非金属管道的漏点探测：示踪线与声学路径的限制

一、两条示踪线不是一回事：一条给路径，一条给漏点

非金属管道上的漏点探测，常听到两个带「示踪」的说法，一个是示踪线，一个是示踪气体。两者名称相近，干的却不是同一件事，混着用会把整条作业链的先后次序搞反。

示踪线解决的是路径问题。PE 管、PVC 管本身便是绝缘体，电磁感应类管线仪加上去的电流没有通路，二次场无从谈起，管线仪在这一类管道上基本无从下手。工程上的做法是在敷设管道时同步埋一根金属示踪线，或者后期从管道出入口穿入示踪探头，让管线仪有可以追踪的导体，从而把管道的平面位置与走向测出来。CJJ 61-2017 在非金属管道探查那一节里，把示踪电磁法放在「有出入口的非金属管道」这个前提之下，讲的正是这一层。示踪线给出的成果是一条线，是位置，不是漏点。

示踪气体解决的是漏点问题。CJJ 159-2011 的术语一章把气体示踪法定义为在供水管道内施放气体示踪介质，借助相应仪器设备通过地面检测泄漏的示踪介质浓度，推断漏水异常点的方法。它不测管道在哪，它测漏点在哪。该规程第 9.4.1 条把它的适用场合写得很窄，只用于供水管网漏水量小，或者采用其他探测方法难以解决的时候。

两条线的先后便清楚了。先靠示踪线把路径定下来，后面的听测点才落得准。声学手段在这一条路径上走不通时，再退到示踪气体。把它们当成同一件事的两个说法，作业顺序会直接颠倒。这一步常错。

表1 两条示踪线的分工与边界

二、头一处断点：传感器没有金属部分可吸

非金属管道上的声学探测，难不在仪器灵敏度不够，而在整条信号链上有好几处接不上。头一处断点出现在前端，即传感器往哪装。

CJJ 159-2011 第 6.2.3 条对噪声记录仪的布设位置写得很具体。检查井中的供水管道、阀门、水表、消火栓等管件的金属部分都在其列，分支点的干管阀栓同样在列，另要求管道与管件表面清洁、记录仪保持竖直状态。条文说明进一步点出原因，噪声记录仪采用压电式加速度传感器，须保证噪声记录仪、磁铁底座与管道金属部分的良好接触。现场拿到这条，头一件事是找这一段管道上还有没有可吸附的金属件。

问题正在这「金属部分」四个字上。一段 PE 管从阀门井到阀门井之间，管体本身没有金属可吸，磁铁底座无处着力。现场能做的退让是把记录仪挪到两端的阀门或者消火栓上，而阀门与消火栓的间距往往远大于直管段上应有的布设间距，等于用两个相距很远的测点去覆盖一整段管道。

这一处断点的后果是漏点预定位的范围被放大。噪声法本身的定位精度停在管段级，测点再稀疏一层，圈出来的异常管段能长到几百米。后面无论用听音法逐点收，还是用相关分析法算距离，起点都是一个偏大的范围。

三、第二处断点：滤波频段要反过来设

第二处断点在参数设置上，而且方向是反的，容易照着金属管道的习惯往下做。

CJJ 159-2011 第 8.2.5 条给的是这样一句：当采用相关分析法探测时，应根据管道材质、管径设置相应的滤波器频率范围，金属管道的下限不低于 200 Hz，非金属管道的上限不超过 1000 Hz。同一条的两句话，一侧卡下限，一侧卡上限，逻辑完全相反。

这个反差来自两类管材的声学特性不一样。金属管管壁刚度大，漏水声里的高频成分能传得比较远，把下限抬到 200 Hz 是为了滤掉低频的环境扰动。非金属管管壁软，高频成分沿管传播时衰减得快，能拿来做相关的能量集中在偏低的频段，若仍按金属管道的习惯把下限抬上去，等于是把有用的那一段先切掉了。

现场翻车的形态很典型：在 PE 管上做完相关分析，互相关图上没有清楚的峰，或者峰的位置反复跳。操作人员常常判断成现场干扰太大，换时段再来一次，结果还是一样。真正的成因多半是滤波窗口设高了。反过来，把上限压到 1000 Hz 以内之后，同一个漏点往往立刻给出稳定的峰。方向是反的。

四、第三处断点：测点间距要减半，大口径还要走 S 形

第三处断点在作业量上，也很容易被漏掉。CJJ 159-2011 第 7.3.4 条对地面听音法的测点间距分了两类：金属管道的测点间距不宜大于 2.0 m，非金属管道的测点间距不宜大于 1.0 m。漏水异常点附近应加密测点，加密测点间距不宜大于 0.2 m。

同一段管道，两类管材的工作量差一倍。举一个能算的例子，一段 100 m 的直管段做普查，按金属管道的 2.0 m 步长走一遍，落下的测点在 50 个上下。换成非金属管道的 1.0 m 步长，同样长度要落到 100 个以上。若中间圈出一处异常，按 0.2 m 步长在它两侧各加密 10 m，这一段单独便要再落下近百个测点。

规程把间距收紧到一半，原因是非金属管道上的漏水声传到地面的距离短，测点铺稀了，漏点恰好落在两个测点之间的概率便明显上升。条文说明也承认这些间距是经验推荐值，作用是既保证漏水异常的发现率，又把探测人员的劳动强度控制住。

大口径非金属管道还有一层额外要求。第 7.3.5 条写明，当采用地面听音法进行漏水点定点，或者对管径大于 300 mm 的非金属管道进行漏水探测时，宜沿管道走向成 S 形推进听测，偏离管道中心线的距离不应超过管径的二分之一。管径一大，漏点在横断面上的位置差异便显出来，只沿中心线走一条线，容易从漏点旁边擦过去。

五、第四处断点：布设间距随管材硬度递减

第四处断点与头一处同源，都出在管材上，但落在布设间距这一层。

CJJ 159-2011 第 6.2.2 条要求，应根据被探测管道的管材、管径等情况确定噪声记录仪的布设间距，并给出五条规则：应随管径的增大而相应递减，应随水压的降低而相应递减，应随接头、三通等管件的增多而相应递减，当噪声法用于漏点探测预定位时还应根据阀栓密度加密测量并相应减小布设间距，直管段上的布设间距上限不超过该规程表 6.2.2 的规定。条文说明补了一句要紧的话，布设间距主要取决于管材，其次才考虑管径、水压、管件、接口、分支管道与埋设环境，表里的上限值是实践经验推荐值。

「主要取决于管材」这几字落到非金属管道上，含义是布设间距要往小里收。管材越软，漏水声沿管衰减越快，两个记录仪之间的那段管一旦超出声音能覆盖的范围，中间发生的漏点两边都听不见。

这一层常被简化成一句「塑料管上间距要小」，小到多少却不落实。可操作的做法是先在一段已知管径与水压的管段上试布一次，看相邻两台记录仪的读数能不能互相印证，再据此定这一片区域的间距，把试出来的结果写进技术设计书。CJJ 159-2011 第 3.0.4 条本已把探测方法试验列为探测准备的必备环节，并要求在有代表性的管段上进行，通过试验评价仪器设备的适用性与方法的有效性。

表2 非金属管道上声学链的四个断点

六、塑料管上相关分析法不理想：水听传感器这一条出路

相关分析法在非金属管道上的限制，规程没有回避。CJJ 159-2011 第 8.2.2 条的条文说明写得很直白：对声波传送差的管道，如大口径干管或塑料管等，相关仪探测效果不理想，此时应采用水听传感器，水听传感器可安装在消火栓、排气阀、流量计等的出水口。

这一段给出了两个信息。其一，塑料管上相关分析法效果不理想是规程承认的前提，不是操作不当造成的结果。其二，出路不是换一台更灵敏的相关仪，而是换一类传感器。

差别在耦合路径上。常规的加速度传感器拾取的是管壁振动，塑料管壁软、阻尼大，振动从漏点传到传感器时已经衰减掉大部分。水听传感器直接感受管内水体的压力波动，走的是水这一条路径，绕开了管壁的衰减环节，在塑料管上往往能拿到比加速度传感器高得多的信噪比。

代价是布设条件变苛刻。水听传感器要装在消火栓、排气阀、流量计一类出水口上，这些点的间距通常远大于直管段上的布设间距，而且未必位于待测管段的两端。能用的时候效果明显，找不到合适出水口的时候仍然要回到地面听音法这条路上。

七、绕过土壤路径：钻孔听音法

地面听音法在非金属管道上吃力，症结有一半不在管道，而在管道以上的那一层土。漏水声要从管体穿出管壁，再穿过回填土与路面结构才到拾音器脚下，非金属管上的初始声压本已偏低，穿过这一层之后更是所剩无几。

规程给的解法是另开一条路。CJJ 159-2011 第 7.4 节是钻孔听音法，第 7.4.1 条写它可用于供水管道漏水异常点的定点，第 7.4.4 条要求钻孔听音法使用听音杆，探测时听音杆宜直接接触管道管体。把传感器送到管体上，等于把土壤那一段衰减整个绕开。

现场操作这一道工序上有两条硬要求。第 7.4.2 条规定，钻孔之前先掌握漏水异常点附近其他管线的资料，动钻之前这一份资料往往决定会不会打到旁的管线。第 7.4.3 条给的是钻孔本身，每个漏水异常处的钻孔数量不少于 2 个，两钻孔间距不大于 50 cm。条文说明解释了两条的原因：单个钻孔无法比较漏水噪声强度与频率，因而无法定位。两钻孔间距一旦超过 50 cm，定位误差便跟着变大。

钻孔听音法的定位逻辑因此不是「听哪一点响」，而是「比较两个孔哪个更响」。这与地面听音法沿管找高值的思路不同，判读的是相对量，对操作人员经验的依赖也低一些。代价是要破路，得先看现场条件允不允许。

八、绕过声学路径：气体示踪法

声学链在非金属材料上处处衰减，规程给出的另一条出路是整条绕开声学，改走气体。CJJ 159-2011 第 9.4 节是气体示踪法，条文不多，每一条都对应着一处容易出岔子的环节。

第 9.4.2 条列了示踪介质应满足的五条要求。一是无毒、无味、无色，不得污染供水水质。二是具有相对密度小、向上游离的特性，且穿透性强。三是易被检出。四是不易被土壤等管道周围介质所吸收。五是易获取、安全性高。条文说明给出目前实践中较常采用的介质配比，氢气 5%、氮气 95%。五条要求里，向上游离与穿透性强决定了气体能从漏点往上冒到地表，不易被土壤吸收决定了它在上升途中不会被沿途介质吃掉，两条合起来才构成地面能检出浓度异常的前提。

第 9.4.3 条给仪器门槛，传感器灵敏度应优于 1 mg/L。第 9.4.4 条要求探测前先计算待测供水管道的容积，备足示踪气体。这一条在现场常被跳，跳了之后的表现是气体注进去，浓度却始终上不来。举一个能算的例子，一段 DN200、长 100 m 的管段，按内径 0.2 m 算，截面积约 0.0314 m²，容积约 3.14 m³。换成 DN300 的同样长度，截面积约 0.0707 m²，容积约 7.07 m³，翻了一倍还多。同一个注气量在前者够用，在后者便稀掉了。

第 9.4.5 条要求注气前关闭相应阀门，确保阀体、阀门螺杆与相关接口密封无泄漏，把待测管段隔出来。第 9.4.6 条写不宜在风雨天气条件下作业。第 9.4.7 条要求根据管道埋深、周围介质类型、路面性质以及示踪介质从漏点逸出至地表的时间，确定合适的探测时段。第 9.4.8 条写环境许可时，宜沿管道走向上方钻孔取样检测浓度，钻孔时不得破坏供水管道。

这四条串起来是一条时间线：先隔离，再注气，然后等气体从漏点往上逸出，末了在地表按算出来的时段去测。时段算错，早到则浓度未起，晚到则已经被风或者土壤稀释。这一条靠等。这也是第 9.4.1 条把它限定在漏水量小或其他方法难以解决场合的原因，它慢，且有停水作业的要求。

九、另外两条旁证：探地雷达与管道内窥

声学走不通、气体又不具备条件的时候，规程还留了两条不靠声音的路，性质上都属于旁证，各自的前置条件也不轻。

探地雷达法在第 9.2 节。它测的不是管道本身，而是漏水点周围形成的浸湿区域或脱空区域，属间接方法。第 9.2.2 条要求浸湿区域或脱空区域与周围介质存在明显的电性差异，且界面产生的异常能在干扰背景场中分辨。条文说明补了一条排除条件，供水管道位于地下水位以下或地下介质严重不均匀的地段不适宜采用。第 9.2.5 条对测线布置的要求是测线宜垂直于管道走向，并保证至少 3 条测线通过漏水异常区，异常区应加密布置测线，必要时采用网格状布置。

管道内窥法在第 9.1 节，用闭路电视摄像系统查视管道内部缺损。它的前置条件偏重：第 9.1.3 条要求管道停止运行，且排水至不淹没摄像头。第 9.1.4 条对推杆式探测仪要求两相邻出入口的距离不宜大于 150 m，第 9.1.5 条对爬行器式放宽到 500 m，两者都要求管径、弯曲度与坡度不影响探测仪行进。仪器侧的门槛在第 9.1.2 条，摄像机感光灵敏度不应大于 3 lux，分辨率不应小于 30 万像素或水平分辨率不应小于 450 TVL，图像变形控制在正负百分之五以内。

两条旁证的定位要摆正。探地雷达给出的是浸湿区的范围，不是管体上的破口。内窥看得见管内的缺损，却要先停水排水。它们能缩小开挖范围，或者证实某一处确实有问题，却替代不了地面上那一个点的定位。

十、两条硬门槛：埋深与压力

非金属管道上的漏点探测，还有两条不因方法而变的硬门槛，先核对这两条再谈选什么方法，能省掉大量无效作业。

头一条是埋深。CJJ 159-2011 第 7.3.2 条写地面听音法探测时，地下供水管道埋深不宜大于 2.0 m。条文说明解释，管顶埋深超过 2.0 m 时，漏水噪声不易传到地表，强度也会大大降低，听音效果较差。第 9.3.2 条对地表温度测量法给的线更浅，埋深不应大于 1.5 m，同样注明是经验推荐值，埋深过大时漏水无法对地表温度造成影响或影响很小。两条线一深一浅，是两条不同路径各自的物理边界。

第二条是压力。第 7.1.2 条要求听音法的管道供水压力不应小于 0.15 MPa，环境噪声不宜大于 30 dB。第 8.1.2 条对相关分析法给的是同一个数，管道水压不应小于 0.15 MPa。条文说明解释了这一条与《城市供水企业资质标准》里供水管干线末梢服务压力不低于 0.12 MPa 的关系，0.15 MPa 略高于那条线，但一般供水公司的管道压力能满足，不至于因探测而给企业增加负担。

两条门槛的用处在于先筛后测。埋深超过 2.0 m 的管段，地面听音法可以先排除。压力达不到 0.15 MPa 的管段，听音法与相关分析法同时出局，剩下能走的是噪声法长期监测、气体示踪法或者内窥法。筛完之后再决定派什么设备上场，比到了现场才发现听不见要省事。门槛先看。

表3 金属管道与非金属管道在声学探测上的参数对照

十一、常见误用六条

头一类误用是把示踪线的成果当漏点位置用。示踪线给出的是管道走向，是后面所有听测点的底图，它与漏点无关。拿示踪线测出的平面位置去开挖，挖到的是管道，不是破口。

第二类是在非金属管上沿用金属管道的滤波习惯。第 8.2.5 条对两类管材的要求方向相反，金属管道卡的是下限 200 Hz，非金属管道卡的是上限 1000 Hz。照抄金属管道的设置在塑料管上做相关分析，得到的往往是没有峰或者峰位乱跳。

第三类是测点间距不分管材。第 7.3.4 条把非金属管道的普查步长收到 1.0 m，是金属管道的一半。按 2.0 m 的步长在 PE 管上走一遍，漏点落在两测点之间的情形并不少见。

第四类是噪声记录仪找不到金属部分时随手布在管体上方。第 6.2.3 条要求布设在管件的金属部分，条文说明点明是压电式加速度传感器需要与金属部分良好接触。布在非金属管体上方，耦合条件不满足，读出来的数据不能与金属部分上的记录横向比较。

第五类是气体示踪法跳过了容积计算与隔离检查。第 9.4.4 条与第 9.4.5 条是前后两道，前者决定注多少，后者保证注进去的气体不从别处跑掉。少了任何一道，浓度都上不来，而结论往往被写成这段管道没有漏点。

第六类是拿间接方法的成果当直接证据。探地雷达测的是浸湿区或脱空区，管道内窥看的是管内缺损，两者都只能缩小范围或者提供旁证，不能直接给出管体上的破口位置。

十二、装备落点：对着断点配设备

把四个断点与两条门槛摆在一起，装备该怎么配便清楚了。北京康高特（KGT）自研的听漏装备在这一类场合的分工，正对着前面这几处限制。

大海智能数字听漏仪的频率范围为 0 至 4000 Hz，数字低通拐点从 20 Hz 一路到 4000 Hz 分档可调，其中 400、500、630、800、1000 Hz 几档正好把规程对非金属管道的上限要求卡住。模拟低通另有 100、200、400 Hz 三档，与 46 dB 增益、0 至 100 的信号强度指示配合，用在 PE 管上逐点收点这一环。它的拾音器为机电型，防护等级 IP67，控制单元配 5 英寸 TFT LCD 触摸屏与 64 G SD 卡存储，现场作业温度范围为 -15 至 50 摄氏度。

星辰智能数字听漏仪的整机频率范围为 0 至 6000 Hz，拾音器灵敏度 48±5 V/g、量程正负 0.1 g、拾音器频率范围 10 至 3000 Hz、谐振频率约 9 kHz，并支持蓝牙连接手机软件在地图上标记点位。非金属管道上加密测点的数量本已翻倍，把位置一并记下来这一件事由它承担，多人协同也对得上。

听澜噪声记录仪采用强磁吸附，传感器灵敏度不低于 1600 pc/g，防护等级 IP68，工作温度 -20 至 70 摄氏度，锂电池标准使用寿命 5 年，通过 4G Cat1 与蓝牙完成远传与现场配置，以 0 至 99 的指标与绿、黄、红三色呈现节点状态。它部署在阀门与消火栓等管件的金属部分上，用长期趋势把异常先圈到片区，再调度听漏仪进场。它解决不了管体上没有金属可吸的问题，但能把前面那一处断点的后果接住。

表4 北京康高特（KGT）自研装备在非金属管道漏点探测上的落点

结语：路径先定，断点先认

非金属管道上的漏点探测，难处集中在两处。一是声学信号从漏点走到传感器这一路上衰减得太快，二是规程里为金属管道写的那套参数，在非金属管道上大半要反过来用。先把示踪线给出的路径定准，再把四个断点逐条认下来，剩下的便不是设备的问题，而是顺序的问题。

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