供水系统管网漏损监测与智能修复技术探讨

引言

供水管网作为城市重要基础设施，其运行状态直接关系到民生保障和城市安全。据统计，我国城市供水管网平均漏损率超过 15% ，部分老旧城区甚至高达 30% 以上，远低于发达国家 5%-8% 的水平。大量水资源漏失不仅造成巨大经济损失，还可能导致地基冲刷、道路塌陷等次生灾害。传统漏损检测主要依赖人工巡线、听音杆等方式，存在效率低、精度差、响应慢等缺点。随着物联网、大数据、人工智能等技术的发展，智能化的漏损监测与修复技术为解决这一问题提供了新的途径。

1 供水管网漏损产生的原因

1.1 管道材质与老化问题

早期供水管网多采用灰口铸铁管、混凝土管，这类管道抗腐蚀能力弱：地下水中的酸性物质会侵蚀管道内壁，形成腐蚀孔洞；长期运行后管道强度下降，在外部压力作用下易破裂。据调研，使用年限超 20 年的管道漏损发生率是新管道的 4.5 倍，且多集中在接口与管身薄弱部位。

1.2 外部环境影响

一是地质沉降，城市地铁施工、高层建筑基坑开挖导致地面不均匀沉降，管道被拉伸或挤压，接口处出现缝隙；二是第三方破坏，道路施工、管线交叉作业时，机械碰撞易造成管道破损，某城市 2023 年因第三方破坏导致的漏损占比达 28% ；三是温度变化，冬季低温导致管道冻胀破裂，夏季高温使管道热胀冷缩，加速接口密封材料老化。

1.3 运行管理缺陷

一是压力控制不当，供水系统未实现分区压力调控，部分区域管道长期超压运行（压力超设计值 20% 以上），加剧管道疲劳损伤；二是维护不及时，供水企业未建立定期管道检测制度，漏损点发现滞后，小漏损逐渐发展为大破裂；三是施工质量问题，管道安装时接口密封不严密、基础沉降未处理，为后期漏损埋下隐患。

2 供水系统管网漏损监测技术的创新与应用

2.1 声学监测技术：精准定位漏损点

（1）智能听漏仪：采用高精度麦克风与振动传感器，结合 AI 算法过滤环境噪声，定位误差缩小至 1 米以内，适用于 DN100-DN1000 的各类管网，可在白天复杂环境下使用，巡检效率提升 3 倍；（2）分布式光纤监测：将光纤传感器沿管网敷设，通过监测声波在管壁的传播特性，实现漏损的实时监测与定位——当管网发生漏损时，水流冲击管壁产生的振动信号被光纤捕捉，AI 系统可在 10 秒内定位漏点，定位误差 ⩽0.5 米，适用于长距离、大口径管网（DN800 以上）；（3）水声呐监测：在管网节点安装水声呐探测器，发射低频声波并接收漏损点的反射波，通过波速差计算漏点位置，适用于 PE 管、钢管等非金属与金属管网，可穿透土壤深度达 5 米，在地下水位高的区域仍能稳定工作。

2.2 智能封堵技术：快速控制漏损

（1）管道机器人封堵。针对 DN300 以上管道的紧急漏损处理：将携带封堵气囊的智能机器人通过检查井送入管道，机器人通过摄像头定位漏损点后，充气膨胀气囊实现临时封堵，封堵压力可达 1.0MPa ，为后续修复争取时间。某城市因施工破坏导致 DN800 管道破裂，采用该技术 30 分钟内完成临时封堵，减少水资源浪费超 500 立方米。（2）电磁感应加热封堵。适用于塑料管道（PE、PVC）的小漏损修复：利用电磁感应设备对漏损点周边管道加热，使管道材料熔融后自行封堵，或植入热熔补丁完成修复，修复后管道密封性达 0.8MPa 压力无渗漏。该技术操作简单，单人即可完成，适用于小区支管与入户管道的快速修复。

2.3“监测-修复”智能联动系统

构建基于物联网的一体化管理平台：监测设备（声学传感器、压力传感器）实时上传漏损数据，平台通过 AI 算法自动诊断漏损类型（如裂缝、接口松动）、评估漏损等级（如轻微、紧急），并匹配最优修复方案（如非开挖修复、智能封堵），同时调度维修人员与设备，实现“漏损发现-方案制定-现场修复”全流程自动化，某供水企业应用该系统后，漏损修复响

应时间从 24 小时缩短至 4 小时。

3 供水系统管网的智能修复技术创新

3.1 管道内衬修复技术

（1）HDPE 内衬修复：采用高密度聚乙烯管，通过牵引机拉入原有管道，利用热胀冷缩原理使内衬管与原管壁紧密贴合，施工周期短，适用于腐蚀、结垢严重的铸铁管；（2）CIPP 翻转内衬修复：将浸有树脂的软管翻转送入管道，通过热水或蒸汽固化，形成高强度的树脂内衬层，适用于各种材质的管道，可修复管道裂缝、接口泄漏等问题，且对管道变形的适应性强。

3.2 非开挖修复技术：减少路面破坏

（1）紫外光固化修复（UV-CIPP）。适用于 DN150-DN1600 的管道裂缝、腐蚀修复：通过检查井将浸满树脂的软管拉入破损管道，利用紫外灯照射使树脂固化，形成高强度内衬管，修复后管道使用寿命可延长 30 年。（2）胀管修复技术。针对 DN50-DN300 的镀锌钢管、灰口铸铁管更新改造：通过液压设备将新的聚乙烯（PE）管拉入旧管道，同时胀破旧管，使 PE管与周围土壤紧密贴合，形成新的输送通道。该技术适用于道路狭窄、地下管线密集区域，某老城区采用该技术更新 5 公里管道，施工成本较开挖修复降低 25% ，且无建筑垃圾产生。

3.3 智能封堵技术

（1）智能球阀：可远程控制关闭漏损管段，隔离故障区域。（2）自修复材料：开发具有自修复功能的管道材料，微小裂缝可自动愈合。（3）机器人作业：利用管道机器人携带修复材料进行精准施工，减少开挖量。

3.4“监测-修复”智能联动系统

构建基于物联网的一体化管理平台：监测设备（声学传感器、压力传感器）实时上传漏损数据，平台通过 AI 算法自动诊断漏损类型（如裂缝、接口松动）、评估漏损等级（如轻微、紧急），并匹配最优修复方案（如非开挖修复、智能封堵），同时调度维修人员与设备，实现“漏损发现-方案制定-现场修复”全流程自动化，某供水企业应用该系统后，漏损修复响应时间从 24 小时缩短至 4 小时。

3.5 管理机制创新

部分城市探索建立了跨部门协同治理模式，打破传统条块分割的管理壁垒，实现信息共享与资源整合。例如，通过设立专门的漏损控制中心，统筹调度工程维护、数据分析、应急抢修等多方力量，提升整体响应速度和处置能力。部分城市还试点推行绩效考核机制，将漏损控制成效与运营单位绩效挂钩，增强责任落实与执行力度。值得注意的是，漏损治理效果的评估不仅依赖于漏损率这一单一指标，还需综合考量供水稳定性、能耗变化、运维成本及用户满意度等多维因素。当前一些城市正逐步建立涵盖技术、经济、社会等多方面的评价体系，以更全面地反映治理成效，并为后续策略调整提供科学依据。

结语

供水管网漏损监测与智能修复技术是解决水资源浪费、保障城市供水安全的关键手段。当前，声学监测、压力监测、非开挖修复等技术已在实践中取得显著成效，但仍需通过完善标准、加大投入、技术创新，构建“监测-诊断-修复-评估”一体化体系。未来，随着物联网、AI 技术的深度渗透，供水管网漏损管控将向“全流程智能化、全周期绿色化”方向发展，为实现城市水资源高效利用与水务行业高质量发展提供坚实支撑。

参考文献

[1]武斌.基于智能监测的输配水管网漏损检测与定位技术研究[J].水上安全，2024（15）：55-57.

[2]李鑫，祝达，陶其育.营业服务区供水管网漏损检测与控制技术分析[J].海河水利，2023（2）：70-73.

[3]刘刚.污水管网漏损检测与修复技术研究[J].中国地名，2024（10）：25-27.