供水管网漏损原因与控制措施的研究 57页

'天津大学硕士学位论文供水管网漏损原因与控制措施的研究姓名：高亚萍申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：田一梅;仲志20061201 摘要当前供水行业中普遍存在着管网漏损率偏高的现象，不仅影响供水企业的经济效益和长远发展，而且反映出供水企业中某些基础管理工作措施不力、制度不严的问题。造成供水漏损的原因很多，且相互作用，通过管网技术分析和从供水管理经验中确定漏损原因，提出相应的解决办法，加强供水企业主动查漏、治漏，减少漏损，具有较大的实用意义。本文对2002年以来天津开发区供水漏损资料、管网漏点开挖和管道施工现场的勘察记录资料进行了详细的整理统计。通过大量的数据资料和现场勘察资料，对当前开发区供水漏损状况做了进一步分析，概括了供水漏损的主要原因为：管道施工安装；管道老化形成的腐蚀与结垢的影响；调节构筑物的漏损原因；特别是管材及配件质量以及季节与不同用水时段造成的漏损。结合实际情况提出了具有参考性、可行性和易操作性的漏损预防和控制措施，主要包括以下四个方面：建立检漏队伍，加强漏损普查；旧管道的翻新与更换；保证施工安装质量和管道安全；，做好新管道的防腐处理。管网漏水已成为水资源浪费的最大因素，解决管网漏水问题是节约水资源的重要途径，也是当前缓解水资源供需矛盾的一项重要措施。本人在供水行业工作了近十年，遇到过不少问题，积累了一定的经验，但仍需结合开发区供水管网漏水原因，进一步完善漏损控制措施，以达到降低漏损率，节约水资源，提高企业经济效益之目的。关键词：供水管网漏损分析漏损控制检漏技术 ABSTRACTCurrently，thehigherlostrateofpipelineleakageinwatersupplynetworkaffectstheinterestandthepotentialdevelopmentofthecompanysupplyingwater．Itreflectstheproblemintheoperationsuchasdefectsofthesystem．Therearem姐Vitemscouldleadtoleakagewhichtheyareinteracting．Basedontheanalysistowatersupplynetworksandtheoperationexperience，makeoutreasonsofleakage，putforwardtherelevantsolution．Thecompanysupplyingwatershouldcheckthepipenetworks＆maketheimprovement．Strengthentosupplywaterthebusinessenterprisetochecktheleakage，curetheleakageactively，reducetheleakagethathavethebiggerandpracticalmeaning．Thereisdetailedarchiveclassingontherecordoftheleakageconditionssuch雒diggingthepointofleakage，therecordofspotconstructionofTEDAfromthevearof2002．Withtheinformation，thearticleprovidesfurtheranalysisontheleakage。generalizingmalnreasonoftheleakage，mainlyincluding：pipelineconstructionandinstallation；theinfluenceofthecorrosionandknotdirtcauseoftheagingpipeline；theleakagereasonoftheregulatingconstruction；speciallytheleakageduetonotonlythequalityofthematerialandtheaccessoriesbutalsoseasonsandthedi圩．eremtimeofusingwater，’Toputforwardmeasurements&controlontheleakageprotectionhavingconsultabte，possibilityandeasyoperability．Mainlyincludefouraspectsofthefollowing，thosearebuildingupthecheckleakageteam；replacingwithnew；guaranteeingthequantityandpipiIlgsafetiesofconstructedandinstalledpiping；doingwelltheantisepsisprocessingofthenewpiping．Watersupplynetworksleakinghavebecomethebiggestfactorofthewastcofresourcesofwater，resolvingtOtheleakingproblemisanimportantme廿10d廿1atcconomLzestheresourcesofwater，alsoanimportantmeasuretoalleviatesupplyanddemandantmomyofthewaterresourcesatpresent，IamengagedinsuppliedwatertheprofessiontOworkdecade，meetingalotofproblems，accumulatingcertainexperience，butstillneedtocombinewiththeleakingreasoninTEDAand啪erperfecttheleakagecontrolmeasure，tOattaintolowertheleakagerate，economizetheresourcesofwater，raisetheeconomicperformanceoftheenterprise．Thearticlemay一3． contributetotheleakagecontr01．Keywords：watersupplynetworks；leakageanalysis；leakagecontrol；thetechniqueofleakagedetecting．4， 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导9il]指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨壅盎生或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。、学位论文作者签名：签字同期：名_净≥·月rFl学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解：苤鲞盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。特授权墨鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。，(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)靴敝艏戤：嘲签字同期：劲7年乙’月彭同导师签名：＼．刮，一—、签字同期：0／年2-月，-、穆同一r 第一章绪论1．1水资源现状及供水漏损概述1．1．1水资源现状1．1．1．1水资源概念及水资源性质联合国教科文组织认为：水资源是指可利用或有可能被利用的水源，这个水源应具有足够的数量和可用的质量，并能够在某一地点为了满足某种用途而可被利用。水资源包含水量与水质两个方面，是人类生产、生活及生命生存不可代替的自然资源和环境资源，在一定的经济技术条件下能够为社会直接利用或待利用，参与自然界水量循环。水是人类生存与发展的生命线，没有水就没有人类的一切。水是可再生的，也是有限的，是不可代替的自然资源。随着人类社会经济不断发展与进步，水越来越成为宝贵的战略资源。水资源具有以下性质和作用：富有性和稀缺性并存，且在一定条件下互相转化，不可替代性；用途的广泛性，具有可恢复性。1．1．1．2我国水资源状况我同水资源¨1总量较大，但人均占有量、平均降水深度却较小。中同是～个干旱缺水严重的国家。淡水资源总是为28000亿立方米，占全球水资源的6％，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第网位，但人均只有2300立方米，仅为世界平均水平的1／4、美国的1／6，在世界上名列110位，是拿球人均水资源最贫乏的同家之一，手I|除难以利_Hj的洪水泽流和散布在偏远地区的地下水资源后， 第一章绪论现实可利用的淡水资源量则更少，仅为11000亿立方米左右，人均可利用水资源量约为900立方米，并且其分布极不均衡。到20世纪末，全国600多座城市中，400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市110个，全国城市缺水总量为60亿立方米。据监测，多数城市地下水受到一定程度的点状和面状污染，且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对中国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响，而且还严重地威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。据预测，2030年中国人口将达到16亿，届时人均水资源量仅有1750立方米。在充分考虑节水情况下，预计用水总量为7000亿至8000亿立方米，要求供水能力比现在增长1300亿至2300亿立方米，全国实际可利用水资源量接近合理利用水量上限，水资源开发难度极大。这些统计数据均说明，从总量上看，我国水资源还相对比较丰富，属于丰水国。但我国的人口基数和面积基数大，人均和单位面积上的水资源量均较小。如果按照这一参数比较，我国仍属于贫水国家。1．1．2供水管网漏损率概述1．1．2．1供水量与产销差率过去，衡量管网漏损控制水平的主要指标是产销差率瞳1。产销差率是供水总量减售水总量之差与供水总量的比例。供水总量是指所有出厂水水量总和，售水总量指所有用户水表上记录的水景之和。用公式表示为：G=(Q1--Q2)／Q1X100％(1一1)式中：卜产销差率(％)；Q1一供水总量(m3)；Q2一售水总量(m3)。产销差率又称为未计水=晕=差率。供水总量减售水总晕之差又称为未计水量，它包括管道漏水量(含管道爆破)、水表计量误差、授权用水(消防、管道冲洗等)和未授权用水(非法用水)。据有关资料统计，在未计水量巾，主要是管网漏损水量。占60％以上。其次2 第一章绪论是水表的计量误差水量，授权用水和未授权用水也占有一定比例。漏损的组成可参照国际水协关于供水系统水漏损的标准定义及水量平衡表，见表卜l。表卜1嗣际水协(IWh)关于供水系统水漏损的标准定义及水量平衡表水司外售水量计量售水量售水量水司系统有效未计量售水量卖净水自身供水量免费供计量免费供水量水源水量未计量免费供水量系统供水帐面漏非法用水(偷盗、欺诈)总量水司自水量表计量误差．产销差水司身系统系统输水管及干管漏水量水量管网漏外调供水漏水量水池／水塔等渗漏及水量、物理水源溢流漏水量进户管漏失量1．1．2．2漏损率与产销差率建设部于2002年制订了《城市供水管网漏损控制及评定标准》(以下简称《标准》)，据此标准，今后衡量管网漏损状态将用“漏损率"和“单位管长漏水量”二个主要指标。漏损率可以衡量企业的生产有效率，并用于企业的前后对比。漏损率是管网漏水量与供水总量之比，管网漏水量是供水总量与有效供水量之差，有效供水量是指水厂将水供m厂外后，各类用户实际使用到的水量，包括收费的(即售水量)和不收费的(即免费供水量)。免费供水量(授权用水)是指实际供应并服务于社会而又不收取水费的水量，如消防及管道排污的水量。漏损率口3一般都以年漏损率来统计。用公式表示为：Ra=(Q川ae)／Qax100％(1-2)Qae=Q2+Qf(1-3)式中：Ra一管网年漏损率(％)；Qa一年供水最(m3)，即年出厂水总最；Qae一年有效供水量(m3)，即年水表计量总量；3 第一章绪论Qf．免费供水量(m3)，即所有授权的用水总量；从式(1-1)和式(1-2)可知，年有效供水量大于售水量，即产销差率一定是大于年漏损率。这就是产销差率与漏损率之间的关系。由于在实际工作中，还很难正确统计出免费供水量，即使能统计，对企业来说都是一样，影响经济效益。而售水量则易于统计，因此，目前供水企业还常用产销差率代替漏损率进行统计。不管是产销差率还是漏损率指标，都没有包括管网的特征，更合理的漏损指标应该是单位管长漏水量。它可以横向比较漏损控制的水平。1．2国内外漏损概况1．2．1国外漏损控制概况由于水资源的有限性和紧缺性，世界各国尤其是发达国家非常重视节水和漏水控制工作，很早就开展了漏损控制技术与设备的研究与开发，成立相关的学术机构，在长期工程实践中取得了良好的效果。美国水研究中心(wRC)专门发表报告，论述漏水控制工作的内容、方法和对策[4]；美国水协会(AwwA)在1976年就成立了检漏专业委员会；日本水道协会(JWWA)，对漏损控制进行了专题的研究，且很重视检漏仪器设备的研制开发与生产。上世纪80年代初，美、英、法、德、日相继研制成功了检漏仪，随着科技的发展，产品不断更新，相继推出数字式的检漏仪、多探头相关仪、区域漏水监测仪等，大大提高了检漏的可靠性和准确性。发达国家对管网漏损十分重视。根据供水管网漏水与供水设施的规模、管道老化程度和漏损现状，进行长期规划，提出漏损控制目标，采取技术措施分步实施。如英同，是城市现代化建设最早的同家之～，管线埋设历史已有200年，漏损十分严重，英同规定漏损率控制在7％，为达到这一标准，加强漏水调查和管网的更新改造，经过20年的努力，管网漏损已由29．5％降到18．7％；口本把供水有效率定为90％，1972年日本东京和大阪两市的漏损率存30％左右，经过努力，现在已控制在8％以内，美国已控制在8％以下。表】一2为。一些同家的漏损率情况，表卜3为亚洲⋯些城市及地区的漏损情况，4 第一章绪论表卜4为一些国家或地区的单位管长漏水量统计。由表可见，一是经济发达国家供水管网漏损率较低，而不发达国家较高；二是亚洲国家的漏损率相对较高。说明城市供水管网漏损率大小，与其经济实力、重视程度和技术水平密切相关。表1-2有关国家平均漏损率统计(％)国家英国匍訇才立陶宛瑞典捷克芬兰新西兰漏损率18．6915．315．1t4．61412lO．6同家意大利西班牙法同荷兰德国瑞士平均值漏损率10．59．69．56．34．913．27表卜3亚洲一些城市与地区漏损率统计(％)城市及地区大马尼拉雅加达科伦坡汉城吉隆坡曼谷漏损率40．639．932．229．425．921．7城市及地区胡志明市香港台湾东京澳门平均值漏损率28．720．318．99．88．423．44表卜4一些国家和地区的单位管长漏水量统计(m3／km·h)同家或地区泰国马来西亚。巴西香港新加坡两班牙单位管长漏水量2．31．2O．52．5O．3O．9国家或地区日本英围德国瑞士思人不U平均值单位管长漏水量l-00．6O．40．32．51．141．2．2国内漏损控制概况由于我国多数城Tl：『供水设施陈|R、管道埋设年久、技术水平提高缓慢及管理体制还存在较多问题等原因，使我国城市供水管网漏损率普遍较高，距《标准》规定的12％目标还有不少差距辑j。据建设部2004年提供的资料表明，通过对408个城市的统计，我国城市公共供水系统的管网漏损率平均达21．5％，年漏损鼍近1oo亿立方米。 第一章绪论近几年来，我国对城镇供水管道的漏损已普遍较为重视。不少城镇供水企业成立了专业的漏水控制部门或公司，配备了相关的检漏设备，建立了地下管线管理(GIS)系统№3，实现了动态管理；有的还在管线上安装了连续检测的区域漏水监测仪，建立了漏损控制的长效管理机制，漏损控制工作越来越规范，越来越有效。如武汉、深圳、大连、成都、南昌等水司都建立了漏水检测公司，开展长期的漏损检测工作；上海市北水司、合肥水司在管网上安装了常置漏水监测系统，提高了漏水检测的有效性。1．3本文的研究目的及内容1．3．1研究目的水是生命之源，是国民经济和社会可持续发展的基础条件。供水系统是城市市政管网的重要组成部分，属城市基础设施，它的维护、管理水平的高低直接影响到市民的日常生活、工厂企业的生产运转，也影响到供水企业的社会效益和经济效益。由于管道渗漏常年存在，漏失率居高不下，一直困扰着供水企业，这一现象已经与保护、合理利用和节约淡水资源的社会意识形态不相和谐，不仅损害了企业的经济效益，用水保障和用水安全也受到一定的威胁。漏损现象既熟悉又陌生，它的特殊之处就是存在于整个供水系统的各个环节，非常隐蔽，情况十分复杂。在过去相当长的时期内，都是处于被动挨打的状况，那里出了问题就到那里去解决。随着现代科技和社会文明的进步、利用和节约资源意识的逐渐提高，人们对漏损现象已经有了新的认识，也采取了一些先进的科技手段和管理措施，变过去的被动挨打为主动出击，已经取得了阶段性成果，但远远还没有达到国家城市供水漏损控制标准的要求，和发达国家还有很大差距。重视了控制而忽略了预防，只知现象不知其凶，治标不治本。降低高漏损已迫在眉睫，也是摆在供水企业面前的一大难题，任重而道远。6 第一章绪论1．3．2研究内容为了适应城市和供水企业发展的需要，本课题以研究管网漏损主要问题并分析其主要原因，提出有效可行的解决方法为指导思想，根据天津开发区供水的实际情况，进行了前期的走访和调研工作，由于时间紧迫，研究范围广，为了使课题重点更加突出，确定了本课题以分析管网漏损原因及综合管理对漏损的控制为主要研究内容，同时兼顾其他内容。对2002年以来天津开发区东区供水漏损资料，管网漏点开挖和管道施工现场的勘察记录资料进行了详细的整理统计。通过大量的数据资料和现场勘察资料，对当前供水漏损状况做了进一步分析，概括了供水漏损的主要原因，结合实际情况提出了具有参考性、可行性和易操作性的漏损预防和控制措施。希望能在今后的漏损控制方面起到一定的指导作用。 第二章天津开发区漏损现状第二章天津开发区漏损现状2．1天津开发区供水管网概况2．1．1供水管网现状天津开发区供水管网为环状管网系统，局部地段为树状与网状相结合。目前市政供水管网共294．12公里，管径DNl00～,1200咖，其中输水管线32公里，管径DNIOOO---DNl200mm。开发区现有配水管线262公里，管径DNl00"～DN600mm。供水压力最不利点为0．2Mpa。年供水总量4000多万m3，服务面积40平方公里，供水人口约20万。在装计量总水表2万多只。现役输配水管道材质种类较多，主要有普通钢管、球墨铸铁管、灰口铸铁管、PE管、镀锌钢管等。主干管多数为钢管、球墨铸铁管、玻璃钢管。配水管道情况比较复杂，包括了灰口铸铁管、球墨铸铁管、钢管等金属管和UPVC管等一些非金属管道。管线上的供水设施有阀门井(腰闸井、户闸井)、消防井、放气井、排污井。所用的阀门有蝶阀(DN>300)、闸阀(免维护闸阀)，消火栓分地上式、地下式。在泰丰工业区建有蓄水量为20000吨的事故加压站一座，在起步生活区建有蓄水量5000吨的事故加压站一座。以保证开发区的安全供水。2．1．2水源情况及发展方向泰达自来水系统经过近二十年的建设，目前已经形成了由原水输送和储存、净水厂、供水管网、加压站等组成的一整套完整的供水体系，可供给开发区东区、西区及保税区用户所需的生活饮用水。1995年建成了第一条引滦入区原水输水管线，管道直径DNl400mm，总长度51．24km，输水能力为15万m3／d，同期配套建成了储水能力20万m3的净水厂一期调节池。2001年建成了储水能力48万Ill3的水厂二期调节池，调节池总储水能力达到 第二章天津开发区漏损现状了68万m3，不仅大大提高了开发区引滦原水供应的安全可靠性，而且在工程中引入了生态治水的先进理念，使二期调节池及其周边环境得到了整体提升。1999年建成了开发区自来水净水厂二期工程，自来水供水能力达到了15万蠹{a。公司目前自来水供水能力达到了18万m3／d，其中公司水厂供水能力为15万m3／d，塘沽第五水厂向开发区供水指标为3万m3／d。为了适应今后开发区的发展，公司水厂三期工程已经展开，建成后日供水能力将达到30m3／d。2．2开发区漏损概况管道漏水现象几乎存在于整个供水管网的各个环节，不同口径和不同材质的管道发生漏水的具体情况和频率有所不同。下面对开发区2002年7月一2006年7年单位管长漏点记录资料进行了管径和材质的分类统计。表2-1管径漏点统计表管径<100100150200300500>600合计漏点数(个)201117106721142588723百分率(％)27．816．214．79．915．83．512．2100表2—2材质漏点统计表材质铸铁管钢管镀锌管球墨管水泥U-PVC其他合计漏点数(个)37748203372522ll723百分率(％)52．16．628．15．13．63．O1．51002．3漏损的种类与形式天津开发l基供水管道漏水点包括。r暗漏、明漏、爆管和一些．11j民通过热线上报的漏水情况”i。这些已经被发现的漏水点一定程度上反应了整个供水管网的9 第二章天津开发区漏损现状漏水现状。通过对2002年7月一2006年7月的漏点记录资料的收集和整理，在这几年内共查明723个漏点。产销差率在这几年内变化不大，基本都在14．5％上下浮动。表2—32002年一2006供水管网年产销差率1年份20022003200420052006平均1年漏损率(％)14．6314．8914．714．614．514．662．3．1管道系统漏水根据漏水发生的部位不同可以分为：管体漏水：管体老化锈蚀穿孔、管体爆破等；配件漏水：管道配件腐蚀破裂、配件爆破等；接头漏水：刚性接口渗漏、柔性接口胶圈的密封作用损坏、承插式接口脱落、接头破裂等。根据漏水起因的不同可以分为：老化腐蚀漏水、地基沉降漏水、施工破坏漏水和其他外力砸压漏水。根据漏水程度的不同可以分为：爆管漏水、一般漏水和浸渗漏水。根据漏水显隐的不同可以分为：明漏和暗漏。2．3．2调节构筑物漏水调节构筑物嵋1是为了满足用户供水需要而专门设置的供水设施，漏水情况相对简单，漏水形式只根据不同的构筑物进行分类：水池漏水：水池进出口管道及配件漏水；水池本身漏水。水塔漏水：水塔上下水管道及配件漏水；水塔蓄水箱漏水。水箱漏水：水箱进出口管道及配件漏水；水箱本身漏水。泵站漏水：泵站进出口管道及配件漏水。2．3．3管道附件漏水管道附件在整个管网系统中数量非常庞大，且漏水发生频率相对较高，千万不可忽视。(1)阀门漏水10 第二章天津开发区漏损现状阀门轴杆密封填料处漏水、冲洗排水阀关闭不严、通气阀失灵串水、预留阀门关闭不严。各种阀门漏水多体现为明漏、渗漏，有少量爆漏和一般漏水。(2)消防栓漏水消防栓关闭不严，消防栓漏水多体现为管体漏水，有少量的明漏、渗漏。(3)水表及配件漏水过滤网锈蚀、破裂漏水、法兰接口处漏水、水表漏水。2．3．4未计费耗水未计费用水包括了授权和未授权用水，未计费用水一般包括以下几个方面：(1)消防耗水一旦发生火灾时，相近消火栓敞开供水，这包括扑火用水及现场流失的水，耗水量是巨大的，无法记载它的耗水数量。此外，消防栓在平时亦是绿化用水、建筑工地以及“洗车游击队”的取水水源。(2)增、改管道用水‘供水管网逐年要敷设新管道、改造旧管道，发展新用水户，这些均要耗用大量的水。归纳起来包括以下几个方面：管道灌水试压、管道并网时，原管道停水放空的耗水；管道冲洗用水。(3)管网维护维修耗水管网运行过程中，应定期进行以下方面的排水：管网中较长树枝管末端的排水；管网中冲洗排水阀定期向河床排污放水；管网中消火栓定时排污放水；管网中通气阀维护时的排水：管网中老用户销户拆管、旧管拆除时的放空排水。(4)管道抢修耗水管道抢修前放空排水；当有些阀门关闭不严时，随着维修一直外漏的水：抢修后管道灌水、冲排耗水。(5)计量误差计量误差包括了大表用水过少和精度不够引起的小流量误差、对表的周检不及时造成的水表本身计量误差增大以及坏表、呆表等引起的不计量或少计量。(6)非法用水非法用水包括各种形式的偷盗水，如私接水表、擅自开启消防栓取水等。(7)其它耗水公共饮水；囚突发事件引起的向用户的免费供水；⋯些其他原因造成的减免用水。 第二章天津开发区漏损现状综上所述，漏水种类繁多，形式各异，但从漏水发生的范围来看，管道系统漏损和水表计量误差具有一定的普遍性和隐蔽性。据国内外有关资料统计，这两方面引起的漏损占总漏损量的70％以上嘲。所以要控制漏损，就要最大限度的控制好这两个方面引起的漏损，但其他因素也不可忽视。本课题着重对这两个方面的漏损原因进行详细的探讨。12 第三章管网漏损原因及分析供水管网是整个供水系统的主要组成部分，管道、管件及其一些附属设施都有发生漏水的可能，就是说漏水点存在于整个管网系统的各个环节和部位，所以引起管网漏损的原因体现了多而杂的特点，在过去相当一段时期里各水司对及时发现漏点、控制漏损都觉得束手无策。通过对近年来的漏损统计资料分析来看，管网漏损的主要原因为管材及配件质量、管道施工安装质量、管道老化腐蚀、调结构物的漏损、季节和不同时段的影响5个方面。表3—12002年一2006漏水原因统计寨管材接头施工防腐水压温度其他合计项目＼不佳过高低原因漏水点22514710355699628723百分比％31．1220。3314。247．69。5413．273．87100其他原因包括：交通负载，水锤破坏其他工程施工对供水管线造成的外力破坏，自然灾害等。3．1管材及配件质量3．1．1易爆破漏损的管材管道爆漏现象单从管材材质来说，不同材质的管道因使片l的材料和内部结构不同，决定了管道的性能和质景，往往性能和质最好的管道发生漏损的几率要小，反之则大。因为各种材质的管道使用长度相差较大，单从表2-2不同材质管道的漏点数，只能说明漏水点对材质的分布情况，但无法判断哪种材质的管道更易发生漏水。所以有必要引入漏水发生率㈨(漏点个数／lOkm)，即不同材质管道的单位长漏点数。通过对天津开发区自来水公司2002年7月一2005年7月不同材质管道的年单位长漏点数统计，得到表3-]的情况：13 第三章管网漏损原因及分析表3-1不同材质管道的漏水发生率材质水泥管钢管铸铁管球墨铸铁塑料管漏水发生率(个／lOkm)1．152．984．540．5O．4从表3-1可以看出，水泥管、铸铁管和钢管(主要是镀锌钢管)发生漏水的频率都相当高，也反应了漏水与材质的关系，下面就现有输配水管道根据管材的不同做具体分析。(1)水泥管水泥管因原料可就地取材，价格便宜，曾一度大量使用。目前许多城市仍然在使用水泥管，天津开发区建区仅20多年，极少使用，水泥管基本上都是95年以前铺设的，也就是说使用都在10年以上。水泥管承压能力低；脆性大；抗冲击能力差[1¨；使用寿命短，一般都在20年以下；在负压状态下易于老化；管道连接采用刚性接口。从漏水记录资料中可以看到水泥管漏水占相当数量，主要体现在管体破裂；接头脱落或爆裂。(2)镀锌钢管大多数进户管道都是2000年以前铺设的镀锌钢管，大约有上百公里。镀锌钢管口径小、管擘薄，只有管外镀了不到一毫米的防腐锌，管内擘更差，甚至没有做任何防腐处理，在运输、安装等过程中，’很容易造成外部镀锌层脱落；埋设在地下或暴露在空气中，有的甚至长时间浸泡在酸性或碱性污水里：同时由于自来水含有少量余氯，呈弱酸性，在这种情况下，管道内极易受到腐蚀，使用3—5年管体就腐蚀穿孔；丝口腐烂断裂。从近年来的漏损资料来看，镀锌管漏水点数占所有漏点数的25％左右，这一数据也证明了镀锌管是一种极易发生漏水的管材。(3)灰口铸铁管灰口铸铁管的构造是碳在铁中成片状存在，削弱了它的强度，造成应力集中，另外铸铁含P、S较高，易产生热脆性。因而在使用过程中出现开裂现象，微细裂缝逐步扩张因而产生漏水。另外传统的灰口铸铁管的接口是刚性接口，用麻筋石棉水泥打口，也有用膨胀水泥封口的。这些接口由于是刚性接口，二旦管道基础出现轻微下沉，封口马上就会出现漏水。从管网维修统计数据看，大部分的铸铁管漏水是接口处承接头脱落或爆裂造成的。(4)钢管14 第三章管网漏损原因及分析钢管有无缝钢管和焊接钢管，在开发区大多数为焊接钢管，有普通焊接和钢板卷焊两种。钢管耐压性好、强度大、韧性强，但易腐蚀，常在高压长距离输水、特殊环境下使用，比如桥管、过河管等，接头多采用直接焊接方式连接。从漏损统计资料来看，钢管漏水发生情况比较多，主要表现为焊接口锈蚀脱落或破裂和管体腐蚀穿孔。3．1．2易损坏脱节漏水的管道附、配件管件漏水n21除了跟管道相似的情况以外，主要是因为管件自身的质量原因造成的，近年来漏损资料显示，有三种管道附、配件发生漏水的频率最高，阀门、马鞍和消防栓。(1)阀门漏水是最普遍的，阀杆周围密封不严、底座内部凹槽堆积物腐蚀、法兰连接处密封件脱落等，都引起不同程度的漏水。一些排气、排污阀关闭不严，经常发生跑冒现象。经过今年公司对阀门的整治后，目前漏水现象明显减少。(2)马鞍数量虽然不多，但漏水现象比较普遍。固定螺丝松动或脱落；密封垫年久老化；腐蚀破裂等都是马鞍漏水的主要原因。(3)消防栓管道附件中漏水最多的就属消防栓了。因锈蚀关闭不严引起的滴漏；外界施工破坏和车辆撞击造成的断裂漏水等。3．2施工安装原因管道的施工与安装质量直接关系到管道的漏损，外界施工对管道的破坏n31也是不忍忽视的一个重要因素。根据管道漏损资料和管道安装现场记录资料统计，主要表现在以下几个方面。3．2．1管道基础开发区地区地基属于软土结构，天然含水量大、可压缩性高、承载能力低(4～6T／m2)，当软地基压缩沉降、或管体卜部受覆土、车辆荷载及土体侧向位移时，产生纵向弯曲，导致管道失稳，存接口、腐蚀点等最薄弱处产生破裂 第三章管网漏损原因及分析而漏水。特别是在过河桥管的桥路连接处，因为路面跟桥之间形成了不同沉降，并且沉降差逐渐加大，在桥路过度处，管道受到径向反力作用，造成了管道接口或直接使管道断裂漏水。此外，在有局部坚石相接触处，由于没有转移掉石块和处理好基础垫层，当管道或管道周围环境受到外力挤压时，集中受力，从而引起管道发生破裂，甚至直接造成管道断裂。从漏点开挖现场发现，大部分管道没有铺沙垫层；该做支墩加固的部位没有做支墩；甚至有的管道是悬空的；但有的却被大石块包围。在施工现场发现有部分管段地基处理没有达到夯实、整平等基本要求。3．2．2接口施工质量无论那种材质和口径的管道，接口都是漏水的主要部位，除了上述提到的接口本身的刚性和地基原因外，施工质量也是不可忽视的因素。接头焊接不好，留有沙眼，没有防腐处理，易腐蚀漏水；丝口、法兰密封不严，时间一久就造成滴漏；套接头太浅，若管道稍有轴向位移时，就出现接头脱落漏水；套接头过深，当管道发生径向偏移时，因管头没有活动空间，作用力转移至接头处，引起大小头破裂漏水；在管道安装末梢跟别的管连接处，因工作需要而留下的空间，没有按要求回填，地基不实，管底有较大空隙，当路面铺设时，由于在压路机等重型机械的砸压下，管道接头处极易受到破坏。从以前的漏水统计资料来看，有20．33的漏点发生在各种各样的接头处。3．2．3理深与外荷载管道的埋深受气候、铺设环境、管道口径等因素的影响，例如过路管要比其他路段深，大口径比小口径深。然而实际有的情况并非如此，一些是由于道路改造和拆迁等原因，使原本在绿化带或人行道下的管道变到了马路下面，合理的埋深也随之不合理了；有些管道则没有按照设计深度安装。那么管道的埋深究竟跟漏水有什么关系呢¨引?表3-2为对2005年12月份到2006年3月份的漏点资料中有关漏点数与管道埋深、所处道路交叉口的统计分析。16 第三章管网漏损原因及分析表3—2管道漏水与埋深和外荷载的关系埋深(cm)30及以下30．一7070．一100100以上合计点数392317百分比(％)17．652．911．817．7100道路交叉口漏点数4百分比(％)19．04从表3-2不难看出，70．5％的漏点都发生在埋深70cm之内的管道上；所以管道安装过浅也是造成漏损的一个原因。19．04％的漏点发生在道路交叉口。说明在外界物砸压或者荷载过大时，造成路面沉降，并且这种沉降成不规则分布，从而使地下管道受力不均匀，在管道连接处或者腐蚀等薄弱环节容易产生漏水；当管道周围有尖石块时，在重压的作用下，石块对管道的破坏将进一步加剧，易导致脆性较强的管道破裂，韧性较好的管道变形，为以后管道漏水埋下了祸根。3．2．4交叉施工交叉施工是非常普遍而又棘手的现象，除了一些历史因素外，就其原因主要还是市政规划和一些单位的设计存在不合理的地方。使原本可以单独分开的管线，变得纵横交错：本可同时施工铺设的管线，却出现我埋你挖、你埋我挖的现象。轻则破坏管道地基和周围环境，甚者管道被挖破、挖断，虽然在竣工前都得以修复，但给部分管道的安全还是留下了永久的隐患。3．2．5报废管道及设施继续供水管道及供水设施的报废一般是因为老化、道路改造、居住区拆迁、屋顶水箱取消、一户一表改造以及管道更新等原因，使得原来安装的管道和设施不再使用，理应及时截断供水。但实际情况是报废管道继续供水的现象非常普遍，形成了管理和维修上的盲区，天长日久，漏水现象不可避免。一户一表改造后存在大量的报废管道、水表没有彻底割断和拆除，继续通水，一部分管道末梢的堵头处都有不同程度的漏渗水现象。如果报废管道内有不流动的水，时间一久水质变差，对管道的腐蚀作用吏大，将给今后的漏水控制留下很大隐患。17 第三章管网漏损原因及分析3．3管道腐蚀与结垢的影响水厂出水含有某些无机物及微生物n射，水在管网内流动时，有些水中化合物会分解，水和管内壁的材质亦会发生化学作用，水中残存的细菌还可再繁殖，加之管网受到外来的二次污染，管网水质发生变化，引起诸多问题。水在管网流动的过程中，往往形成管内腐蚀、沉淀及结垢的情况，结垢层的厚度和管道材质、内衬状况、管道输配水的年数(管龄)有关，随着时间的延续，管道有效截面积的缩小，直接影响管道的输配水能力。这些结垢层又是细菌孳生的场所，形成“生物膜"，国内学者称“生长环"n钔，直接威胁着饮用水的安全。形成管内结垢层的原因，归纳起来有以下五个方面。(1)水对金属管道内壁腐蚀形成的结垢；(2)水中碳酸钙(镁)沉淀形成的水垢；(3)水中含铁量过高所引起的管道堵塞：(4)管道内的生物性堵塞；(5)水中悬浮物沉淀。以上五个方面有些往往又同时发生，形成不同形态的结垢与沉淀。如环向瘤状沉积物、底部连续沉积物、底部与环向瘤状混合沉积物、不均匀连续沉积物、均匀环向沉积物、底部瘤状沉积物。腐蚀主要是对金属管道(钢管、铸铁管、镀锌管等)来说的；结垢对所有管材都存在，区别在容易结垢与不容易结垢及结垢多少问题。腐蚀会使管道变薄，穿孔而漏水，有时候会产生爆管而大面积漏水，造成大量水量损失。水垢是细菌微生物的避风港，在有有机物营养物质条件下，会繁殖生长，进而产生微生物腐蚀，同样会产生穿孔或爆管，因此腐蚀是产生管道漏水的原因之一。 一蔓三兰兰旦塑堡坚堕丝坌堑图31洞庭路DN300铸铁管腐蚀结垢31水对金属管道内壁腐蚀形成的结垢金属被水浸蚀，对金属而言呈现腐蚀现象。铁管受腐蚀，产生铁锈的机理有如下几种论点：(1)氧化理论由于水中碳酸作用．铁变成碳酸亚铁，接着再被水中的氧所氧化，成为氢氧化铁。4FeCm+6Hw0+04Fe(OH)，+4C0(3一1)(32)(2)过氧化理论铁首先和水合成为氢氧化亚铁．这时产生的氢和水中的氧化合生成双氧水尔后氢氧化亚铁和双氧水化舍生成氢氧化铁。Fe+2H20一Fe(OH)2十H：H：+如一H20：3—3)3-4)(3)电化学理论电化学腐蚀足堆基本及最常见的一种腐蚀。电化学的腐蚀过程也就是一个原lb池的上作j』程。如通常所见的电路一样．必须具备阳极、阴极、内电路和外屯路·外电路州以是阳极和I{l】极的连接．内电路町以拦阳极和明极接触的J乜 第三章管网漏损原因及分析解质溶液。下列三种情况均可产生电化学腐蚀：l、不同金属相互接触：2、金属内部组成的不均匀或金属表面液体浓度有差异；3、金属表面不均匀。对于金属管来说，水作为一种电解液，具有明显的电化学性质，而金属本身含有较多杂质，金属与杂质之间存在电位差，在水介质中形成了无数微腐蚀电池，在金属表面某一部位，因铁被腐蚀成离子进入水中成为阳极，所释放出的电子(e-)传递到金属表面的另一部分而形成阴极，就形成了电化学电池，腐蚀便会发生，当水中存在足够的溶解氧时，腐蚀会不断地继续下去。金属管的腐蚀过程与所接触的水的温度和水质有关，特别是与水的pH值的关系更为密切，有时也与所受压力有关。(4)酸、碱腐蚀水的酸度是水中给出质子的总量；水的碱度是水中接受质子物质的总量。酸度和碱度都是水的一种综合特性的度量，只有当水中的化学成分已知时，才能解释为具体的物质。生活饮用水规定的pH值为6．5,-．-8．5，规定此值范围一是为了人体健康，二是不使供水系统设备、管道等受到严重腐蚀。酸度包括强无机酸(如HN03、HCL、H2S04等)，弱酸(如碳酸、醋酸、单宁酸等)和水解盐(如硫酸亚铁、硫酸铝等)。酸不仅有腐蚀性，而且对化学反应速率、化学物品的形态和生物过程等有影响。酸度测定可反映水质的变化情况。测定的酸度数值大小与所有指示剂和滴定终止的pH值有关。常用mg／L(以Cat03计)表示。生活饮用水中除水厂净化处理中投加的混凝剂硫酸亚铁(FeS04)、硫酸铝(A12(S04)3)等水解盐之外，主要存在的是弱酸碳酸(H2C03)。碳酸按碳酸平衡一级离解、二级离解的反应生成C032-，C032-在水中的反应为：C032一+H20=20H+C02f(3-5)生成了OH一碱度，成为碱度腐蚀。碱度包括水中重碳酸盐碱度(HCO。。)、碳酸盐碱度(C01)和氢氧化物碱度(OH)。水中HCO[、C032一、O盯三种离子的总和称为总碱度。一般天然水中只含有HCO[碱度，碱性强的水中才会有C0。2。、oH一两种碱度。水中碱度用mg／L(以CaCO。计)表示。但弱碱HCO；根据碳酸平衡和式(3-5)反应，生成强碱O}r，造成对铁的腐蚀为：Fe3++30}r—Fe(OH)。l(3—6)腐蚀的结果仍产生铁锈和使腐蚀处管壁变薄而穿孔漏水。20 第三章管网漏损原因及分析3．3．2水中碳酸钙(镁)沉淀形成的水垢管道内由水中悬浮物及颗粒物质沉淀形成的称为泥；由腐蚀引起称铁锈：钙、镁引起的称钙垢，总称为水垢。使管道凹凸不平。不仅增加阻力，更成为细菌繁殖的场所。无论是地面水还是地下水，水中均含有钙(ca2+)、镁(M92+)离子，不同的是地下水中含量多些，地面水中相对少些。根据假想化合物的组合，主要为暂时硬度Ca(HCO。)：及Mg(HCO。)。。CaCl。、MgCl：、CaSO。、MgS04等永久硬度很少。可能还有Fe(HCO。)。、NaHC03。因水中存在碳酸H。C03及重碳酸根HCO；，按碳酸平衡结果均会产生OH-，则就会与镁、钙离子及铁离子产生沉淀物：Caz++HC03-+OI-I--．-CaC03l+2H20(3-7)M92++20}r—+Mg(OH)2I(3-8)Fe3++30盯--*Fe(0H)3I(3-9)主要是产生CaCO。及Mg(0H)：沉淀，在给水管内形成水垢。初次少量沉积物会形成保护膜，能防止管道腐蚀。但CaC03及Mg(0H)：沉淀在不断地进行和积累，而且很不均匀，形成凹凸不平的结垢层。这样不仅缩小了过水断面积，增加了水流阻力，增加了能耗，而且成为细菌、微生物隐蔽和繁殖滋生的场所。因细菌在水垢的缝隙中，水中余氯不易杀死它们，遇到有氧有机物时，就生长繁殖，引起生物腐蚀。微生物腐蚀理论上可分为厌氧腐蚀和需氧腐蚀两类。在空气中或者自由氧中才能生长的细菌称为需氧菌，反之称为厌氧菌。厌氧腐蚀是由厌氧菌引起的，最典型的是硫酸盐还原菌的腐蚀作用，同时也是微生物腐蚀中研究得较清楚的内容。硫酸盐还原菌的腐蚀过程如下：在阳极部位发生铁的溶解：4Fe—-Fe2++3Fe2++8e一(3—10)阴极部位的反应较复杂，因阴极部位没有自由氧，阴极的去极化靠硫酸盐还原菌的氢化作用，反应为：2H：O一8}r+60H。+20H(3—11)8H++8e’一8H(3-12)‘8H++SO．12-一一—，4H!+S卜+禽皂晕(3-13)Fe2++S2一----FeS(3-I4)3Fe’+60盯一3Fe(OH)2(3—15)21 第三章管网漏损原因及分析反应式(3—13)为硫酸盐的还原反应，六价的硫还原为二价的硫，在还原过程中起到了去极化作用，细菌得到了生长的能量。腐蚀的生成物为FeS及Fe(OH)：。当水中有C0。时，S2。和Fe2+的反应为：$2-+2H!C03一H2S+2HC03(3-16)Fe2++H2S·—-FeS+2扩(3-17)反应式(3—16)和(3—17)代替了(3-14)，在反应过程中产生H：S。需氧微生物腐蚀的典型例子是与铁细菌有关的腐蚀现象。铁细菌是一种分布比较广的细菌，一般认为只有在含纯无几铁质的水里才会大量生长，而在有机物很多的水里，即使铁的含量相当高，也没有铁细菌，铁细菌吸取水中的二价铁离子，分泌出氢氧化铁，一般在微酸性水中发育最有利。铁细菌分泌的氢氧化铁可在管壁上形成铁瘤，铁瘤及管壁上的铁细菌可以引起充气差的腐蚀电池，在铁瘤及菌丛内部，由于缺乏溶解氧，往往又出现厌氧腐蚀。3。3．3水中含铁量过高所引起的管道堵塞作为给水的水源一般含有铁盐，生活饮用水的卫生标准中规定铁的最大允许浓度不超过0．3mg／L，当铁的含量过大时，应进行除铁处理，否则在管网中容易形成大量沉淀。水中的铁常以重碳酸铁、碳酸铁等形式存在，以重碳酸铁的形式存在时最不稳定，分解出二氧化碳，而生成的碳酸铁经水解成氢氧化亚铁。这种氢氧化亚铁经水中溶解氧的作用，转为絮状沉淀的氢氧化铁。它主要沉淀在管内底部，当管内水流速度较大时，上述沉淀就难以形成；反之，当管内水流速度较小时，就促进管内沉淀物的形成。3．3．4管道内的生物性堵塞铁细菌是一种特殊化的营养菌类，它依靠铁盐的氧化，以及在有机物含量极少的清洁水中，顺利地利用细菌本身生存过程中所产生的能而生存。这样，铁细菌附着在管内壁上后，在生存过程中能吸收亚铁盐和排出氢氧化铁，因而形成凸起物。由于铁细菌在生存期间能排出超过其本身体积499倍的氢氧化铁，所以有时能使水管过水截面严重的堵塞，并且这些凸起物是沿着管内壁四周生成的，不仅是管底面而己。大量的亚铁离子储存在铁细菌本身，而在细菌表面 第三章管网漏损原因及分析生成了氧化后的产物(三价铁的氢氧化合物)，它为棕色粘泥。它的反应过程是：4FeC03+6H20+02—4Fe(OH)3+4C02(3-2)硫酸盐还原菌是一种腐蚀性很强的厌气细菌，它常存在于管内壁上，在没有氧的条件下，在金属管道电化学腐蚀过程中主要在阴极起极化剂的作用，能把硫酸盐还原成硫化合物，这样就加快了管道的腐蚀结垢速度。据报道，在铁硫菌参与下的腐蚀速度会增大300--一500倍。任何一种细菌对pH值都有一定的适应性，通常细菌在中性和偏碱性介质中，生长最好。铁细菌和硫酸盐还原菌亦是如此，当pH在8．0时，它们的生长就受到抑制，pH值在8．4以上时基本不生长，试验表明pH在5．96"-"7．89范围内铁细菌生长；pH在5．96"--"8．35范围内硫酸盐还原菌生长。3．3．5水中悬浮物的沉淀水中悬浮物的沉淀n刀是形成沉渣的最简单过程，尽管多数给水管道所输送的水中悬浮物含量很少，可仍然有沉淀物形成，当深夜用水极少时刻，配水管道水流速度极小，乃至停流状态，为水中微粒自然沉降创造了条件。特别是直接向管网输送的井水，往往把井周围粉砂、细砂随水流带入管内，尤其是生物的集聚粘附性能，使这些悬浮无机物很容易在管道内沉淀于底部。然而当出厂水浊度长期保持在≤0．5NTU时，这样的沉淀应该是不严重的。以上五种情况引起的管内沉淀与结垢，因形成的条件和时间的差异，可分为坚硬性结垢和松软性沉淀。形成坚硬性结垢之原因主要是金属管道自身的腐蚀和生物性结垢，它为金属管道独有。松软性沉淀主要是水中的悬浮铁质及碳酸盐的沉淀，它在金属管道或非金属管道内都可能存在 第三章管网漏损原因及分析3．4调节构筑物的漏损原因3．4．1调节构筑物用来调节管网内流量和压力的构筑物，称为调节构筑物。根据不同的位置，实用的需要及容积的大小等，可分为水池、水塔和水箱等。水塔主要设在工矿企业及某些居住小区中，相对于水池来说，水塔内容积相对较小，故水塔主要起稳定压力作用，兼调节流量。居住小区内如设置水塔，则可取消屋顶水箱。水塔内的水量一般由浮球阀或水位继电器控制，浮球阀控制最高水位，当进水达到最高水位将要溢流时，球阀浮到最高，关闭进水管上阀门，停止进水，待水位降低时，阀门逐渐开启，到最低位时，进水阀开的最大；水位继电器与进水泵连接，由水泵控制水塔内水位。当水位达到设定的低水位时，水泵启动，水塔迸水。水池分为水厂内的清水池，城市管网中调节水量的蓄水池及高位水池等，水池多数用钢筋混凝土建筑，容积变化较大，小的约50m3，大的可达5000m3以上。水位由浮球通过水位尺显示。高位水池是通过重力流把水送到用户；其他水池均经水泵提升把水送到用水点，即压力流。水箱是设在多层建筑屋顶上供六层以上用户用水的调解构筑物。单只水箱容积小，一般在8～12m3之间，但水箱很普遍，量多调解容积大，如宁波有水箱10万只以上，调解容积达100万m3以上，而且目前还很难取消屋顶水箱。水箱水位一般由浮球阀控制，控制过程同水塔。上述调解构筑物一般均设有进水管、出水管、溢流管和放空排污管。3．4．2调节构筑物漏损原因(1)浮球失灵浮球失灵有两种情况：一是浮球老化破坏。球内进水浮不上来或不起浮球作用：二是浮球随水位上升而上浮，但阀关闭不严密，到设定高水位时，进水管上浮球阀始终关闭不紧。上述两种情况造成高水位时进水管继续进水，水位继续．匕升，卜升到溢流管处开始溢流，造成水晕的浪费和损失。而且溢流管通下水道，有时不易发现。凡采用浮球阀控制水位的调解构筑物，均有可能产生卜述情况。 第三章管网漏损原因及分析(2)水位继电器系统失灵水位继电器系统失灵主要有以下两种情况：一是水位继电器的停泵接触点失灵，待水位上升到设计高水位时水泵应主动停泵，但因高水位时继电器的停泵接触点失灵，无指令给水泵停泵，则水泵继续运转，水位继续升高，至溢流管溢流造成水量损失；另一种是线路系统出问题，水泵不能自动开泵和停泵，用手动操作，因无法知道水位高低，往往待溢流管出水口出流时再去停泵而造成水量损失。(3)进出水管爆管主要发生在四季分明地区的冬天，当气温下降到零度以下后，管内水温随之下降，特别是晚上，高位水池、水塔、水箱的进出水管内的水基本不流动，或流动非常缓慢，当水温在零度以下时易结冰，结冰使水的体积增大而造成管道破裂，待冰溶解后，进出水管大量泄水。这种情况每年冬季都会发生。3．5季节与不同用水时段造成的漏损3．5．1不同季节的漏损季节的变化所引起的直接变化就是气温。在北方地区，冬春气温较低，夏秋气温较高，最大温差可达40多度。季节的变化对管道漏损会产生一定的影响，下面对开发区2003年7月一2006年7月按季度对漏损情况进行统计分析，见表3—5。表3—5季节性漏水情况统计季度一季度二季度三季度四季度合计2003324577．2004363238481542005624037481872006433679漏点数(个)141108107141497百分率(％)28．3721．7321．5328．37100 第三章管网漏损原因及分析从上表各季度漏水点分布数据来看，冬春两季漏水点数占56．74％，高于夏秋的43．26％。管道在冬春季要比夏秋季产生漏水的情况多的原因：一方面是因为开发区供水水源是地表水，管内的水温会随着季节的变化而变化，管道本身也会随着温度变化而发生伸长与收缩，而在管壁上产生相应的应力，当天气变冷时，管道收缩，管道受轴向拉应力；当天气变暖时，管道膨胀，管道受轴向压应力。像普通铸铁管、硬性接口的配件抗拉强度要小于他们的抗压强度。因此，在同样的条件下，管道的受拉破坏要比受压破坏大得多。另一方面是因为在气温降至零度以下时，地表管道和一些埋深较浅的管道，在晚上用水很少或不用水的情况下，由于管道内水停止流动，这时管内水易结冰，体积增大，当扩张力大于管道的抗拉强度时，造成管道横向破裂。3．5．2不同用水时段的漏损这里所说的不同用水时段主要是指用水高峰时段和用水低谷时段。通常认为用水高峰时段一般集中在中午、傍晚；用水低谷时段在凌晨2点到6点。在不同时段，由于出厂水压基本恒定，在管道中水压可分为动压和静压，直管段只受静压的径向作用，弯管段在受到静压径向作用的同时有一部分动压分解到径向。在用水高峰时段，用户大量用水，管内的水压主要表现为动压，此时管道所受静压得以迅速释放，压降明显，管道所受径向拉应力随之减小；反之，在用水低谷时段，大量片j户停止用水，管内的水压主要表现为静压，接近供水压力，管道所受径向拉应力随之增加。所以在不同用水时段，管道处在不同的径向拉应力状态下。当水的扩张压力强度大于管道上一些诸如腐蚀点等薄弱管段的抗拉强度时，易引起管道穿孔或横向断裂。此外，根据流量、流速与管内水压的关系，用水量越大，用水流速随之增加，管道静压降低，漏水流速减小；反之，用水量越小，用水流速随之减小，管道静压增加，漏水流速加大。所以在漏点不改变的情况下，用水高峰时段，漏水量则减少；用水低谷时段，漏水量则增加。 第四章漏损控制对镱与措施漏损控制对策与措施4．1建立检漏队伍加强漏损普查4．1。1常用的检漏方法目前，国内外控制管网漏损[18]的方法主要有被动检漏法、音听检漏法、雷达测漏法、区域装表法、区域测漏法等，这些方法各有优点，相关资料和书籍多有介绍，本文只是将目前运用较为成功的和有发展前途的几种方法和技术作一些介绍。4．1．1．1漏损控制技术(1)区域测漏法在生活小区或日夜连续用水户较少地区，测漏时除小区进水总表(此时作测漏表用)外，关闭所有连通该区的阀门，测漏在深夜用水最少时测定一定时间，·其最低流量(扣除连续用水户用水量)大致就是该区的漏损量，如漏损量未超过允许漏损值，则表示该区基本上无漏水或漏水很少，如超过允许值，则关闭部分阀门，缩小测漏地区，再比较缩小地区后的最低流量，如果差距较大，则说明该段管道有漏水。区域测漏法又可分为直接区域测漏与间接区域测漏，直接区域测漏法就是在测定时除了关闭所有进入该区的闸门(不包括测漏表)外，并关闭所有用户水表前的进水闸门，这样测得的流量就是此时该区内管道的漏水量；间接区域测漏法就是在测定时关闭所有进入该区的闸门(不包括测漏表)，原则上不关闭用户的进水闸门，这时测得的流量为管网漏水量和用户的最小用水量，通过分析，估算出用户夜间最小流量，从而得m该区漏水鼍。这两种测漏方法，统称“水平衡测试”法。这一方法在实际中较常片j，准确性较高，但操作起来较复杂而繁琐。(2)区域声音检测法区域声音检测法足利用声音舱测。仪器对某一供水区域的管道进行监听， 第四章漏损控制对策与措施并自动记录监听的声音结果，然后在电脑上分析监听结果，确定漏水点的大致位置。监测仪的工作原理为，首先选定所要监听的区域及监测时间，然后用该仪器所提供可编程功能对声音监测编写程序。内容包括，在某月某日某时某分开始监测，时间选定在外界干扰最少的夜间，监测器的放置位置为选定的区域内的管道上，监测器放置的个数，根据被测区域的大小而定，(监测仪的监听半径200--300m)。监测器在事先编写的时间内自动进行监测工作，并记录下所选定时段的声音监测值，然后利用计算机对任何时间的监测情况进行重放分析，通过对噪声场强级及场强级宽度累计时段叠合的二维及三维图的分析，来判断监听范围内是否有漏点存在。(1)听音棒听音棒的使用历史较长，俗称“听漏器”。其构造是在棒的一端带有振动板而没有电动增幅的一种“听音棒”，使用方法简便，将听音棒的一端置于水表或水管、阀门上，通过棒传来的声音使振动板共振，用耳朵捕捉，判别漏水的有无。听漏棒分木棒和金属棒两种。木棒直径较粗，不便钻孔触管听漏，加之听音较小，贴耳感觉不好，目前已较少使用；金属棒借助振动板可将声音放大数倍，使用灵活，便于钻孔听音，长度可调整，至今仍为广大检漏人员所广泛使用。(2)漏水探测仪探测仪由耳机、放大器、滤波器、拾音器(探头)组成。它具有选择接受各种不同频率声音，捕捉放大漏水声的能力，其原理是将探头置于地面、消火栓、管道上(包括其附属设施)把漏水点发出的漏水振动音，通过主机将信号增幅传上耳机依然是用耳朵捕捉；也可根据指针所示幅值的大小来显示漏水的有无。该议器因车辆、行人、机械等噪音干扰，所以多在深夜外界干扰较少的情况下使用，并且探测仪的使用同听漏棒一样，都要求有相当的实践经验。新一代漏水探测仪将增加声波分析，抗干扰的能力，成为地下管网漏水探测的主导工具之一。(3)相关仪相关仪是通过装设在泄漏管线两端的传感器接受漏水所产生的连续的不规则振动音，根据两传感器间的距离、声音到达的时间差、振动音传播速度等数据进行相关计算，求得漏水点的位置。相关仪的运用具有以下优点：①在困难环境中的作业能力较强，如大口径管道，嗓音充斥，深度埋设的管线等都可进行作业；②比一般的音响探测法灵敏度高；⑨在单一的调查中可以发现数个泄漏；④容易操作，不须过于依赖操作者的技巧。操作中也有一些限制：适用于寻找疑难漏水点，而不适用于巡查漏水；对被查管道存有效检漏长度内两端要 第四章漏损控制对策与措施有外露的水管和附件，若没有则要定位钻孔，将钢钎接触管线并将传感器放置在钢钎上。对于环状断裂并错位的漏水不容易检出。相关仪价格较贵，国内引进数量不多，应用还不够广泛，武汉水司引进并成功使用，使检漏税工作朝着现代化进了一大步。国外在成功开发管道传声相关仪后，90年代初，又研制了水传声相关检漏仪，其性能优于普通相关仪，但目前国内未见，仅是从国外有关资料略知一二。(4)探地雷达探地雷达是最新的也是最有发展前途的检漏仪器，它利用发射电磁波的反向收集，对地下管线进行测定，可以精确地绘制出地下管线的横断面图，并可根据水管周围的现象判断是否有漏水。探地雷达所能收集的资料非常丰富，除可探测出地下供水管道、煤气管、下水道、电缆等位置及地下土壤情况，也可检测难以发现的管道泄漏，管道的不均匀沉降等资料；还能用于预防性的测量，发现隐患，提高漏损的控制水平。目前探地雷达已进入实用阶段，有实力的水司已着手这方面研究工作，以希能为检漏工作提供一种更为先进的实用方法。4．1．1．3管线定位技术地下管线定位n∞是检漏的重要环节，它贯穿检漏全过程。分为金属管线定位和菲金属道线定位。(1)金属管线定位运用电磁波探测金属管线定位技术，已相当成熟。通过感应法和接地法等手段，能够准确定出金属管线的平面位置和埋设深度。(2)非金属管线定位非金属管线的探测有音波方式、地震力方式等，但效果都不太理想，有条件水司可考虑引入探地雷达技术。4．1．1．4建立管网漏损预测模型针对供水管网爆漏现象。各地水司纷纷编制管网突发事件应急预案、建立管网漏损预测模型。例如：管网远程监测(SCADA监控)系统、神经网络技术。该方法为改变供水行业被动式的漏损管理模式，对管道漏损做到早预防、早解决提供了一个新的思路。(1)管网远程监测(SCADA监控)系统天津开发区自来水公司在33平方公里的管网区域内，结合长远发展规划共29 第四章漏损控制对策与措施设计了17个遥测点，‘5个遥控点。可以满足开发区供水管网自动监测及模型数据采集的需求。针对不同地域的不同要求分别设计了压力、流量、浊度、余氯等参数的采集和远程电动阀门控制。将这些数据适时传回公司供水生产调度中心供生产管理人员分析。更重要的是，实测的管网区间压力分布[20]数据还是制定在不影响供水质量情况下调整供水压力方案的重要依据。降低供水压力，或在不同供水区间，不同供水时段降低供水压力是目前国际上控制管网漏水损失的最有效方法。研究和实测资料表明：漏水量与管内压力的平方根成正比。举例来说，如果某一地区的供水压力能够在保障正常供水的情况下降低10％，则该地区的漏水率能有效地降低5-10％。(2)神经网络技术神经网络技术堙u是一种新型的、人工智能技术，在许多领域已得到广泛应用，如预测预报、优化计算、模型识别等。它在供水管网中的应用还是个新课题，但从神经网络的原理框架及模型构建上看，应用到供水管网上进行漏损控制是完全可行的。总的思路是根据漏损控制的特点，确定人工神经网络模型中的神经元，建立适合供水管网特点的人工神经网络模型，训练神经样本，输入实际资料，进行漏损分析，并根据分析结果，自动寻求最优漏损控制措施及对策，属主动检漏法，减少查漏的盲目性，提高检漏的准确性，武汉水司正着手这方面的研究。4．1．2综合管理、多策并举降低漏损■●4．1：2．1注重检漏队伍的建设与管理我公司检漏队伍从95年开始由兼职变为专职。目前，基本采用巡视管线、收集疑点、实地检漏的方法开展工作。人员上分为巡视明漏、暗漏定位两部分。巡视明漏发现疑点的任务主要由临时员工完成，每人责任区6．5平方公里，五位员工平均年龄50多岁，事业心、责任心、自我管理意识较强，一年四季，早出晚归，兢兢业业，任劳任怨，勤奋工作。暗漏定位由四名经过培训，有一定专业技术知识的员工担任。我们对检测人员实行分片承包责任制，实行以工作效果为主，实际工作罱为辅的考核办法，要求检渊人员每天都有巡检记录。巡检记录实行每日一报，发现疑点集体出动，集思广义及时会诊。对查暗漏人员每月有量化指标考核，每天规定阀栓听音的具体数量。责任区巡查周期一年两次，定期互换责任区。在报修程序．上，通过加强管理，缩短信息反馈的时间， 第四章漏损控制对策与措施尽量减少报修周期与环节。同时对小漏不忽视，抢修强调及时率，做到小修不过夜，抢修连续干。通过查漏、抢修、维修几个环节紧密衔接对降低水损起到了积极作用。为了保证检漏工作的有效性和连续性，加强漏水调查的基础性资料统计，我们建立了一套必要的检漏原始记录统计台帐。原始台帐内容包括：漏水日期、地点、口径、管道材质、接口形式、管线埋深、漏水原因、形式、修漏方法，大漏水点要有照片并做文字说明。因为，漏点经修复后一般有一个3～5年的复发周期，通过查找原始漏点的有关记录以利于分析判断和确定漏点的位置，同时可以根据原漏点的复发周期定期进行针对性地复查。．4．1．2．2依靠科技进步，保证漏损控制检漏工作的实施不仅要有高素质的检漏人员和科学的管理手段，还要有先进的检漏设备做保证。为此，我公司几年来加大技术资金的投入，不断提高硬件技术含量，先后购置和安装不同性能、不同用途、目前世界较先进的仪器设备十多种，使整个仪器设备的能力达到系列化，在用途方面达到了配套化和完整性，从而丰富了探测的方法和手段，为进一步提高探测的水平与准确性打下良好的基础。我们从2000年开始用了一年时间建成管网遥测遥信系统，该系统有独特的数据传输功能及图形报表，故障检测等动态功能。通过分布全区的各个采集点，收集其管网流量、压力等各种运行数据，再进行分析、对比研究后完成对区域泄漏的判定。从而对对全区总体流量有个总的控制。我公司其它主要探测设备有：，德国FAST公司产100—5相关仪1台MDl00电子听漏仪l台德国SFBA公司产GPL一99泄漏噪声自动记录仪1台880B寻闸器1台英国雷迪多探头相关仪l台多功能相关仪CorreluxPl1台美国产M75管线定位仪1‘台日本产富士HG一10检漏仪1台国产超声波流量计2台这些设备购置后，经厂家及销售商的专业技术人员的短期培训和检漏工作中的不断探索，及时消化掌握其性能及特点，可根据不同漏水点、不同管材、不同地点环境分别灵活使用，同时可对同一漏水点使用不同仪器相互探测、相互复核，再根据实际经验确定漏水点。 第四章漏损控制对策与措施通过长期使用这些仪器设备，我们认为：有了先进设备，检漏人员还需掌握检漏工作实际经验和传统检漏方法，才能够熟练使用各种仪器设备，才能使检漏工作不断提高技术水平。4．1．2．3提高员工素质，抓好技术培训要做好检漏工作，员工的素质与技术水平是关键。泰达水司成立至今十周年，而我们的检漏队伍组建的时间较晚，且大部分员工以前没有从事过此项工作，作为这项专业性较强的工作，要想使之见成效，就要高起步快节奏。首先，从员工的选择上要求思想觉悟高，敬业精神强，有较高的文化程度，同时要有喜爱钻研检漏工作的兴趣，这样才可能在掌握传统检漏方法的同时具有操作先进现代化仪器的能力。现有的检漏队伍就是由两名党员和两名大本毕业生组成的。另一方面，抓好技术培训是提高检漏技术，做好检漏工作的关键环节。为此我们采取请进来和走出去的办法，．凡是全国水协、建设部每年召开的有关管网探测的各种培训班，我们都派人员参加。在日常工作中，聘请天津水司退休老师傅为我们搞传、帮、带，并在1998年协助天津水司成功地在开发区举办了一期管网探漏技术培训班。同时，加强与国内外专业漏水调查公司的联系，如国内金迪、囝外德同FAST公司，以便及时了解国内外探测新技术、新动向。通过几年来的培训和交流，技术人员除掌握阀栓昕音、路面听音的传统方法外，还在仪器设备的操作、维护、保养等方面有长足的进步，在给排水、．物探知识方面也有不同程度的提高。此外，我们在区域流量法、排水调查、水质化验排除、大管线两点流量差等测试方面进行了尝试，也积累了一定的经验。4．1．2．4积极参与管理，严把工程质量关●随着开发区建设的高速发展，各种管线密如蜘蛛网，可利用的地下空间较少。要埋设一条管线既要考虑它的安全性，又要考虑它的经济性，也就是说尽可能减少漏水的可能。为此，对管线工程项目进行前期介入，积极参与施工管理，新项目设计完有关部门实行会审，从管网设计、选材、施工方案提出我们的建议和意见，同时施工期间进行质量监督，这样从漏损的源头上严加管理，对控制漏损起到积极作用。(1)新管线设计时，要充分考虑所埋设路线的合理性和安全性；既要考虑地上情况对管线的影响，又要考虑相邻管线的影响。标高设计适当，大的输水管线建议加传声杆，以便运行后便于相关仪探测。对于地上负荷较大的过路管加 第四章漏损控制对策与措施保护层管套。在选材方面，选用强度、接口较好的球墨铸铁。对闸阀、消防栓接头管件等型号、质量的选择，也应提出自己的意见。(2)管线埋设的深浅标准进行严格监督。在施工中，路基不良要进行基础处理，夯实，管下石块、硬物必须清除干净，以避免施工后因应力集中造成管线断裂现象。大管径覆土要求密度适当，两侧回填均匀，覆土中不准有硬物，管线末端盲堵必须加固。(3)好管线的验收检查，尤其新管线的水压实验，必须加强严格监督管理，不能有丝毫马虎。同时，作好竣工资料的现场核实，发现错误及时加以更改，以提高资料的准确性。(4)前开发区的管网现状是灰口铸铁管占40％，UPVC管占10％，而且这些管网是在开发区建设初期铺设的。经过多年的漏水情况统计，开发区漏水大部分是由灰口铸铁管、UPVC管产生的，其漏点占总数的80％以上。为此，公司每年在大修技改的项目中，投入一定的资金，对年久质差的灰口铸铁管、塑料管逐步淘汰更新，以堵塞漏洞。4．1．2．5不断尝试新的测漏方法，丰富测漏手段，不断提高技术水平几年来，我们在使用阀栓听音法的基础上，先后实验过以下几种测漏方法：(1)区域最小流量法：根据开发区的供水情况和条件把供水区域分成大小适中的若干小区，主要考虑能否形成枝状供水条件，或通过关闭阀门形成枝状供水也可，再建固定测流井；通过用超声波流量计设置有关参数，获取夜间0"---3点的流量，24小时全天流量。通过多次流量，观察夜间最小流量是否有归零的时间，或根据全天流量计算出全月流量与水费收缴做平衡比较，以确定该小区是否有漏水现象。(2)闸段漏水测试：先把闸段间两阀门关闭，用听音法确定阀门关闭情况，然后用软管把阀段外的消火栓与阀段内的消火栓连接，中间安装自制水表流量计(带打印功能)，并把水由闸段外输入闸段内，设定夜间0"----3点为工作时间，打印流量记录，检查是否有流量发生及流量的大小，确定是否有漏。(3)加强与市政排水泵站联系：每月要有排水量统计表，要做分析对比，发现异常要有针对性重点巡查。同时每年要对全区污水井、雨水井、电缆沟重点巡查两次，发现流量大且水质清的现象通过化验手段进行排除与确定，然后确定漏点。(4)对已购置的先进仪器通过培训、使用，及时消化提高，掌握其功能，不断探索经验，在工作中通过几种不同性能的仪器交叉使用，相互校核，从而提高 第四章漏损控制对策与措施了查漏的正确性、可靠性。另外，今年购置SFBA公司的GPL99泄漏噪声自动记录仪，用于夜间管网噪声监测，取代人工夜间阀栓听音的工作。它由6个自动记录的传感器和控制器组成，可通过控制进行编程设置，监视记录可传送到计算机用分析软件进行分析、判断，最终确定管网系统泄漏情况。．(5)两点间流量差：长距离输水管线一般附属设施少，用听音法不能判断是否漏水。用两点间流量差的方法效果比较好：在其管段上选择两点，一般距离为100米，安装两台超声波流量计，通过对两点的流速、流量的测定进行比较，看是否有流量差，以此判断该段管网是有无漏水现象。如何有效地、经济地控制供水管网的漏损始终是国内外供水行业致力于研究的重要课题。几年来，从主观上我们通过狠抓综合管理这个有效办法，使供水漏损得到有效控制，并使其呈逐年下降趋势；从客观上我们的供水管网无论从管线埋深(1．5米)、使用年限(最长十五年)、供水压力(末端0．23肝a)、管材的使用及城市布局规划，都为控制漏损提供了一个好的条件。相信通过对这项工作的不懈努力研究，以及科学技术的不断发展，检漏技术将会不断完善、不断提高，同时将研究摸索全力去解决漏水的更有效办法。这样对进一步降低供水管网漏损率，提高社会效益和经济效益，保证开发区安全可靠的供水服务，不断改善投资环境起到积极保障作用。4。2旧管道的翻新与更换大中城市居住小区的给水管道比较复杂，从管龄上来说，有20年、30年i40年及50年以上的，像上海、天津这样的大城市，还有解放前敷设的管道，至今没有更换过；从管材上来说，10一15年以上的给水管，有水泥管(混凝土管)、铸铁管、钢管、陶瓷管等，而铸铁管、钢管占多数，特别是灰口铸铁管占据很大比例，其材质较粗糙。不仅如此，上世纪70年之前敷设的灰口铸铁管内壁未作防腐处理，其锈蚀和结垢更为严重，管材质景不稳定，爆管事故较多。由于腐蚀、结垢、微生物豫2。作用等多种原因的综合作用，管道过水断面逐渐缩小，水质受到较严重的二次污染。天津开笈区自2002以来，每年都拨款60卜1000万元左右片j于自来水市政管网大修技改及小区供水管网的改造。2004年以前改造工程以市政供水管道为主，一是将原有铸铁管、钢管、灰口铸铁管、玻璃钢管更换为球墨铸铁管，例如开发区计量室至渤海路至网大街DN500灰U铸铁管；网大街(渤海路至黄海路)DN300灰口铸铁管；南海路DNl000玻璃钢管。二是将原有的灰口铸铁、硬 第四章漏损控制对策与措施密封闸阀逐步更换为软密封闸阀。更换闸阀一般影响面较大，为保证开发区企业正常生产运行，换阀时间大多安排在“五一”、“十一”长假期间。2004年以后改造工程基本以小区供水管网为主。按建设部文件精神，首先重点改造管龄在50年以上的管道和小区管网，其次是改造40年以上的管道。某些30年以上的居住小区，如管网结垢、污染严重，在条件许可的情况下也应进行改造。开发区的小区一般建设都在20年以上，大多采用镀锌管和钢管，腐蚀结垢较严重，多有漏水情况发生。小区管网的改造目前采用两种办法：一是传统的办法，即全部更换；二是采用磨研刮管和涂料的办法。现对这两种办法作以下简述。4．2．1管道的更换对于陈旧的、铺设时间长、腐蚀严重、经常漏水的管道，采取更换的方法为妥。这些管道在过去较长时间来基本上采用的均是灰口铸铁管和镀锌钢管，这两种管道不仅自身容易腐蚀，产生大量铁锈和锈垢，并易受化学腐蚀如碱度、氯、钙、镁离子等和微生物腐蚀等，因此建设部已规定不准使用，故可借管道更换之机，全部更新为新管材。目前，小区给水管采用的主要为U—PVC管、PE管和复合管。U-PVC管和PE管施工条件相同，投资和价格也相似，但PE管优于U-PVC管，故采用的也较多。近几年来，采用复合管的几乎超过了PE管，复合管(如ABS管、钢塑复合管)价格比PE管贵，但其具备PE管所具有的优点之外，强度和使用寿命远大于PE管。这些管材内肇光洁、平滑、粗糙系数小(n--0．008)，不仅能耗省，而且自身不会腐蚀、不易结垢，微生物无法生存，能够减轻二次污染及保持良好的水质。而且因不腐蚀而不会发生管壁变薄、穿孔和爆管。35 第四章耩损控制对策与措施图4—1晓尉改造前DN80镀锌管图"t-2晓园改造后DNIOOABS管老居住小区采取管道全部更换{包括搂内管道和入户管)．其主要优点为：较为彻底地消除小区范围内的水质污染，明显地改善了水质．任何时候保证了用户的水量、水质和水压：与刮管涂料法相比，更换的管子(如钢塑管)强度大。使用寿命长，水头损失小，节省能耗：在更换入户管的同时．可安装水表，解决～户一表”问题；与刮管涂料法相比，传统涂料法使用的设备少．不需要磨研川的粗砂或铁砂、空气压缩机、加砂器等。更换法与刮管涂料法比较，其缺点为：工作量火，施工周期长；建筑内管子的更换，在时间、空间上受到一定的限制，更换管道时会伤害建筑物和室内的装修：因开挖蹄而、更换管材等．传统法费用大，资金投入害。422管道的刮管涂料翻新法管道刮管涂料翻新法⋯1是在不准使用灰口铸铁管、镀锌管之后出现的，30年以上的管道采用更换法较多；lo年～30年的管道可采用刮管涂料翻新法，与更换法比较，费用下降50％，工期缩短到1／4。采用刮管涂科翻新法既节省投资，叉改善水质恢复供水能力。阻止主要新的腐蚀的破坏作用，降低漏损和爆管。421翻新法的基本原理与优点翻新法主要为刮管(也称研磨)与涂料两道工序。研磨操作就是向管内递八高速气流．同时加入坚硬的多棱角天然石英砂或铁砂(砂粒行视管道n径而定．殷秉州2～5mm，莫氏硬度70．压缩强度每平方米610mg)；当带有群料 第四章漏损控制对策与措施的高速气流在管内形成固气两相流，在管内行进时，在高速气流作用下，管内壁得到强力的切削和研磨，使管内的结垢、锈垢等被抹下，脱落的锈垢和砂通过高压气体一起进入回收装置；经反复多次研磨，可使管内壁表面研磨到符合涂衬要求。内壁平整光洁，表面处理达到Sa2．5级。涂衬操作同研磨操作大致相同，不同的是向管内通入高速气流时，加入的是充分混合反应的双组分环氧树脂涂料：当带有环氧涂料的高速气流在管内行走时，环氧涂料就自然地涂衬在管内壁上，干燥固化后成为合格的内衬层。翻新法的优点是费用低、工期短，对建筑物正常使用干扰少，对周边环境产生的噪音少，同时得到的翻新管线卫生性能符合要求，完整性好且相当耐久。此法尤其适用于弯头、三通、变径管多的管线。4．2．2．2翻新技术的几种方法翻新技术的方法较多，目前采用较多的是AS法、AR法和VACL法。AS方法是AirSand方法的简称；AR法则是AirRefresh方法的简称，这两种方法大致相同。不同点仅是AS法进入管内的气流先经过一个旋转器的装置，使管内的高速气流呈旋转状态，以提高研磨效果；但AR法开发者认为，旋转状态在管内迅速衰减，其作用不大故不予采用。VACL法是VacuumAirCleaningLining方法的简称。该法与AS、AR法不同点在于工作气源。VACL法采用真空机来形成气流，同空气压缩机的正压操作相比，有以下优点：(1)安全性好。采用负压操作，不会因管线有薄弱点而造成高压气体冲出等不安全因素，对稍旧的管线也能适用。(2)节能。同样口径的工程，如DNl00的管线翻新工程，真空方法的气源功率大约70，一--80KW，而压缩机法需要300KW，真空法的能耗仅为压缩机法的1／4左右。(3)使用的机具较少。AS法需要大鼍的软管，如建筑内施工，则软管要通入建筑物内，与建筑物内的用水点一一接通，而真空法则不需要。(4)有利于涂衬层质量的提高。使用正压操作时，进入管内的空气因经过压缩机，会有水分、油分，有可能混入燃料，加热固化时会使涂层m现气泡等。尽管VACL法有卜述四个优点，但国内目前采用的仍为AS法和AR法较多。37 第四章漏损控制对策与措施4．2．2．3研磨操作研磨的操作，由工作压力为0．7Mpa的空气压缩机为气源；气流通过空气包、加砂器进入管线，此时因磨料己混入，故气流高速行走时磨料也以极高的速度运动，强力地冲击、研磨管壁，管壁上的锈垢被磨下：带有磨料、锈垢的气流进入收集器，废气由收集器分离出来后排走；经反复多次研磨，管内壁锈垢全部被脱落，使内壁表面光洁，达到涂料要求。研磨时气流速度通常需在70m／s以上，这个速度相当于通常工厂管道输送铁屑时所需速度的3"---4倍，非常之高。控制流速是研磨操作的主要点。4．2．2．4涂衬操作涂料必须保持清洁，对于不清洁的涂料，根据涂料颗粒大小及粘度应尽量先经40---100目的滤网过滤才可进行喷涂，以免喷涂过程喷嘴经常堵塞而影响涂装施工。涂衬操作同研磨操作相似，涂料材料目前一般用双组分无溶剂环氧树脂涂料。先计算出涂衬需要的涂料用量，再将环氧树脂涂料按规定配比混合，充分搅拌，通过加药器送入管线；带有环氧树脂涂料的高速气流在管内行走时，涂料就均匀地涂衬在管内壁上，当被涂衬管线的出口处可见涂料时，涂衬就告一段落；多余的涂料由收集器收集，废气分离排走；之后，向管内通入干燥热空气，使涂料及时固化，形成同管壁紧密结合且有相当厚度、硬度的涂衬层。控制流速同样也是涂衬操作的要求，通常涂衬操作时气流速度30--一50m／s。小口径管道涂衬常采用高速旋转气流压送环氧树脂涂料，形成气液两相气流进行吹涂，涂料硬化后形成坚硬涂膜，涂膜厚度约达250微米。大口径管道涂衬采用高压无气喷涂技术，利用压缩空气形成动力，用特制的管道内壁喷涂器进入管道，通过电控变频喷涂机械使环氧树脂雾化后形成圆锥形，均匀地涂在管道表面，形成均匀涂料涂膜，涂料厚度可达250微米，固化后，表面光洁、附着力强，达到国家标准GB一1720规定。涂膜结束后，管道加热系统采用30KVA加热装置通过联管器把热风送入管道，送风温度进口控制在60℃左右，出口控制在30～40℃之间。涂膜吹干后，管肇与新管相似，不再生锈、结垢。管道翻新之前应做好工程的准备工作，采用测压、测流、内窥镜观测等方法调查管内状况，确定是否需要翻新。明确管道翻新后，按竣工图确认管线系统的构成、走向、口径、阀门等的布置，制定施工计划。其工序流程为：排水一干燥一研磨一清洗一涂衬一固化一冲洗消毒一恢复使用一水质检验。 第四章漏损控制对策与措施4．3保证施工安装质量和管道安全公司在给水管道施工上按照质量体严格执行《天津经济技术开发区总公司基础设施工程管理办法》。为了达到工程的质量目标，成立由工程项目经理为首的质量组织结构，并由项目总工程师(技术负责入)具体负责，由项目施工员，专职材料员、专职质量员、专职安全员、施工班组等各方面负责人参加，这是工程质量的组织保证。实行项目管理，由项目经理统一把关。技术负责人负责全工程质量的准备工作，合理安排工序，负责交接检查，排除质量故障，并负责推行全面质量管理，开展创优活动。施工工长负责施工准备，合理安排工序，做好技术交底工作，及时检查试验和放线工作，组织规范和学习。质量员负责交底质量标准，随时检查是否按图规范施工，及时提出施工中质量问题，进行质量评定，提出纠正质量的措施和方案，并组织开展创优活动。材料员严格把好采购关，做到不合格材料不进场，主材必须检验，检验合格后方可进场使用，急需材料必须用优等品，并做好标识，保证其可追查性。各工程分项负责人对班组进行质量交底和样板施工，组织好工程隐蔽、预检、督促小组搞好自检、互检，施工中严把质量关，决不放过任何一个细小问题。强调生产者对质量负责，各班组要认真操作，以好求快，实行挂牌制，小组要有自检记录，随时进行质量分析，发现问题及隐患，随时随地解决，决不拖延。公司现针对工程的具体情况，制订适合本工程的管理人员质量职责和质量责任制，以明确各施工人员的质景职责j做到责职分明，奖罚有道。为保证工程质量，对过程实行严格控制关键措施。原材料质量、各施工顺序的过程质量，除了严格按本工程施工组织设计中施工要点和施工注意事项执行外，还严格按TS0-9002质量管理体系的主要文件。保证工程质量的技术措施，具体有以下几方面：管道及管件材料、质量、施工安装质量等。4．3．1把好材料关管道及管件在出厂时部分产品会m现不同程度的质量问题，或者在运输过程中造成了损伤。所以存材料进场时，要详细检查管道、管件，对有质量问题和存在隐患的材料要坚决退回，安装前要重新检查一次，在安装过程中遭到损伤的管段及管件，要求更换。39 第四章漏损控制对策与措施不安装或少装如镀锌、水泥等易腐蚀、抗压低、寿命短的管道。4．3．2保证管道施工安装质量和管道安全管道施工安装时应注意如下问题：(1)要严格执行管道施工安装规范的有关规定，这里不再详细介绍。(2)要按设计图纸施工，防止出现交叉施工引起的管道及地基破坏。(3)管道地基如果是软土结构时一定要先夯实后再铺垫层，特别是大口径管道的安装。(4)管道弯头处应做支墩，避免水锤等造成弯头接口脱落。(5)管道接头处出现的地基空隙要用沙石回填实后再覆土。(6)桥管在桥路交接处，应采用柔性接头或管洞，并且软性接头要安装到合理位置，柔性接头应有活动井；管洞要有一定的长度，管洞用混凝土做地沟，加盖水泥板，管道应安装在管洞底部，不要悬空，根据调查发现桥路沉降差基本上在50mm以内，所以管顶到水泥盖板的距离应不小于50ram。当路面跟桥产生不均匀沉降时，管洞随路面一起下降，管道相对路面而抬升，由于管洞内有管道上下移动的空间，此时管道将不会受到任何路面压力的破坏。最好管、桥分离，避开不同沉降造成管道破坏。(7)管道埋深要按设计要求，不能随意变更，特别是在有重荷存在的环境中，管道铺设要有足够的深度。(8)存新建道路下铺设的管道，周围不能有棱角分明的石块，覆土时要逐层夯实。(9)对在运输和安装过程中造成的防腐层损伤，应对破坏处重新做防腐处理；安装过程中管道尽量避免穿过污水沟等高腐蚀环境：对露天管道要定期进行防腐维护。(10)应跟市政、电信等单位建立施工告知和管线资料共享制度。(11)充分利用GIS[24]的管网资料，避免在管道改造和安装时错挖或意外破坏管道及环境。(12)对暴露在外的小口径管道应采取防冻保护措施。 第四章漏损控制对策与措施4．3．3保证连接件、配件施工质量(1)避免使用刚性接口，多采用柔性接头连接管段；法兰连接处要保证密封材料的质量，密封垫要装正；承插接口要以管道上的标线为准，不能过深，也不能过浅。(2)消防栓应避免安装在车道及停车场等易受到车辆撞击的位置。4．4做好新管道的防腐处理水在通过未经涂衬的金属管道、配件、水箱的流动过程中，由于化学和电化学作用往往会对内壁造成较严重的腐蚀，产生大量的铁、锰、铅、锌等金属锈蚀物。对于饱和指数IL>O和稳定指数IR<6．0的不稳定水质，往往会在供水系统中产生钙垢和镁垢而沉积在管道内壁上。一些是水中CaC03(Mg)沉淀形成的水垢，一些是水中铁细菌的大量繁殖生成Fe(oH)。絮状沉淀，一些是水中还含有一定的致浊悬浮物，在低流速时，可能导致沉积；同时管道中生物凝聚粘附性也有可能使水中悬浮物沉积。腐蚀物及污垢对水质的危害程度与系统投入使用的年限有关，．年限越久对水质的污染也越严重。对于未防腐处理的金属管道，当年限超过5-10年，污垢就已经达到了恶化水质的程度。对于防腐处理较差的系统，3—5年开始出现腐蚀现象。金属管道的腐蚀根据腐蚀所造成的破坏形式，可分为全面腐蚀和局部腐蚀两种情况。根据前面对管道腐蚀的分析，无论那种腐蚀都会使管道使用年限降低，穿孔破裂漏水，影响水质。所以做好管道防腐处理是非常必要的，也是控制漏损的一项重要措施。天津开发区自来水公司一直以来对供水管道的防腐处理十分重视，新管道防腐要求严格按照工作流程执行。目前市政给水多采用球墨铸铁管，防腐方法为：管道外防腐采用涂热沥青，具体做法按IS08179标准执行。管道内防腐采用水泥砂浆内衬防腐，具体做法按IS04179标准执行。出厂时内外防腐均应做好。对于老管道为提高经济效益，每五年进行一次防腐处理。原先过路管及临时水多采用钢管。埋地钢管安装前应做好防腐绝缘，焊缝部位未经试压不得防腐，在运输和安装时应防止损坏防腐层，钢管内防腐采用高分子聚合无毒涂料(普通级)二底二面，外防腐采用高分子聚合涂料。地下水较浅、基础干燥处采4l 第四章漏损控制对策与措施用三布一油，地下水位高，基础潮湿及管件过河处全部采用重加强四油两布防腐。过虾池、盐碱地处增加阴极保护措施，阳极采用锌铝阳极，钢管内外喷砂除锈。4．4．1常见防腐处理的方法4．4．1．1机械法机械法是指用简单的机械手段，将覆盖在管道上的锈蚀物、氧化层处理掉以达到防腐作用的一种方法。当工作量较小时，可用钢丝刷、砂纸等手工除锈；工作量大时，可用电动刷、电动砂轮等动力除锈；此外喷砂除锈也是常采用的机械处理方法。4．4．1．2化学法化学法是用酸或碱将金属管道表面的附着物除去，以达到防腐作用的一种方法。通常有脱脂法和酸洗法两种。脱脂法——用溶剂、碱液、电解等手段除去管壁一卜附着的油脂物的常用方法。酸洗法——用醋酸、硫酸、盐酸等酸性溶液除去管壁上的锈蚀物和氧化层的常用方法。4．4．1．3涂料法涂料法是指将一些耐腐材料喷涂在管壁上，隔绝金属管道与外界腐蚀环境的接触，以达到防腐作用的一种方法。常见的有油漆防腐、镀锌防腐、沥青防腐和水泥沙浆防腐等。4．4．1．4电化法电化法是防止电化腐蚀采用的一种方法。其中牺牲阳极的阴极保护法最为常用，它是用比被保护金属管道电位更低的金属材料(如：镁、镁合金、纯锌、锌合金、铝合金等)做阳极，和被保护金属连接存一起，利用两种金属之间固有的电位差，产生防腐电流的方法。阳极随着流出的电流而逐渐消耗，也就是所说的牺牲了阳极。因此，在采用这种方法时，阳极应安置在便于更换的地方。42 第四章漏损控制对策与措施4．4．2管外防腐措施目前供水管道中，几乎所有的金属管道都会受到不同程度的腐蚀，特别是外腐蚀比较突出。一些材质的管道是在出厂时己经做了防腐处理，如球墨铸铁管；一些则在安装时才做防腐处理，如大口径的焊接钢管；还有一些暴露在外的管道要做日常的防腐维护，如过河的桥管等。管外防腐主要有以下措施：4．4．2．1覆盖防腐对一些没有做防腐和原防腐层被破坏的管道外壁，通过上述机械手段或化学手段做除锈除污处理后，覆盖油漆、沥青等防腐材料。根据目前安装的管道情况，这里着重介绍大口径钢管的外防腐处理。(1)明设钢管明设钢管通常用涂刷油漆的办法来防止管道的腐蚀。油漆是一种有机涂料，种类很多，有油基漆、树脂漆等。金属管道一般都采用各种调和好的油基漆为防腐材料。如红丹防腐漆、铁红防腐漆、黄丹防腐漆等。面漆可根据不同的要一求选用不同颜色的调和漆，通常采用银粉漆，如管道在特殊环境下，需选用特种的底漆和面漆。明设钢管的油漆防腐可参照表4-1的要求进行施工。表4-1明设钢管的油漆防腐钢管刷油种类无装饰及标志要求有装饰及标志要求底漆防腐漆两遍不保温银粉漆两遍色漆两遍面漆保温不刷油保温层外色漆两遍在涂油漆时要注意，第一遍底漆要用劲刷，保证油漆全部覆盖金属表面，每遍油漆不宜过厚，以免起皱或固着不牢，要等第一次漆干后方可进行第二次刷漆，再涂面漆。(2)设在地沟内的钢管设在地沟内的钢管，可按卜．述措施处理，也可以刷卜2遍冷底子油后再涂2遍热沥青。(3)埋于土中的钢管因为油漆在土壤中耐腐蚀比较差，可根据土壤的腐蚀性强弱选用不同的防腐层，可参照表5-4。43 第四章漏损控制对策与措施表5-4钢管防腐的层次及种类防腐层种类防腐层层次普通防腐层加强防腐层特强防腐层123456789冷底子油沥青涂层外包保护层加强包扎层(封闭层)沥青涂层外包保层)沥青涂层加强保护层护层(封闭层)沥青涂层外包保护层防腐层厚度(mm)369在涂防腐层时应注意以下几点：a、管道除锈后应立即刷漆，防止再次生锈；b、手工涂抹最内层的沥青应分为两次涂抹，每次厚度应该在1．5～2m，待第一层凝固后再涂第二层，沥青层表面应该连续、均匀、无气泡和裂缝，并粘接良好；C、要做好防腐层质量检查工作，如防腐层有无气孔、裂缝、凸瘤和包含杂物，防腐层的厚度、粘接力、绝缘性等，杜绝把没有做好防腐处理和防腐层受破坏的管道直接覆土。管外壁除采用上述沥青涂料，也可采用环氧沥青及环氧煤焦油涂料。4．4．2．2电化学防腐电化学防腐目前采用最多的是牺牲阳极的阴极保护法，排流法和外加电源法都比较少用。牺牲阳极法在上面已经做了介绍。4．4．3管内防腐措施4．4．3。1新装金属管道的内防腐管内防腐也是针对于金属管而言的，新安装的管道中，球墨铸铁管在出厂时采用了水泥砂浆做内防腐层，在管层表面涂刷，一些合成树脂涂料，阻止了防腐层的溶解，对水质和管道都起到了很好的保护作用，并且寿命比较长。钢管的内防腐应选剧防腐效果好、无毒、价格低廉的聚醋酸乙烯水泥砂浆，不用对水质影响较大的沥青涂料。 第四章漏损控制对策与措施4．4．3．2现役金属管道的内防腐解决现役金属管道内腐蚀的主要途径是更换管道和做好管道的内防腐。对一些腐蚀严重、使用年限久、做内防腐处理难度大且成本高的管道应考虑更换管道，除此外均可以考虑做内防腐来降低管道腐蚀的进度和漏水发生率，延长管道的使用寿命。管道的内防腐常用的方法在本章管道的翻新中已经做了介绍。45 第五章结论5．1论文研究的工作成果结论本文对2002年以来天津开发区供水漏损资料、管网漏点开挖和管道施工现场的勘察记录资料进行了详细的整理统计。通过大量的数据资料和现场勘察资料，对当前开发区供水漏损状况做了进一步分析，概括了供水漏损的主要原因为以下5个方面：(1)由于管材及配件质量不佳导致的漏水，其中水泥管、铸铁管和钢管(主要是镀锌钢管)发生漏水的频率都相当高。(2)由于施工安装原因导致的漏水，主要表现在：部分管道地基处理没有达到夯实、整平等基本要求：接口施工质量差，接头焊接不好，丝口、法兰密封不严，套接头太深或太浅；管道埋深过浅时在外界物砸压或者外荷载过大时，造成路面沉降，导致漏水；由于市政规划和一些单位的设计不合理，．形成交叉施工，管道被挖破、挖断而跑水：报废管道及设施继续供水，时间一久水质变差，对管道的腐蚀作用更大，给今后的漏水控制留下隐患。(3)由于管道老化形成的腐蚀与结垢造成的漏水，分析了形成管内结垢层的原因，归纳起来有以下五个方面：水对金属管道内壁腐蚀形成的结垢；水中碳酸钙(镁)沉淀形成的水垢；水中含铁量过高所引起的管道堵塞；管道内的生物性堵塞；水中悬浮物沉淀。(4)调节构筑物的漏损原因：浮球失灵；水位继电器系统失灵；进出水管爆管。(5)由于季节与不同用水时段造成的漏损。分析了管道在冬春季要比夏秋季产生漏水的情况多，是因为当温度低时水管收缩使管道增加了新的应力，尤其是刚性接口的地方，说受拉力更大，由此常发生接口拔开和管子拉断的事情。同时统计分析了在不同用水时段(指用水高峰时段和用水低谷时段)，管道处在不同的径向拉应力状态下。当水的扩张压力强度大于管道上一些诸如腐蚀点等薄弱管段的抗拉强度时，易引起管道穿孑L或横向断裂。 第五章结论结合实际情况提出了具有参考性、可行性和易操作性漏损控制对策与措施，主要包括以下四个方面，具体措施为：(1)建立检漏队伍，加强漏损普查。介绍了常用的检漏方法包括漏损控制技术、漏点探测、管线定位技术及建立管网漏损预测模型堙副，同时漏损控制管理上要加强综合管理、多策并举降低漏损。(2)旧管道的翻新与更换。开发区的小区一般建设都在20年以上，大多采用镀锌管和钢管，腐蚀结垢较严重，多有漏水情况发生。针对这一情况开发区自来水公司下大力量进行小区管网的改造，目前采用两种办法：一是传统的办法，即全部更换；二是采用磨研刮管和涂料的办法。更换法与刮管涂料法比较，其缺点为：工作量大，施工周期长；建筑内管子的更换，在时间、空间上受到一定的限制，更换管道时会伤害建筑物和室内的装修：因开挖路面、更换管材等，传统法费用大，资金投入多。因此目前多采用刮管涂料法。(3)保证施工安装质量和管道安全。从三步入手，首先把好材料关，其次保证管道施工安装质量和管道安全，最后保证连接件、配件施工质量。(4)好新管道的防腐处理。介绍了常见防腐处理的方法有：机械法、化学法、涂料法以及电化法。还介绍了管内外的防腐措施。管外防腐措施包括：覆盖防腐和电化学防腐。管内防腐措施包括：新装金属管道的内防腐和现役金属管道的内防腐。给水管道一般都埋设在地下，由于各种原因在输配水过程中往往会发生不同程度的漏水或破损，对于企业来说，’降低漏损率，不仅意味着极大的经济效益，而且对于节约水资源，缓解水资源供需矛盾有着巨大的社会效益，由此可见，降低漏损率，节约水资源，是每个供水企业一项长期的正常性工作。5．2问题、建议及研究发展方向目前，各地区造成调查漏水困难的主要原因是管网基础资料不全。随着管线越建越长、管网覆盖面积越来越大，管网铺设的基础资料相应也越来越重要。当发生漏水现象，需要进行管网调查时，由于缺少管网档案及图纸，不清楚管道走向，为漏水调查造成极大困难。因此要健全供水管网资料，加强日常管理。全面掌握管网现有资料，分类归档，注意收集动态信息，为公司GIS系统做好前期准备工作，以提高供水管理水平。加强对阀门的日常维修和管理工作，使它能找得到、关得死、打得开、缩小停水范围，建立快速的反应机制，及时维修，实行分季节、分时段供水方．47 第五章结论式，调控水压，确保管网压力均衡，减少爆管造成的漏水损失。要持之以恒地开展漏水调查，制定合理的工作方法，对用户反映的水压下降现象要重视，认真分析无水原因，对那些容易产生漏水的路段和片区进行跟踪排查，对管网维修前后进行压力对比，做好记录，变被动维修为主动维护，确保管网安全高效运行。供水系统漏损控制啪3是一个系统工程，它涉及管道设计、管材选型、工程施工、运行管理、检漏、维修等各个环节。漏损控制不能简单等同于检漏，而应把它作为供水管网管理的一个重要部分，建立管网信息监控系统(SCADA)和优化调度系统，将漏水监测、GPS卫星定位及GIS地理信息系统应用到管网管理中来，以提高管网现代化管理水平为目标，制定出一套相应的运作机制。在实际工作中，注重贯彻“规划意识，规范意识，管理意识，服务意识”，抓源头，从设计入手，力求供水管网达到“免维修，零泄漏"的目标，强调管网优化，力保供水安全合理。把管网漏损控制在一个合理的“度"内。在学习、消化国外先进技术的基础上，逐步摸索形成适应我国国情的高新检漏技术和实用方法，加大漏损预测预报的研究，使漏损控制工作进入良性循环。 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致谢本课题在选题及研究过程中得到田一梅老师的悉心指导。田老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。田老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，给了我终生受益无穷之道。感谢我的企业导师仲志先生和我的领导王继生先生对我工作和学习上的教育培养。他细心指导我的学习与研究，在此，我要向二位深深地鞠上一躬。感谢天津大学环境科学与工程学院院长、系主任、老师等为我提供了良好的研究条件，谨向各位同仁表示诚挚的敬意和谢忱。感谢我的同学康丽君、刘欣对我学习、生活的关心和帮助。最后，向我的父亲、母亲、爱人致谢，感谢他们对我的理解与支持。'