地下供水管网如同城市的水脉,常年埋于道路、绿地与建筑之下,把自来水从水厂输送到千家万户。然而,管网在服役过程中不可避免地出现漏水,也*是业界所说的“暗漏”与“明漏”。据住房和城乡建设部与*发展改革委2022年发布的《关于加强公共供水管网漏损控制的通知》,到2025年全国城市公共供水管网漏损率力争控制在9%以内;水利部2024年公布的数据显示,2023年全国城市公共供水管网漏损率已下降到10%以内,较2019年约13.2%的水平明显下降。但漏损治理仍是长期课题:按行业标准CJJ 92-2016《城镇供水管网漏损控制及评定标准》,漏损率一级评定标准为10%、二级为12%,许多城市仍有不小的下降空间。漏水不只是清水白白流走。长期暗漏会持续冲刷管周土体,诱发地面塌陷与道路险情;漏点处形成的负压或虹吸可能把污水、污染物吸入管网,带来水质风险;为弥补漏失,水厂需要多取水、多制水、多供水,能耗与药耗随之上升。把漏损压下去,既是节约水资源,也是保障公共安全、降低运行能耗。理解管网为什么会漏水、漏水声如何产生、又怎样用声学手段精准定位,是压降漏损、节约水资源的基础能力。
供水管网漏水不是单一原因造成的,而是管材、接口、压力、外部环境与施工管理等多因素叠加的结果。按成因性质,可归纳为七类。
金属管道(灰口铸铁、钢管等)在长期服役中会发生内壁腐蚀与外壁锈蚀。灰口铸铁管脆性大、延性差,腐蚀减薄后极易在薄弱处开裂;钢管焊接与防腐层一旦失效,点蚀会迅速穿透管壁。即便塑料管材不锈蚀,也会因材料蠕变、应力开裂而老化。判定上,服役超过设计年限、历史上爆管频发的管段属于重点关注对象,应纳入更新改造计划。
大量漏水出现在管节接口处。刚性接口(如承插式水泥接口)在温度与地基变化下易松动、脱落;柔性接口(橡胶圈)则可能因地基扰动导致胶圈位移、翻边或老化失去密封。接口是管道系统的“短板”,统计上接口漏失占比往往高于管身。现场维护中应把接口作为巡检与听漏的重点部位。
管网压力并非恒定。阀门快速启闭、水泵启停、用水高峰切换都会产生水锤,即压力波在管内来回传播。水锤的瞬时高压可数倍于正常工作压力,反复冲击管壁与接口,久而久之诱发裂纹与脱口。在地形高差大、泵站密集的片区,水锤风险尤为突出。合理设置调压阀、水锤消除器与排气阀,是缓解此类漏损的手段。在管道高点加装排气阀、在泵出口设缓闭止回阀、在低洼处设调压池,都能削峰填谷,降低瞬时冲击。若现场漏点呈纵向裂纹且沿接口成排出现,往往提示该段长期承受水锤载荷,应从调度与设备两端同时治理。
道路开挖、管线迁改、桩基与顶管施工常因地下管线资料不全、探测不到位而误伤供水管。第三方破坏引发的往往是突发爆管,漏量大、影响面广。完善管网GIS档案、施工前探测与人工探挖、落实管线保护交底,是从源头减少破坏的关键。竣工测量与周期性管线探测能把地下“家底”摸清,施工方在动土前先做物探与人工探坑,可大幅降低误挖概率。对处于建设密集区的管线,还应加密标识桩与警示带,把保护关口前移。
城市地面荷载变化、地下水位升降、邻近基坑开挖都会引起地基沉降。管道随之产生不均匀挠曲,接口被拉开、管身被剪断。软土地区、回填不实路段、穿越河道与铁路的地段是沉降漏损的高发带。对此类管段,应结合沉降监测与周期性检漏提前发现隐患。
管材选型不当、回填含大块硬物、接口未按工艺紧固、防腐层施工不合格,都会在投产初期埋下漏点。这类隐患往往在通水后数月到数年陆续暴露。新建与改造工程严格执行GB 50268《给水排水管道工程施工及验收规范》,把好验收关,可从源头降低漏损基数。
在寒冷地区,管内存水结冰体积膨胀,对管壁与接口产生冻胀力;春季解冻又带来应力反转。反复冻融使脆性管材开裂、接口松动。采取埋深达标、保温与泄水措施,可降低冻胀致漏概率。
供水管网的漏损在统计上分为物理漏失与账面漏失两类。物理漏失是水确实从管道、接口或附属设施漏出并未被计量,包含明漏(地面可见返水、冒溢)与暗漏(埋地渗漏、难以察觉)。账面漏失则来自计量误差、非法接水、无偿用水与数据偏差,水并未漏到管外,却同样体现为产销差。声学检漏针对的是物理漏失中的暗漏部分;要整体压降漏损率,还需配合计量校准、DMA水平衡与稽查管理。把两类漏失区分开来,才能对症施策、避免把管理问题误判为管道问题。
理解这七类成因,有助于把“哪里容易漏”从盲目排查变成有的放矢——漏损高发区往往对应上述一种或多种成因的叠加。
声学检漏的核心,是捕捉漏水点向外辐射的声波并据此定位。要会用仪器,先要明白声音是怎么产生的。
供水管道内始终保持一定工作压力,而管外是土壤与大气。一旦管壁出现孔洞或裂缝,高压水流在内外压差作用下向外喷射,这个喷射过程*是噪声的源头。压差越大,喷射速度越高,漏水声越强。因此同一漏点,在白天用水高峰压力偏低时声音弱,在夜间压力回升时声音强——这也是夜间检漏效果更好的物理原因之一。
高速射流进入周围介质后形成湍流,流体内部与边界上的随机涡旋不断生成与溃灭,把部分机械能转化为声能。当局部压力低于液体饱和蒸气压时,还会产生空化气泡,气泡溃灭时释放尖锐脉冲。这两类机制共同构成漏水声的宽频特征:既有低频的“嗡”声,也有高频的“嘶”声。
喷射冲击管壁、孔洞边缘的周期性颤振,会带动整段管道像一根“发声管”一样振动。这种流体与结构的耦合,使漏水声不仅沿水体传播,也沿管壁传播,并透过土壤传到地面。正是这一特性,让地面听测与管壁传感器都能接收到信号。
漏水声并非单一频率,而是覆盖数十赫兹到数千赫兹的宽带信号,但其能量集中在某个频段,该频段被称为“主频”。主频受管材、管径、压力、孔径与覆土深度共同影响:金属管(铸铁、钢管)刚性大、传声好,主频多落在400赫兹到1000赫兹;塑料管(PE、PVC)阻尼大、传声差,主频往往偏低,常在50赫兹到500赫兹,且衰减快。管径越大、压力越高,主频通常越低;孔径越大,声强越高。检漏仪器的滤波设置,正是围绕这一特征展开的——把接收频带对准主频,*能从环境噪声中把漏水声分离出来。
漏水声从漏点出发,沿管道、水体与土壤三条路径向外传播,到达地面传感器时已经过多次反射与吸收。土壤湿度、颗粒粒径、压实程度都会改变声速与衰减:干燥松散的砂土衰减慢、传得远,饱和黏土与含水砂层则吸收强、信号弱。沥青与混凝土路面像一块盖板,对高频成分衰减明显,使地面听测偏向低频。覆土越深,信号衰减越大,定位难度越高。理解这一传播规律,能解释为何同一漏点在不同路面、不同季节听到的声音差异显著,也提示检漏时应结合路面与土质条件灵活选择方法。
围绕漏水声的捕捉与定位,行业形成了四类成熟方法,相关技术要求见行业标准CJJ 159-2011《城镇供水管网漏水探测技术规程》。
这是历史久、应用广的方法。检漏人员使用听漏棒(机械传导)或电子听漏仪(传感器加放大加滤波),沿管线走向在阀门、消火栓、管道正上方逐点听测。听漏棒靠金属杆把管壁振动直接传导到耳朵,结构简单、无需供电,适合初步筛查;电子听漏仪则把声波转为电信号,经放大与滤波后再播放或显示,灵敏度与抗干扰能力明显更强。测点布置上,阀门、消火栓与管道正上方是天然听测点,因为声波易于沿这些通道传出地面,通常每隔一到两米取一点,沿走向连续比对。电子听漏仪通过带通滤波把接收频带对准漏水主频,并辅以增益调节压制背景噪声。该方法依赖人员经验,适合小范围核实与疑难漏点*定点。北京康高特(KGT)自研的大海智能数字听漏仪,频率范围覆盖0至4000赫兹、增益46分贝、采用数字与模拟双滤波,并配IP67防护等级的拾音器,可在市政供水管网漏点定位、社区物业检漏等场景中拾取并放大微弱的漏水声信号。
在漏点两侧各放置一支传感器,记录同一漏水声到达两支传感器的时间差。由于声波在管内传播速度已知(与管材、管径相关),结合两传感器间距即可解算漏点位置。相关分析法不依赖人员听辨,对环境噪声复杂、埋深较大的管段尤为有效,且能给出量化距离。布点时两支传感器应尽量放在漏点两侧的直线管段上,避开过多弯头与阀门,并准确量取两传感器间的管道长度与材质,以便仪器设定正确波速。对于长距离干线,还可在中间增设传感器分段相关,缩小不确定区间。其精度受管材声速取值、传感器间距测量、管道附件(弯头、阀门)引起的波速变化影响。
在管线关键节点长期安装噪声记录仪,定时采集并上报噪声数据,结合DMA(独立计量区域)分区计量,分析夜间*小流量异常,实现漏损的“面”上筛查与持续监控。这类设备适合大口径主干线、老旧小区与难以频繁人工巡检的管段。北京康高特(KGT)自研的听澜噪声记录仪采用4G Cat1远传、传感器灵敏度不低于1600皮库仑每克、防护等级IP68、可更换锂电池设计寿命约5年,可固定安装于DN400以上管线,配合云端AI分析对漏损状态进行量化分级,是DMA分区计量与智慧水务漏损在线监测的组成部分。
对塑料管材等声学传播差的管段,可向管内注入安全示踪气体(如氢气混合气),待气体从漏点渗出后在地面用检测仪捕捉浓度异常,从而定位漏点。这类示踪气体密度小、扩散快、用量少,对人安全,且不受管材阻尼与埋深限制,是声学手段的可靠补充。它适合声学方法难以奏效的情形,但作业流程较复杂、需停水与排气配合,通常作为疑难管段的终结手段而非日常优先选用。
四类方法的对比可概括为:听音法灵活、投入小、依赖经验;相关分析法定位量化、抗干扰强;噪声记录法适合长期在线、覆盖面广;示踪气体法专攻声学盲区。实际工作中常以“区域筛查—相关预定位—听音*定点”的组合流程推进。
| 方法 | 适用场景 | 定位方式 | 抗环境噪声 | 典型装备 |
|---|---|---|---|---|
| 听音法 | 小范围核实、疑难漏点定点 | 人员逐点听测 | 一般 | 听漏棒、电子听漏仪(如大海、星辰) |
| 相关分析法 | 埋深大、噪声复杂管段 | 双传感器时延解算 | 较强 | 相关仪 |
| 噪声记录法 | 主干线、老旧小区长期监测 | DMA夜间流量加噪声 | 较强 | 噪声记录仪(如听澜) |
| 示踪气体法 | 塑料管声学盲区 | 地面气体浓度 | 强 | 示踪气体检测仪 |
声学信号强弱并不直接等于漏量大小,但可以作为“是否值得开挖验证”的判据。结合工程经验与仪器读数,可按信号强度与噪声水平划分关注等级。
以电子听漏仪的信号强度指示(0至100)为例,可将现场听测结果分级:背景噪声水平以下、无明显特征音为正常;断续、微弱的特征音为关注,建议加密巡检;稳定、清晰且随压力变化明显的特征音为异常,应安排相关分析或定点复核;强烈、连续且伴随地面返潮或水压下降的为严重,应立即排查开挖。这一分级与管材、覆土深度、背景噪声强相关,须结合现场判定,不可机械套用。为便于一线操作,可把关注等级与信号特征、处置建议作成对照:
| 关注等级 | 信号特征 | 处置建议 |
|---|---|---|
| 正常 | 背景噪声以下、无明显特征音 | 维持例行巡检 |
| 关注 | 断续微弱特征音、随位置漂移 | 加密巡检、择机夜间复核 |
| 异常 | 稳定清晰、随压力起伏明显 | 安排相关分析或定点复核 |
| 严重 | 强烈连续、伴地面返潮或水压下降 | 立即排查并准备开挖 |
需要说明,信号强弱并不直接换算成漏量大小:一处小孔径高压漏可能比一处大孔径低压漏产生更强声波。因此分级仅作为“是否值得开挖验证”的优先级依据,而非漏量定量结论。
现场应依据管材先预判主频:金属管多取400至1000赫兹带通,塑料管多取50至500赫兹低通。大海与星辰听漏仪均提供0至4000赫兹(星辰可达0至6000赫兹)的多档滤波,可逐档试听比对,找到特征音突出的档位再下结论。错误滤波会掩盖真实信号或放大无关噪声。
覆土越深、路面越硬、附近交通与工商业噪声越强,地面接收到的漏水声越弱。对于埋深超过2米、邻近主干道的管段,单纯地面听测难度增大,应优先采用相关分析或噪声记录法。经验上,覆土每增加一米,地面可辨信号约下降一个量级,深埋管段应尽早转入相关分析或噪声记录法。夜间(凌晨0时至4时)背景噪声低、管网压力高,是听音与相关分析的黄金窗口。
声学定位给出的只是“疑似漏点区间”,须经开挖、内窥或压力试验证实后方可确认为漏水点。CJJ 159-2011对探测成果验证有强制性要求,任何定位结论都应以实地证实为收尾,避免误开挖造成资源浪费。
金属管刚性好、传声远,听音法与相关分析法都较易奏效,可优先地面听测加相关确认。塑料管阻尼大、主频低、衰减快,地面听测往往信号微弱,应把相关分析法与示踪气体法作为主力,听音法仅作辅助并配合低通滤波与延长采集时间。对于大口径主干管与难以进入的小区,噪声记录法配合DMA能实现长期、广覆盖的筛查,把人力从逐点听测中解放出来。把管材特性与方法选型对应起来,是提升检出率、降低误判率的务实做法。
以下案例基于北京康高特(KGT)自研检漏装备的真实应用场景(数值取自产品公开参数与典型工况,非特定工程项目数据)。
某市政供水公司在DN800球墨铸铁主干管巡检中,使用大海智能数字听漏仪在管段上方逐点听测。该仪器在0至4000赫兹频段、46分贝增益下,于一处阀门下游约30米处拾取到清晰、随压力起伏的漏水特征音,信号强度指示超过70。结合相关分析法二次确认,将漏点收敛至距测试端约2.3米覆土下方管段接缝处,定位精度优于1.5米。开挖后证实为接口胶圈位移导致的渗漏,及时修复避免了该片区大面积降压。
某住宅小区二次供水压力异常、存在不明原因的水量差量。巡检人员使用星辰智能数字听漏仪,借助其0至6000赫兹频谱分析与蓝牙连接APP地图标记功能,在楼栋引入管与地库架空管多处比对,定位两处隐蔽漏点。星辰拾音器具备IP67防护,适合潮湿环境长时间作业,续航16至20小时满足全天巡检。修复后小区夜间*小流量明显下降,查漏周期由被动报修转为计划性巡检。
某城市供水公司在供水管网关键节点布设听澜噪声记录仪,依托其4G Cat1远传与30天本地存储能力,按日上报噪声与流量数据。云端AI以量化指标对漏损状态分级,对异常片区自动预警,运维人员据此把巡检力量精准投向高风险区域,实现从“被动爆管抢修”到“主动暗漏筛查”的转变,整体漏损控制效率提升。
塑料管材质阻尼大,对声波吸收强、传声差,漏水主频偏低(多在50至500赫兹)且随距离快速衰减,地面听测信号微弱。对此类管段,宜优先采用相关分析法或示踪气体法,声学手段应配合滤波调参与多点比对,不宜单凭一次听测下结论。
差别明显。夜间工商业与交通噪声大幅降低,同时用水减少使管网压力回升、漏水声增强,信噪比显著改善。行业普遍把凌晨0时至4时作为听音与相关分析的优先时段,疑难漏点更应在夜间复核。
主要受三方面影响:一是管材声速取值,不同材质、管径声速不同,取值偏差直接转化为距离误差;二是传感器间距与安装位置测量误差;三是弯头、阀门、变径等附件会改变局部波速与传播路径。规范布点、准确输入参数、避开复杂附件,是提高精度的关键。
没有统一阈值,取决于管材、埋深、压力与背景噪声。微小暗漏(如接口渗滴)在金属管上可能已有可辨特征音,而在深埋塑料管上即便较大漏量也可能难以地面听出。通常漏点孔径越大、管内压力越高,漏水声越强;覆土越深、路面越硬,地面越难听见。正因如此,声学检漏需与DMA流量分析、压力监测协同,才能覆盖不同量级的漏损,避免“听得见的才修、听不见的继续漏”。
高风险管段(老旧、高沉降、历史爆管区)宜提高频次,可结合夜间巡检与季度相关分析;一般管段可按年度普查加异常响应。新建与改造管网投产初期应安排一次全面检漏,之后转入常态化。把听音、相关、噪声记录与DMA纳入常态化漏控体系,比一次性大排查更具持续性,也更容易把漏损率稳定在低位。
供水管网漏水是管材老化、接口缺陷、水锤冲击、第三方破坏、地基沉降、施工隐患与冻胀等多因素叠加的结果,而非偶然事件。压降漏损的首要环节,是弄清“哪里容易漏”;而把暗漏从地下找出来,靠的是对漏水声物理本质的理解与成熟的声学方法——听音法灵活、相关分析法量化、噪声记录法覆盖长期在线、示踪气体法补足声学盲区。依据CJJ 159-2011的探测要求与CJJ 92-2016的评定标准,把区域筛查、相关预定位、听音*定点与开挖验证串成闭环,并借助大海、星辰听漏仪与听澜噪声记录仪等装备构建DMA智慧漏控,方能把漏损率稳步推向一级评定标准之内,守护好城市的水脉。