城镇供水管网的漏损,是城市水务管理中普遍存在的难题。漏损由两部分构成:一部分是物理漏损,包括管道接口渗漏、管身砂眼、爆管等向外流失的水量,其中又可细分为肉眼可见的明漏、埋地隐蔽的暗漏,以及沿老旧管材本体持续渗出的背景漏失;另一部分是表观漏损,包括计量误差、非法接水、抄表缺失等账面上对不上的水量。对供水企业而言,漏损直接意味着制水能耗与药耗的浪费,也隐含着管网压力下降与爆管风险上升。
从考核角度看,行业对漏损率有明确红线。据《城镇供水管网漏损控制及评定标准》(CJJ 92-2016)的要求,漏损率一级评定标准为不超过10%、二级为不超过12%;而按照《水污染防治行动计划》及后续住建部与发改委相关通知,到2025年全国城市公共供水管网漏损率力争控制在9%以内。以合肥市为例,其2020年管网漏损率约为14.5%,日供水能力达290万立方米,漏损率每降低1个百分点,每年可节水超过1000万立方米,节水与节能效益显著。
暗漏之所以难治理,在于它埋在地下、不涌出地面、不进计量表,被动报修往往滞后数周乃至数月。传统人工巡检覆盖不了面广量大的地下管网,单靠一次大排查也难以持续。现代漏控体系因而转向“主动发现、持续监测”——把供水区域划成一个个独立计量小区(DMA),在进水口装表分析夜间*小流量,并在管网节点长期布设噪声记录仪,用连续数据把暗漏从“偶然发现”变成“常态预警”。理解噪声记录仪是什么、它如何与DMA分区计量和夜间*小流量监测协同,是搭建这套体系的基础知识。这种从被动报修到主动监测的转变,正是现代漏控体系反复强调的核心思路。
噪声记录仪是一种长期固定在供水管网节点、连续采集管道噪声的被动式监测设备。它不同于检漏人员手持、逐点听测的听漏仪:听漏仪依赖人工主动听辨,作业时段集中、覆盖靠人力;噪声记录仪则安装在阀门、消火栓、管道上方或专用夹具上,7×24小时自动采集、本地分析、远程上报,属于无人值守的连续监测手段。两者并非替代关系,而是“面状普查—连续监测—现场定点”链条上的不同环节。
从作业模式看,听漏仪像巡检人员手持听诊器,凭经验沿管线逐点判断,覆盖随人力走、对人员经验要求较高;噪声记录仪像“体温计网格”,固定在管网关键节点长期记录,不占用现场人力,适合在同一片区反复、连续地观察噪声水平的变化趋势。前者的价值在“定点准”,后者的价值在“持续知”,两者结合才能既发现漏点、又掌握漏损演化的时间线。
其技术原理可概括为“拾振—分析—远传”三个环节。拾振环节,设备内置压电陶瓷声学传感器,与管道或暴露点良好机械耦合,拾取管壁传来的振动信号;漏水时水流经破损处产生湍流与空化,会在管壁激发出特征频率的振动,其主频通常在数百赫兹量级,且随压力变化而增强或减弱。分析环节,设备内置的算法对采集信号做滤波与特征提取。由于漏水噪声与环境噪声在频域上常有重叠,单靠时域幅度难以区分,设备多采用带通滤波先把接收频带对准漏声主频(金属管偏高、非金属管偏低),再用自适应阈值抑制缓慢变化的背景起伏,并联合时域能量与频域峰值特征做综合判别,把漏水噪声从交通、泵机等环境干扰中分离出来,量化成可比较的指标。远传环节,通过无线通信把分析结果上传至监测平台,运维人员无需到现场*能看到各节点的漏损状态。
以北京康高特(KGT)自研的听澜噪声记录仪为例,其采用压电陶瓷声学传感加AI分析加4G Cat1远传的技术路线:通讯方式为4G Cat1全网通并辅以蓝牙近场通讯,传感器灵敏度不低于1600皮库仑每克,防护等级达到IP68,可在-20℃至70℃环境下工作,单台净重约800克,监测半径约200米,内置锂电池标准寿命约5年。这些指标决定了它适合长期埋地或户外节点部署——无需频繁更换电池、无需现场布线,*能持续输出量化结果。
针对不同管材的声学特性,部署策略也应有所区别。金属管(钢管、球墨铸铁)传声好、漏声主频偏高,设备可在较宽频带内稳定拾取;PE、PVC等非金属管传声差、漏声主频偏低且衰减快,单台覆盖半径会明显缩短,需加密布点或在接口、阀门等强耦合点优先安装。明确片区管材构成,是制定布设密度与频带参数设置的前提,也是后续把“三色状态”解读可靠的保障。
需要强调,噪声记录仪输出的是“疑似漏损等级”而非“漏点*坐标”。它擅长回答“这片区域是否有新增漏水迹象”,而要进一步把漏点锁定到具体点位,仍需配合地面听音或相关分析做现场复核。正因如此,噪声记录仪的价值在于把人力从“全网盲目巡检”中解放出来,把排查范围缩小到已报警的少数片区。
从工程视角看,噪声记录仪输出的“疑似漏损等级”本质上是一个相对指标:它反映的是该节点噪声强度相较自身历史基线的偏离程度,而非*漏量。因此同一台设备在不同时段、不同压力下的读数需结合本节点基线解读,横向比较不同节点时也要考虑管材、埋深与背景噪声的差异。把指标理解成“相对异常度”而非“*漏量”,才能避免误判。
部署时还需注意几个实务要点。其一是安装点的选择:应优先选在阀门、消火栓、管道正上方等能与管道良好耦合的位置,避免装在松软填土或悬空管件上导致信号失真;其二是耦合质量,传感器与接触面须清洁、贴紧,金属暴露点可直接磁吸或夹具固定,非金属管段可考虑加装导声件以提升传声效率;其三是通信覆盖,4G Cat1远传依赖片区蜂窝信号,布设前宜先确认安装点信号强度,信号薄弱处可借助蓝牙近场先行本地取数再转储。把这几项做扎实,才能确保长期数据的可靠性。
DMA是District Metered Area的缩写,中文译为独立计量区域。其基本思想是把复杂的供水管网按地理边界或水力边界,划分成若干个相对独立的封闭区域,在每个区域的进水口安装高精度流量计,实时监测流入该区域的总水量,再通过“进水量—注册用水量—漏损水量”的平衡关系,快速识别和量化漏损水平。DMA由英国水务系统在1980年代率先提出并大规模应用,日本东京水道局通过长期坚持DMA管理,将管网漏损率从约15%降至3%左右,成为全球*。
实施DMA通常包含若干核心技术环节:总体规划设计、阀门关闭确认、零压力测试、夜间*小流量监测、漏损水平评估、漏点*定位与修复效果验证。其中,阀门关闭确认与零压力测试是保证区域“独立”的前提——只有确认片区边界阀门严密、区内无外来水源,进水口流量计读数才能真实反映该片区的全部进水量。
DMA的水量平衡分析借鉴了国际水协(IWA)的方法,把供水系统水量划分为注册供水量与非注册供水量。注册供水量细分为计费计量用水量、计费未计量用水量、免费计量用水量与免费未计量用水量;非注册供水量则包括表观漏损(计量误差、非法用水等)与真实漏损(管道破损渗漏等)。当DMA进水口的总进水量明显大于该片区的注册用水量之和时,差值即指向漏损,进而可区分是计量层面的表观漏损,还是管网本体破损的真实漏损。
分区并非越细越好。片区过小则边界阀门多、管理负担重;片区过大则漏损定位困难、灵敏度下降。实践中常按管径、压力、用户结构分层划分:大片区用于全局水量平衡与考核,小片区用于漏点*定位与工单派发。DMA的意义不只是“装几块表”,而是把漏损控制从运动式排查转变为常态化、可量化、可追溯的管理闭环。
在DMA的进水口计量环节,流量计的选型直接影响水量平衡的可信度。市政供水主干口径大、流速低,常用电磁流量计或超声流量计:电磁流量计精度高、无活动部件、对水质波动不敏感,但需保证满管与良好接地;超声流量计安装不改管、可夹装,适合改造项目,但对管内壁结垢与流态均匀性较敏感。无论哪种,都须定期校准、关注零点漂移与反向流,并在边界阀门处配合双向计量,方能把“进水量—注册用水量—漏损”的等式算准。
夜间*小流量(Minimum Night Flow,简称MNF)是DMA漏损检测的核心指标。其物理基础是:在凌晨2时至4时,居民生活用水量降至全天低位,此时流入DMA区域的流量中,合法夜间用水(如少数夜间营业、管网蓄水等)占比很小,流量主体往往即为漏损流量。通过对MNF的持续监测,可以为每个DMA建立基线漏损水平,并据此识别异常。
选取监测窗口也有讲究。只取单一日凌晨的瞬时值,容易受当日偶发用水(如夜间施工、突发蓄水)干扰;稳妥的做法是取连续若干日凌晨同一时段的流量做统计,以均值或中位值代表当日MNF,再观察其逐日走势。监测平台通常按小时粒度存储流量,使运维人员既能看单日曲线、也能看周/月基线,为分级判定提供足够的数据粒度。
建立基线需要足够长的连续数据。通常建议在片区完成检漏、漏点基本修复后的稳定期,连续记录若干天的夜间*小流量,取其稳定区间作为基线。基线不是一成不变的——季节用水习惯、片区用户结构变化、管网改造都会影响它,因此须定期复核。
背景漏失的量化可参考CJJ 92-2016给出的方法:背景漏失水量QB等于单位管长夜间*小流量Qn、管网总长度L与统计时间T的乘积除以10000,其中Qn的单位为立方米每千米每小时。这说明即便没有明显爆管,老旧管材本体的持续微渗也会累积成可观的水量损失,而MNF正是捕捉这部分背景漏失的灵敏窗口。
基线建立后并非一劳永逸。片区用户结构的迁移(如新增商业用水、人口流入)、季节性用水习惯改变、以及管网改造都会使“正常”的夜间流量水平整体抬升或下移。若仍以旧基线判定,会把正常的用水增长误判为漏损,或把新出现的漏损掩盖在基线漂移之中。稳妥的做法是设定基线的复核周期(如每季度或每半年),在片区无其他变更的前提下用近期稳定数据滚动更新,并把每次复核的时间与依据记入档案,使判定始终基于当前真实的用水形态。
夜间*小流量的异常识别,通常以“相对基线的变化率”作为判定依据,可量化为四级:
MNF处于基线区间内、波动在±10%以内,无明显持续上升趋势,判定为正常,维持常规监测频次即可。
MNF较基线上升10%至30%,或连续数日缓慢爬升,判定为关注,建议加密监测并安排片区噪声巡检。
MNF较基线上升30%至50%,或单日出现明显台阶式跳升,判定为异常,应触发工单、调度噪声记录仪与听漏仪现场复核。
MNF较基线上升超过50%,或伴随片区压力下降、用户报修增多,判定为严重,应立即排查开挖、优先处置。
这一分级与片区规模、管材、压力强相关,须结合实际校准,不可机械套用。
分级的意义在于把“数据异常”转化为“行动指令”。实践中可对每个等级约定响应时限:正常维持月度或季度复核;关注级在7日内安排片区噪声巡检并记录;异常级在48小时内触发工单、调度噪声记录仪与听漏仪现场复核;严重级则当日启动排查开挖。把分级与工单时限绑定,能避免异常信号在层层流转中被稀释,也便于事后回溯响应是否及时。
噪声记录仪与DMA是天然互补的两层:DMA用总流量“看总量异常”,噪声记录仪用节点噪声“看空间分布”。当某DMA的夜间*小流量持续偏离基线,说明该片区内存在新增漏损,但具体漏点在哪一段、哪一个节点附近,单靠总表无法回答;此时部署在片区内的噪声记录仪网格,*能把排查范围从“整个片区”缩小到“报警节点周边200米”,再由现场人员携听漏仪或相关工作仪做*定点。
在工程部署上,噪声记录仪通常优先布设于DN400以上关键管线的阀门、消火栓、节点处,使监测半径覆盖主干与重要支线。以听澜噪声记录仪为例,其监测半径约200米、IP68防护、5年电池寿命与4G Cat1远传,恰好适配这种“点多、分散、免维护”的网格化场景;内置AI算法把每节点的漏水噪声量化为0至99的指标,并以绿、黄、红三色在平台呈现——绿色代表状态平稳,黄色代表关注,红色代表疑似漏损严重。
平台侧的协同逻辑清晰:流量层发现MNF异常→调取该片区内噪声记录仪的三色状态→定位红色/黄色集中的节点→调度听漏仪与相关人员现场复核→开挖修复→修复后观察MNF回落与噪声指标复绿,形成“监测—定位—修复—验证”的闭环。相比纯人工巡检,这套组合把“哪里可能漏”的模糊判断,变成了“哪一段、哪一节点、数据何时开始异常”的可追溯线索。
需要说明,噪声记录仪依赖专门的固定式噪声监测设备与远传链路,与地面听音的听漏仪分工不同。当前北京康高特(KGT)产品体系中,听澜噪声记录仪对应DMA长期无人值守监测场景;地面听音与相关分析所需的听漏仪、相关设备则在其他篇章另行说明。把不同手段按“圈范围、缩区间、定点位”的层级串接,才是压降漏损的务实路径。
要让噪声记录仪的数据真正可用,还需做好两件事。其一是误报抑制:暴雨、施工震动、阀门启闭等短时突发干扰都可能触发短时报警,平台应通过多日持续判读、昼夜对比与阈值迟滞,把瞬时干扰与真实漏水区分开,避免反复误派工单消耗人力。其二是数据治理:把噪声指标、MNF、压力、维修记录并入同一台账,使每一次报警、复核、开挖、修复都能闭环留痕,长期积累后可用于识别“高发管段”“高发成因”,反过来指导管网改造与巡检资源配置。
某城市供水公司在DMA分区计量项目中,于DN400以上管线关键节点布设听澜噪声记录仪(IP68防护、灵敏度不低于1600皮库仑每克、4G Cat1远传)。设备以0至99指标量化各节点漏损状态,绿黄红三色在平台呈现。一次例行巡查中,某片区MNF较基线上升约38%,同步发现该片区内3个节点由绿转黄、1个节点转红。运维据此把排查范围锁定至红色节点周边约200米管段,调度听漏仪现场复核后确认一处DN300接口渗漏,修复后该片区MNF回落至基线区间、节点状态复绿,避免了漏损持续扩大。
某老旧小区建成年代早、灰口铸铁管占比高,历史上依赖居民报修才发现漏水,发现往往滞后。供水企业在小区进水管装设DMA总表,并在楼栋前阀门节点布设噪声记录仪网格。连续监测数月后,平台识别出若干节点在凌晨时段持续呈黄色状态,虽无明漏迹象,但MNF基线缓慢抬升。经现场复核,确认为多处接口微渗组成的背景漏失,结合计划性改造逐步更换隐患管段后,小区夜间*小流量明显下降,背景漏失得到量化管控。
某新建住宅片区通水初期即布设DMA总表与噪声记录仪,连续记录稳定期夜间*小流量作为基线。投运半年后,其中一个节点由绿转黄并伴随MNF小幅上升,现场复核发现为施工期回填不当导致的支管接口松动,及时紧固后状态复绿。该案例说明,从通水起*建立基线与网格监测,能把漏损发现在萌芽阶段,而非等到爆管被动抢修。
听漏仪由人员手持、主动逐点听测,灵活即时但依赖人力与经验;噪声记录仪固定安装、被动连续采集、自动分析与远传,适合长期无人值守的网格化监测。前者擅长“点位*定点”,后者擅长“片区范围筛查”,二者按层級互补。
没有统一阈值,取决于管材、埋深、压力与背景噪声。金属管传声好、较易检测;深埋非金属管信号衰减快、检出率低。正因如此,噪声记录仪需与DMA流量分析、地面听音协同,才能覆盖不同量级的漏损,而非单靠一种手段。
以听澜噪声记录仪为例,内置锂电池标准寿命约5年,IP68防护与免布线设计使其适合长期户外或埋地节点部署,运维侧基本无需频繁更换电池,降低了网格化监测的持有负担。
此时居民生活用水量降至全天低位,合法夜间用水占比很小,流入DMA的流量主体即为漏损,信噪比较优,较易从总量中分离出漏损成分。选择稳定的低谷时段,是保证MNF基线可靠的前提。
可能是计量层面的表观漏损(如总分表差、非法用水),而非管网本体破损;也可能是漏点位于未覆盖噪声监测的管段,或漏量尚小未达到设备报警阈值。应先核查计量与边界阀门,再补布监测点或改用地面听音、相关分析复核,所有定位结论应以实地验证收尾。
没有固定比例,取决于监测半径、路网密度与目标灵敏度。以单台覆盖半径约200米估算,主干与重要支线节点按间距布设,使相邻设备监测范围有适当重叠;老旧、高漏损风险片区可加密,新建或低风险的片区可稀疏。布设前宜先做节点普查,结合GIS确定阀门与消火栓分布,使有限设备覆盖关键管段。
设备经4G Cat1把量化指标与状态上报至监测平台,平台可对外提供数据接口,与供水企业的SCADA、营业收费或工单系统对接,使漏损报警直接生成运维工单、与维修记录关联。对接深度取决于企业信息化水平,但即便先独立运行,只要平台能按节点呈现三色状态并支持历史回溯,已能满足日常漏控需要。
噪声记录仪的本质,是把“人耳逐点听”升级为“节点连续听、数据自动判”,让供水管网的暗漏从偶然发现走向常态预警。它与DMA分区计量、夜间*小流量监测共同构成漏控体系的感知底座:DMA用总流量界定“哪片区域在漏”,夜间*小流量用基线变化标定“漏到什么程度”,噪声记录仪用节点三色状态指明“疑似漏点在哪一段”。三者叠加以“监测—定位—修复—验证”闭环落地,比一次性大排查更具持续性。对供水企业而言,从通水起*建立基线、布设网格、养成按数据派工的习惯,是在有限人力下持续压降漏损、守住水资源底线的务实路径。将分散的噪声、流量、压力数据汇入统一平台,还能支撑漏损趋势预测与管网改造优先级排序,使有限的改造投入投向问题突出的管段。