城市供水管网漏损智能诊断与精准定位技术研究

引言

城市化进程中，供水管网规模扩大，老化、腐蚀等问题加剧漏损，部分城市漏损率超 15% ，浪费水资源且增加运营成本。传统人工巡检依赖经验，难以及时发现暗漏，易出现误判漏判，无法满足现代化运维需求。当前，物联网、人工智能技术快速发展，为漏损智能治理提供新路径。本研究针对行业痛点，系统探究智能诊断与精准定位技术的核心机制，旨在形成高效技术方案，推动供水管网运维从被动抢修向主动预警转变，保障城市供水安全。

一、城市供水管网漏损的现状与核心影响

（一）城市供水管网漏损的实际现状

我国城市供水管网漏损呈现区域不均衡特征，老旧城区管网服役超20年，漏损率普遍达 18% 以上，暗漏占比超 50% ，隐蔽性强且持续时间长；新建城区因施工工艺缺陷或后期维护不足，漏损问题逐渐显现。从规模看，中小城市管网漏损治理投入不足，漏损率高于大城市，部分县域城市漏损率甚至超 25% ，造成大量清洁水资源长期流失，加重供水企业经济负担。

（二）供水管网漏损引发的主要危害

漏损直接加剧城市水资源供需矛盾，尤其在北方缺水地区，进一步制约城市发展。漏出水体渗透地下，腐蚀管网周边土壤与道路基层，降低路面承载能力，增加塌陷风险，威胁公共安全。同时，漏损导致管网压力波动，影响末端用户用水体验，部分区域出现水压不足、水流不稳等问题，且漏损抢修频繁，大幅增加供水企业能耗与运维成本。

（三）诱发供水管网漏损的关键因素

管网材质是基础诱因，传统铸铁管、钢管易受腐蚀老化，使用寿命短；新型PE 管、球墨铸铁管虽耐久性强，但接口处理不当易引发渗漏。管网运行压力过高会加速管道老化破裂，部分城市为保障高层供水，长期维持高压力运行。此外，土壤沉降、地震等地质变化，以及第三方施工破坏，均会直接导致管道破损，诱发漏损。

二、供水管网漏损智能诊断技术的关键构成

（一）漏损监测数据的采集技术应用

智能诊断依赖实时精准的数据，通过在管网关键节点部署压力、流量、水质传感器，实现运行数据动态采集。压力传感器捕捉漏损引发的压力骤降信号，流量传感器记录异常流量波动，水质传感器检测水体杂质变化辅助判断破损。传感器通过无线传输技术将数据上传至云端平台，构建连续、完整的管网运行数据库，为后续诊断分析提供基础支撑。

（二）基于智能算法的漏损诊断模型

依托采集数据，构建机器学习与深度学习诊断模型。机器学习算法如随机森林、支持向量机，通过挖掘历史漏损数据与管网参数的关联规律，建立漏损识别规则；深度学习算法如神经网络，能处理海量非线性数据，提升复杂工况下的诊断适应性。模型构建中结合管网拓扑结构与水力特性，优化算法参数，确保对微小漏损、多漏点等场景的识别准确性。

（三）漏损智能诊断系统的功能实现

诊断系统以“数据层-分析层-应用层”为架构，数据层整合传感器数据与管网基础信息，实现统一存储管理；分析层调用诊断模型，对实时数据动态分析，自动识别漏损异常并生成预警；应用层通过可视化界面，向管理人员展示漏损预警信息、漏损概率及管网运行参数，支持历史数据查询与趋势分析，为精准定位提供方向。

三、供水管网漏损精准定位的核心方法

（一）压力波定位技术的应用原理

漏损发生时管道内产生压力波，向两端传播。在管网不同位置布置压力传感器，记录压力波到达时间差，结合管道材质的波速特性与传感器间

距，通过时差公式计算漏点位置。该技术适用于金属与塑料管道，定位精度可达 3-5 米。实际应用中需考虑管道摩擦阻力对波速的影响，通过现场校准优化波速参数，提升定位准确性。

（二）声波检测定位技术的实践方式

声波检测通过捕捉漏损水流与管道壁、土壤摩擦产生的特定声波信号定位。地面声波检测利用便携式探测器，在管网上方接收声波，对比不同测点信号强度确定漏点范围；管道内置检测通过智能清管器或机器人，深入管道内部采集声波，直接捕捉漏声源，适用于大口径复杂管网。该技术受外界噪音干扰小，定位精度高，是当前主流定位手段之一。

（三）多源数据融合的定位优化策略

整合压力波、声波检测数据与 GIS 管网地理信息、水力模型数据，构建多维度定位模型。先通过智能诊断缩小漏损区域，再结合压力波的时间差数据与声波的信号强度数据，加权分析确定初步漏点；融入 GIS 系统中的管径、埋深、拓扑关系等信息，以及历史漏损数据校验，修正单一技术的定位偏差，提升复杂管网与多漏点场景下的定位精度。

四、漏损技术应用的优化与保障措施

（一）管网基础数据的动态维护

建立管网数据动态更新机制，定期开展普查，补充完善管径、材质、埋深、接口类型等信息，及时更新新增与改造管网数据。利用 GIS 系统实现数据可视化管理与空间分析，结合物联网实时数据，构建动态数据库。同时建立数据质量校验机制，定期核查数据准确性，避免因数据误差导致诊断定位偏差，为技术应用奠定数据基础。

（二）诊断与定位技术的协同应用

根据管网工况与漏损类型制定协同方案，简单管网与明显漏损采用单一技术快速处理；复杂管网与隐蔽漏损采用“智能诊断 多源定位”模式，先通过诊断缩小范围，再用压力波、声波技术精准定位。针对不同管径、材质管道，优化传感器布置密度、探测器灵敏度等参数，确保技术适配管网实际情况，提升应用效率。

（三）技术应用的运维管理配套

加强技术操作人员培训，提升其对诊断系统、定位设备的操作与数据分析能力。制定标准化工作流程，明确漏损预警、诊断、定位、抢修的环节分工与衔接机制，确保高效响应。建立技术应用效果评估机制，定期统计识别准确率、定位精度与抢修效率，分析问题并优化技术方案与管理流程，保障技术长期有效运行。

结论

本研究围绕城市供水管网漏损问题，系统探究智能诊断与精准定位技术体系。通过分析漏损现状与影响，明确技术研发方向；整合物联网数据采集、智能算法诊断与多源融合定位技术，形成高效解决方案，有效提升漏损识别与定位精度，解决传统方法痛点。研究成果可助力供水企业降低漏损率、节约水资源，保障供水系统稳定。但技术在复杂管网适配性、多源数据整合效率上仍有提升空间，未来需进一步优化算法模型，深化技术融合，推动供水管网运维智能化升级，为城市水务安全提供更强支撑。

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