城市给水管网漏损检测与定位技术研究

引言

城市给水管网作为城市基础设施的重要组成部分，承担着为居民、企业和公共机构提供稳定供水的重要任务。然而，随着城市的不断发展和管网的日益老化，漏损问题日益突出，不仅造成水资源浪费，增加供水成本，还可能引发地面塌陷、水质污染等安全与环境问题。因此，如何准确、高效地检测和定位漏损点，成为城市供水行业亟待解决的关键课题。近年来，各类基于不同原理的先进检测与定位技术不断涌现，研究其特点与适用条件，有助于优选技术手段，提升漏损控制水平，保障供水系统安全运行和水资源高效利用。

一、城市给水管网漏损检测技术

（一）主动检测技术

主动检测技术是指通过对给水管网进行有计划、有目的的检测，主动发现漏损点的技术方法。其中，区域装表法是一种常用的主动检测技术。该方法通过在给水管网的特定区域安装水表，对该区域的进水量和出水量进行实时监测和统计分析。如果进水量与出水量之间存在明显的差值，且该差值超出了正常的误差范围，则可以判断该区域存在漏损情况。区域装表法的优点是能够对较大范围的管网进行整体监测，及时发现漏损区域。然而，该方法只能确定漏损区域，无法精确确定漏损点的具体位置。

声波检测法也是一种重要的主动检测技术。当给水管网发生漏损时，水会从漏损点喷射而出，与周围的管壁和介质发生摩擦，产生特定频率的声波。声波检测法就是利用高灵敏度的声波传感器，在管网表面或特定位置采集这些声波信号，并通过对信号的分析和处理，判断是否存在漏损以及漏损的大致位置。声波检测法具有检测灵敏度高、能够快速定位漏损点的优点，但受环境噪音的影响较大，在复杂的城市环境中，检测结果的准确性可能会受到一定程度的影响。

（二）被动检测技术

被动检测技术是指通过对给水管网的运行参数进行长期监测，在漏损发生后自动发现漏损情况的技术方法。压力监测法是被动检测技术的典型代表。给水管网的压力分布是相对稳定的，当管网发生漏损时，漏损点附近的压力会发生变化。通过在管网中合理布置压力传感器，实时监测管网各点的压力变化情况，当发现压力异常波动时，就可以判断可能存在漏损。压力监测法的优点是可以实现对管网的实时监测，及时发现漏损情况。但该方法对于微小漏损的检测灵敏度较低，而且压力变化可能受到多种因素的影响，如用水量的变化、水泵的启停等，需要对监测数据进行深入分析和判断。

流量监测法也是一种常见的被动检测技术。通过在管网中安装流量传感器，监测各管段的流量变化情况。当某一管段的流量出现异常增加或减少时，可能意味着该管段存在漏损。流量监测法可以较为直观地反映管网的运行状态，但对于大口径管道和复杂管网系统，流量传感器的安装和维护成本较高，而且流量变化也可能受到其他因素的干扰，需要综合考虑各种因素进行判断。

二、城市给水管网漏损定位技术

（一）基于声学原理的定位技术

基于声学原理的漏损定位技术是目前应用最为广泛的定位技术之一。其中，相关分析法是一种常用的声学定位方法。该方法利用两个或多个声波传感器，分别安装在漏损点两侧的不同位置，采集漏损产生的声波信号。通过对这些信号进行相关性分析，计算声波从漏损点传播到各个传感器的时间差，再结合声波在管网介质中的传播速度，就可以确定漏损点的位置。相关分析法具有定位精度高、能够适应不同管径和管材的管网等优点。但该方法需要准确测量声波的传播速度，而且在复杂的管网结构中，声波的传播路径可能会受到反射、折射等因素的影响，增加了定位的难度。

听漏棒检测法是一种较为传统的基于声学原理的定位方法。检测人员手持听漏棒，将其一端放置在管网的阀门、消火栓等部位，通过耳朵倾听漏损产生的声音，判断漏损的大致位置。听漏棒检测法操作简单、成本低，但检测结果受检测人员的经验和听力水平影响较大，而且对于深埋地下或被其他物体覆盖的管网，检测效果较差。

（二）基于压力分析的定位技术

基于压力分析的漏损定位技术是利用给水管网漏损时压力变化的特征来确定漏损点位置的技术方法。压力梯度法是该技术的典型代表。当管网发生漏损时，漏损点附近的压力会形成一个压力梯度场。通过在管网中布置多个压力传感器，测量各点的压力值，计算压力梯度，根据压力梯度的分布情况来推断漏损点的位置。压力梯度法具有不需要对管网进行大规模改造、可以在正常运行状态下进行检测等优点。但该方法对于压力传感器的精度要求较高，而且压力梯度的计算和分析需要建立复杂的数学模型，对技术人员的专业水平要求较高。

压力瞬变分析法是一种更为先进的基于压力分析的定位技术。该方法通过在管网中制造压力瞬变，如突然关闭或开启阀门，然后监测压力波在管网中的传播情况。当压力波遇到漏损点时，会发生反射和折射，产生特定的压力变化信号。通过对这些信号的分析和处理，可以准确确定漏损点的位置。压力瞬变分析法具有定位精度高、能够检测微小漏损的优点，但该方法需要专门的设备来制造压力瞬变，操作过程较为复杂，而且对管网的正常运行有一定的影响。

三、城市给水管网漏损检测与定位技术的发展趋势

（一）智能化与自动化技术的融合

随着人工智能、物联网等技术的飞速发展，城市给水管网漏损检测与定位技术正朝着智能化与自动化的方向发展。智能化的检测与定位系统可以通过传感器自动采集管网的运行数据，并利用机器学习、深度学习等算法对数据进行分析和处理，自动判断是否存在漏损以及漏损的位置。例如，利用神经网络算法对声波信号和压力数据进行训练和识别，提高漏损检测的准确性和效率。自动化技术则可以实现检测设备的自动操作和控制，如自动调整传感器的参数、自动进行数据采集和传输等，减少人工干预，提高检测工作的可靠性和稳定性。

（二）多技术集成应用

单一的检测与定位技术往往存在一定的局限性，无法满足复杂城市给水管网漏损检测与定位的需求。因此，多技术集成应用将成为未来的发展趋势。通过将主动检测技术与被动检测技术相结合，声学定位技术与压力分析定位技术相结合，可以充分发挥各种技术的优势，提高漏损检测与定位的准确性和可靠性。例如，先利用压力监测法对管网进行大范围的实时监测，发现漏损区域后，再利用声波检测法和相关分析法对漏损点进行精确定位。还可以将地理信息系统（GIS）与漏损检测与定位技术相结合，实现漏损信息的可视化管理和分析，为管网的维护和管理提供更加直观、准确的决策依据。

结论

城市给水管网漏损检测与定位技术对保障供水系统安全运行及水资源高效利用具有重要意义。本文系统分析了主动与被动检测技术的特点及适用范围，阐述了声学原理与压力分析定位技术的原理与优缺点，探讨了智能化、自动化融合及多技术集成应用的发展趋势。实际应用中，应结合管网规模、材质与布局等因素，选择适宜技术，提升检测精度与效率，并强化运行数据分析，建立完善的漏损监测与预警体系，及时发现并处理漏损问题，支撑城市可持续发展。

参考文献：

[1] 周博文 . 城市供水管网漏损智能检测技术及试验研究 [D]. 上海市 :同济大学 ,2019.

[2] 殷丽雅 , 吴家霖 . 给水管网漏损检测与定位技术研究 [J/OL]. 中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 ,2025(2)[2025-02-25].