作｡在所有嘈杂､繁忙现场内进行测漏工作时，应在背景噪音最低时完成｡

现场的管网条件将决定采用何种程序和方法进行漏水调查｡主动检漏应根据管网的多个特点加以调整，而不应只局限于以下方面:

• 日间或夜间工作；
• 主干管道压力；
• 管道附件之间的距离；
• 农村或城市地区；
• 间歇性供水；
• 如果是近海地区，水位变化 (涨潮);
• 主干管管材；
• 用户连接管管材；
• 测听的地面材质；
• 测听户内管道的便利程度｡
  
  

1.10 参考文献

相关调查及研究结果的信息来源如下：

1. Roland Liemberger（奥地利）；联系邮箱：roland@liemberger.cc
2. Tomislav Vitovski（克罗地亚）；联系邮箱：tomislav.vitovski@aqualeak.hr
3. Miya Water（西班牙）；官方网址：www.miya-water.com