试析声学在给水管道检漏中的应用

摘 要 随着城镇化规模的逐渐扩大，市政工程建设范围也在不断扩大，供水管道工程建设成为了市政建设工程中的重要一环。目前有关声学检漏的技术和产品在国内有所应用，但多为国外引进，也存在许多问题，因此需要我国科研工作者的不断探索，以开发出具有自主知识产权的技术产品，在实际应用中需要制定合理的管理制度与决策制度，采取有效的措施进行控制，从而能够有效地节约水资源，减少经济损失。基于此本文分析了声学在给水管道检漏中的应用。

关键词 声学；给水管道；检漏；应用

1 供水管网漏损问题出现的原因

1.1 管材问题

由于供水管网主要通过管道进行供水，因此，受管材问题影响严重，从而出现管道的漏损问题。我国目前的市政供水官网普遍采用钢管、铸铁管、钢筋混凝土管等管材，R钢筋混凝土以及铸铁管又是其中最常用的两种。通过实际施工经验总结可以看到，同种条件下，不同材质的管道其裂缝严重程度会有所不同，例如，镀锌管出现裂缝的概率较大，而钢管则不易产生裂缝。在铸铁管中，由于灰口铸铁从本质上看，是极具代表性的脆性管才，因此较易出现漏损。灰口铸铁管材适用连续烧制进行生产，而连续烧制的方式，在一定程度上会降低管材的强度，相反，填料口的强度会相对有所提升，这就导致此种材质做成的水管有较大的几率被拉断，并且容易受到其他因素的影响，使水管头部产生脱落现象。

1.2 接口问题

通常来说，在供水管网中出现的大量接口会增加漏水问题的出现概率，并且由于这些接口是集中的应力点位，常常会因管道因伸缩或者不规则的沉降而出现应力的扭转，导致管道发生变形并对点位发生影响，应力又对接口产生作用，使接口产生松动，若是在接口质量较差的不得情况下，甚至会有破裂现象的发生，从而导致漏水问题在接口处出现并变得严重。应用于供水网接口的材料类型有很多，其中最广泛应用的就是膨胀水泥以及石棉水泥接口。这两种类型的接口刚性较强，且具有较低的内部温度，因此会使水管产生较大应力，导致水管从中间断裂，而管道不均匀沉降问题的出现，也增加了管道内部断裂现象发生的概率。在进行管道接口时，因为封口密封不严，填料的填充也不均匀，因此在进行正常的供水工作时，也会有漏水问题产生[1]。

2 供水管道检漏技术

2.1 降低管道以及附屬设备的漏损量

具体而言，此方法中主要包含供水管道、闸井、表井、消防栓以及中间加压设备（比如水库、水塔、水池）等各类管道和附属供水设备的明漏、暗漏、渗漏等损失的水量。

2.2 降低损失水量

这一点指的是未经允许私自开启消火栓和另外一些供水设备，还包括私自接通管道取水等难以估量、追偿水费而耗用掉的水量。

2.3 提升爆管的抢修效率

为了尽可能避免爆管现象的出现、提升爆管抢修效率，应当采取如下对策：首先，我们应当强化对管网的监视力度，一旦发现安全隐患提早进行上报或者尽快与外界取得联系，做到预防为主、防患于未然，由以往的被动抢修转变为积极主动的抢修方式；其次，对那些长期使用的自应力水泥管、铸铁管等，若恰巧在该地段路面整修时发生保管的情况，则需要优先对该段管网实施改造。通常情况下，当相关人员接到漏水信息后，应于半小时之内赶赴现场，及时寻找到漏点并关闭阀门，制定下一步的整改计划，为恢复通水、减少抢修时长、提升抢修效率等提供有力保障[2]。

3 声学在供水管道检漏中的应用

3.1 基于声波在周围介质中传播的检漏技术

泄漏点流出的水有一定水头，与周围介质产生撞击、摩擦声，这些声波与泄漏点产生的声波在周围介质中（如土壤）传播，有一部分会传到路面，根据漏水聲波沿周围介质传播时的幅度衰减大小来确定漏水点，如检漏仪、听音棒，都是在地面上利用传感器收集管道漏水时产生的振动信号，比较高级的设备将振动信号转变为电信号转送到信号处理器，进行放大和过滤等处理，最后把音频信号送到接收处，通过滤波、频谱分析和图形显示后，辨别漏水点所在的大致范围或精确定位。

3.2 基于声波在管壁中传播的检漏技术

漏水的时候会出现一定的摩擦，使得管壁发生震动，这个震动会采用波动的形式向两侧进行传播。利用声波在管壁中的传播也研制出了相关的听漏棒、相关仪和噪声记录仪等。听音棒能够直接地进行管道暴露点的漏水点的听取，根据漏水声波沿管道传播时到达不同传感器的相位差和时间差来确定漏水点，目前也得到了广泛应用。随着社会的不断发展，也逐渐地研制出来多探头相关仪器，加了探头数量，使用多重相关技术进行漏电位置的检测，提高精确点度。噪声记录仪能够根据间距进行管道位置的固定，能够进行主要管段的永久性监测，同时也能够进行次要管道的检查，做好相关数据的记录，具有智能化程度，但是在经济性以及准确性方面也受到了质疑。

3.3 声发射检漏技术

声发射（AcousticEmission，简称AE）技术是获得工程信息的一种方法，在最近的50年内发展迅速。AE的定义为“材料中由局部应力集中源的能量迅速释放而产生的瞬时弹性波”，瞬时弹性波会产生声发射信号，利用接收的声信号可以研究材料的内部缺陷，评价材料的完整性和特性。声发射检漏技术运用仪器检测、记录、分析声发射信号，并利用声发射信号诊断发射源状态，其中信号处理方法在取得漏损探测中至关重要。用线性阵列传感器定位和重组管道中声发射源的时域和频域特征，在一段干管上模拟声发射源，提出并应用了一系列技术，但是这种方法在该领域的适用性并没有具体说明[3]。

总之，漏损情况存在严重地影响到了水资源利用效率，因此进一步加强对其的研究非常有必要。本文分析了声学在给水管道检漏中的应用，以期提供一些借鉴。

参考文献

[1] 王菲.城市供水管网漏损控制技术研究[D].太原：太原理工大学，2010.

[2] 李文博.城市供水管网漏损率量化及控制研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010.

[3] 姜进峰.城市供水管网漏损专项关键技术研究[D].苏州：苏州科技学院，2013.