浅谈城市供水管网漏损成因及技术控制.doc

浅谈城市供水管网漏损的成因及技术控制湖北省孝感市自来水公司安楚雄对于管网漏损水平，国际上有三种衡量标准：漏损率、未计量水率、单位管长漏水量，国内供水企业普遍采用漏损率来衡量。作为一项强制性标准，城市供水管网漏损控制及评定标准（CJJ922002）中提出城市供水管网的基本漏损率不应大于12%。但从有关的统计数据来看，国内600余个城市供水管网的平均漏损率超过15%，最高达70%以上；建设部一项对408个城市的统计结果也表明，城市公共供水系统的管网漏损率平均高达21.5%。目前，国内供水企业普遍存在管网漏损过大、产销差率过高、维护费用过重的问题，管网漏损问题能否得到有效控制已经成为制约供水企业发展的一个“瓶颈”。从企业经营角度来看，加强漏损控制是提高经营管理水平、降低供水成本、增加经济效益的重要前提；从宏观政策要求来看，搞好漏损控制是确保城市供水安全的一个主题，同时也是实现水资源保护和可持续利用的必要途径。因此在控制供水管网漏损方面，我们还有很多工作要做。本文主要从技术角度对管网漏损的成因及预防控制途径进行了粗浅的分析，以期与大家共同探讨。一、供水管网漏损的成因分析造成供水管网漏损的原因有很多。不考虑城市消防等公益性用水未计量水量、水表计量误差、抄收管理的制度缺陷及用户人为干扰因素的影响，管网漏损主要是由以下几个方面造成的：（一）管材质量存在缺陷。近年来，新型供水管道材料层出不穷，并陆续得到了应用，但限于城市供水的特殊性，供水管网的更新改造只能分期分批推进，不可能一步到位，因而其中老旧管材仍占相当大的比例。此前应用较多的有水泥管、铸铁管和镀锌管，这几种管材自身都存在一定的性能缺陷，即使未超过其使用寿命，安装使用不当同样会带来跑、冒、滴、漏等诸多问题。1、水泥管：多用于管径DN300以上的管线，其自重较大，接头一般采用橡胶圈柔性接口。存在的隐患主要是如果基础处理失当，会因地面的不均匀沉降造成管道下沉、移位而漏水，甚至因钢筋抗拉强度降低而造成管身环向裂缝导致爆管；另外橡胶圈易老化变形，水压过高时也易冲出。2、铸铁管：管径通常在DN100200之间，有两种连接方式，即橡胶圈柔性接口、石棉水泥或膨胀水泥刚性接口，后者实际应用较多，在使用一定年限后接口易受气候、地形变化而发生变形或破损。同时铸铁管特别是灰口铸铁管本身含磷、硫成份，有热脆性，受拉应力影响，一旦外力作用不均匀，就可能导致环向、纵向断裂，造成漏水。3、镀锌管：一般应用于DN50以下的小口径管道，采用套丝连接，现在已禁止用作供水用途。其镀层在运输装卸过程中易损伤，如防腐处理不到位，使用中极易氧化、锈蚀；另外接口套丝时镀层受损，很容易日久锈空，特别是冷镀管，锈蚀程度更为严重，易引发接口管箍断裂及管壁锈蚀剥落造成漏水。（二）施工安装质量不高供水管网是地下隐蔽设施，主要管线深埋于地下，如果施工安装时没有严格按规范操作，即使出现了质量问题，短期内也不易暴露。安装时比较常见的问题有三类：一是不重视施工前的管材质检。无论是砼管还是金属管，在进入施工场地前都经过了多次搬运和装卸，很容易受损（如铸铁管在安装施工前的损伤率可达510%）。但在实际安装过程中，施工人员很少对管节进行探伤筛选，使得新铺设或改造的管线也存在漏损隐患。二是一些管线施工选址失当。主要表现在支管施工时，易受窄小街巷的施工环境限制，为降低作业难度因陋就简，将管道沿路边沟渠铺设，这样一方面管内壁受管道内余氯腐蚀会逐渐变薄，管外壁又受到地面积水或地下污水的侵蚀，易形成大面积的锈蚀层，抗压能力降低，形成漏损；另一方面管线一旦发生暗漏，漏水将直接进入沟渠，难以及时发现。可以说是图一时之便，留无穷之患。三是施工规范执行不到位。受安装及维修的工程管理体制以及施工人员技术素质的影响，管道施工时大都未能严格按规范操作。比较典型的表现有：安装前不检查胶圈接口，接口的承插部位没有进行必要的打磨和清洁；管槽开挖时标高控制不一致，基础加固处理不到位，回填层未夯实；管道弯头、三通、变头等部位未采用砼加固；等等。（三）规划设计不够完善随着城市用水量的快速增长和城市面积的逐步扩大，相应地提高了对城市供水的要求，同时也暴露出我们在管线规划设计方面存在的一些普遍问题：一是对城市发展的速度预测不够，加上受资金等客观因素的制约，管网的规划设计缺少前瞻性。如很多原来形成的配水管线，设计配置口径时只考虑了当时的用水规模，现在普遍偏小，如增大供水压力，管道内的流速过高，易产生水锤现象，对管道造成破坏。二是供水管道是有压管道，尤其是在长距离、大管径或多起伏的管线中，水流常处于气水相间的状态，有时会形成分散的气囊，阻滞水流，严重时还会因管道内压力的急剧升降形成水锤，造成爆管。而我们在管线设计时通常只考虑在地形峰点设置排气阀，有的甚至没有设置排气阀，这样就会造成通水不畅或诱发爆管。三是对管线受环境温度影响而产生的伸缩变量认识不够，特别是金属管材。我们通常认为管道柔性接口可以产生一定的调节量，但忽略了安装时的环境温度与恶劣气候条件下的环境温度之间的差值影响，因而并不重视管道伸缩器的设计和使用。由于柔性接口产生的调节量有限，如果温度的综合变量较大（如夏季铺设的管道遭遇冬季骤降低温），距离较长的直线供水管段所产生的伸缩变量就会对整段管线产生挠动，导致接口松脱、管道破漏。另外，供水企业受自身客观条件限制，在向新建成区延伸管网时较少考虑形成环状网的需要，通常只是根据用水量的大小和用水点与供水主管的距离，自某处主管向用水点作枝状延伸，待该处管网逐步扩展至其他主管位置后才作环状连接。这样既不利于保持延伸段管网的恒压，也在一定程度上降低了局部管网的运行安全性。二、供水管网漏损技术控制的途径围绕管网漏损控制，供水企业也想了很多办法，但漏失率仍居高难下。究其原因，有资金制约等客观因素的影响，但关键还是缺乏相应的技术手段，困囿于头痛医头脚痛医脚的被动局面之中。结合国内供水企业当前的实际来看，控制管网漏损可从以下几个方面着手：（一）积极开展检漏技术研究，提高检漏技术水平。由于城市供水管网多沿路网铺设，随着城市路面硬化率的提高，管道漏点越来越不易发现。因此在完善日常巡检维护和发动市民报漏等被动检漏方式的同时，应积极开展主动检漏，通过对多种技术手段的综合利用，提高检漏的准确率。目前比较常用的检漏方法有四种：1、音听法。即利用听漏棒或电子音听器监听漏水声查找漏点，适用于道路下的管道。为避免环境噪声的干扰，应在深夜时段进行听漏。这种方法投入少、效果好，但对操作者的技术水平要求较高，通常每段管线每一年至二年听漏一次。2、相关仪。利用漏水噪声传到两端探测器的时间差来计算漏点，适用于较长距离的管线。探测器须直接与管壁或阀门等金属接触，通过两个探测器之间的距离、声波到达的时间差，能分析出漏点距探测器的距离，其准确率较高。3、区域检漏法。通过测定某个区域深夜瞬时最低进水量来判断是否漏水，适用于地形复杂的埋深区域。检漏前应关闭区域内某些管段的阀门，对比关闭前后的流量，若关闭后旁通流量明显减少则存在漏水可能。此法需保证进水阀门性能良好，一般每一年半至二年半检漏一次。4、对于某些单管进水的小区则可采取安装总表，对总、分表之间的计量差进行动态监测的方法检漏。另外，有些欧洲国家的做法也可资借鉴。如英国的水务公司原来的管网漏损率也非常高，后来加强了漏损控制技术研究，使漏损得到了有效控制，目前的平均漏损率仅10%左右。一个比较成功的做法是对区域检漏法作了改良，将管网划分成多个能够独立计量的区域（DMA），建立了相应的基础数据库（GIS），利用计算机技术实现了对区域管网漏损的长期的、宏观的监控，同时辅以听漏棒、相关仪、噪声记录仪、氢气测漏法等多种措施精确定位。与传统的单一检漏方式相比，不仅节约了人力物力，而且提高了准确性。一些有条件的国内供水企业，应当在这方面做探索性的研究。（二）逐步实现供水管网的合理规划和科学管理。城市供水管网的规划设计有一个基本原则，即通过管网规划实施，使供水流量、压力趋于经济，在保证城市发展和人民生活需要的同时，提高管网运行的安全性。基于这一原则，在管网规划和设计时应注意把握好三点：1、适时修订和完善城市管网规划，以适应城市发展的需要。管网的总体布局应符合形成环状网的要求，干、支管线的口径配置既要满足现状用水的需求，也要充分考虑未来需求，结合管材性能、压力条件等进行综合测算，提高管网规划设计的科学性和超前性，减少重复建设。2、输配水主干管线应设计使用排气阀等必要的辅助设施，以消除水锤影响。排气阀的口径一般为管道直径的1/51/8，宜选用带缓闭的自动排气阀；排气阀的设置间距可按坡度与管道直径（D，单位m）的比值来确定，如D/1000，应每隔1km左右设置一个；如D/100，可每隔3km左右设置一个；如超过D/10，只需在管线峰点设置一个。另外，对于距离较长的直线管段，还应考虑加装管道伸缩器，进行温度变量调节，减少恶劣气候条件下的管线挠动，预防接口松脱。3、新建管网在规划设计时应尽量对主干管作环状连接。这样做，短期内可能会增加管网的工程造价，但从长远来看，既有利于提高和稳定局部供水压力，改善服务条件，也有利于提高运行安全性，减少管网破漏损失，更为经济。（三）因地制宜逐步推广应用新型环保管道材料。为了提高供水安全性，防止管道内水质出现二次污染，在新建或改造管网时应尽量选择新型环保管材。市面上新型管材较多，如球墨铸铁管、各类塑料管、钢塑管、玻璃夹砂管等，这些管材的性能较之原有材料有了较大改善和提高，可以根据各地的实际情况适当选用。大口径管道可选用球墨铸铁管，该管材中加入了镁或稀土球化剂使石墨球化，降低了应力，从而改善了管道的受力状态，提高了强度和延展性，耐冲击、耐腐蚀、密封性能好，有较高的应用价值。小口径管道一般可选用塑料管材，具有水头损失小、施工方便快捷等优势，目前应用较广泛，但质量良莠不齐，应注意甄别；另外由于塑料管材有低温脆性，在霜冻期较长、冬季气温较低的地区，宜慎用。（四）严格按照管道安装施工规范把好施工质量关。管道安装施工是城市供水流程的重要环节，也是预防和控制管网漏损的源头，因此必须从严把关。在管道施工时，应注意以下几个关键环节：一是做好安装前的质检。在管节下沟前要用肉眼观察或用小锤轻击法检查是否存在摔伤或细小裂纹，需要防腐的须认真做好防腐处理。二是重视管道基础处理。施工时除了应按规范进行施工排水、沟槽开挖和支撑及管道交叉部位的处理外，还应保证沟槽基础平整，管道周围无硬块或尖状物；对软基地面或行车道要回填砂石分层夯实，密实度达到90%以上，以保证基础的承载能力达到设计要求。三是抓好安装的细节管理。对于大口径管道和金属管，排管时要注意组合，尽量使环向间隙均匀一致，同时承插口间要留有间隙，预留温度变化时的调节量；对于其他管材，也要保证插口外和承口内工作面的光滑度和清洁度。四是严格按规范进行竣工验收。通水前应对管道进行试水试压，严格按规范进行验收，同时做好管道施工资料的存档备案，方便以后的维修维护。结语：控制城市供水管网漏损是个系统工程。从当前的现状来看，一