由于當(dāng)前供水管網(wǎng)漏失檢測(cè)主要依靠?jī)x器且缺乏系統(tǒng)的方法，本文通過分析滲漏原因研究供水管網(wǎng)漏失檢測(cè)技術(shù)。以某市住宅小區(qū)為例，利用孔口流出量和指數(shù)經(jīng)驗(yàn)確定水流規(guī)律， 并分析供水管網(wǎng)漏失成因；通過節(jié)點(diǎn)流量連續(xù)性方程和降壓計(jì)算方程，建立供水管網(wǎng)水力模型；調(diào)整水量系數(shù)完成模型參數(shù)優(yōu)化，再利用水力模型完成漏失檢測(cè)。測(cè)試結(jié)果表明：對(duì)漏失檢測(cè)技術(shù)優(yōu)化后，小區(qū)內(nèi)供水管網(wǎng)平均漏失率降低到 4.446％ ，有效解決供水管網(wǎng)滲漏問題。
一、工程概況
某住宅小區(qū)室外的供水管道為金屬管，室內(nèi)供水管道使用塑料作為主要材料，塑料的種類分別為聚乙烯管、聚丙烯管、硬聚氯乙烯管，而接口的方法基本上是以熱熔和電熔為主。該住宅小區(qū)建成于2000年，共有50棟樓，最高的樓層為6層，供水總面積為 25.5萬㎡，供水的總?cè)藬?shù)9078人，每日的供水量為1750m³/ｄ。小區(qū)內(nèi)泵站出水口壓力為0.5ＭＰａ，小區(qū)內(nèi)調(diào)節(jié)水池的進(jìn)水管為 DＮ250，二次加壓的水泵站出水管為 ＤＮ350，清水池容量 4500m³，利用微機(jī)控制調(diào)速供水。住宅小區(qū)內(nèi)的供水管道統(tǒng)計(jì)如表 １ 所示。
住宅小區(qū)內(nèi)的進(jìn)戶管線處在熱網(wǎng)井內(nèi)，供水管網(wǎng)中共存在附屬設(shè)備45個(gè)：其中消火栓5座；水表 8個(gè)；可以正常使用的擋水閘門17個(gè)，其余的15個(gè) 擋水閘門中，4個(gè)已經(jīng)完全被破壞，其它 11個(gè)擋水閘門被不同程度的掩埋起來。
二、滲漏分析與漏失檢測(cè)技術(shù)
2.1確定管網(wǎng)漏失成因 供水管網(wǎng)內(nèi)部壓力分布不均勻，外部荷載突然發(fā)生改變，供水管道使用年限過長(zhǎng)，地震等不可抗力原因等均會(huì)引發(fā)管道泄露。在供水管網(wǎng)硬件條件已知的前提下，管網(wǎng)的滲漏和管網(wǎng)的壓力有著非常直接的關(guān)系。當(dāng)前絕大多數(shù)關(guān)于漏損問題的研究，都以孔口流出水量的公式為基礎(chǔ)，利用指數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式，再通過統(tǒng)計(jì)分析或經(jīng)驗(yàn)來確定。但實(shí)際上管道被埋入地下，漏失的水直接進(jìn)入土壤，因此其流動(dòng)的規(guī)律需要滿足達(dá)西定律。
式中，Ｑ 為單位時(shí)間內(nèi)的滲流量；Ｋ為滲透系 數(shù)；Ｌ為滲流路徑的長(zhǎng)度；ｈ２ － ｈ１ 為上、下游的水位 差；（ｈ２ － ｈ１ ） ／ Ｌ 為地下水水位的坡度。假設(shè)只使用孔口直徑對(duì)公式進(jìn)行求解，具有一定的局限性，其誤差也會(huì)直接影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。在對(duì)我國(guó)供水管網(wǎng)工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)研與分析的基礎(chǔ)上，對(duì)供水管道漏失時(shí)，通過對(duì)孔口大小及管道外土壤對(duì)水流的作用進(jìn)行分析，明確供水管網(wǎng)存在漏失的原因。在此基礎(chǔ)上，要對(duì)漏損處進(jìn)行準(zhǔn)確地檢測(cè)，需要建立完善的供水管網(wǎng)水力模型。
2.2建立供水管網(wǎng)水力模型 為了能夠更好地開展供水管網(wǎng)漏損檢測(cè)，需要 獲取供水管網(wǎng)發(fā)生漏損時(shí)的工作數(shù)據(jù)，以此建立供水管網(wǎng)水力模型。供水管網(wǎng)水力模型的建立主要利用管網(wǎng)的水力學(xué)特性、節(jié)點(diǎn)流量的連續(xù)性方程和降壓計(jì)算方程來共同描述。（１）節(jié)點(diǎn)流量連續(xù)性方程，簡(jiǎn)稱為節(jié)點(diǎn)流量方程，就是對(duì)供水管網(wǎng)中任意一處節(jié)點(diǎn)，根據(jù)質(zhì)量的守恒定律，使節(jié)點(diǎn)的流入量與流出量的總和是處于相等狀態(tài)，具體如下式（２）所示。
式中，Ｗｋ 為管道某一區(qū)域的水流量；ｗｏ 為某一 處節(jié)點(diǎn)的用水量，當(dāng)水流經(jīng)過管道某一區(qū)域的水流 量就可以被看成正流量，相反流出管道某一區(qū)域的水流量就為負(fù)流量；ｋｉｎｋ和 ｋｏｕｔｋ分別為向某處節(jié)點(diǎn)供水和帶走某處節(jié)點(diǎn)水流量的區(qū)域；ｎ 為供水管網(wǎng)所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。
（２）降壓計(jì)算方程用來描述管道某一區(qū)域內(nèi)兩端節(jié)點(diǎn)處的水壓以及水頭損失之間存在的關(guān)系，具體如下式（３）所示。
式中，ＪＧ，Ｋ和 ＪＹ，Ｋ分別為管道某一區(qū)域內(nèi)上、下 游節(jié)點(diǎn)處的水壓；Δｊ ｋ 為管道某一區(qū)域內(nèi)發(fā)生的水頭損失；ｍ 為供水管網(wǎng)的總段數(shù)。 而供水管網(wǎng)發(fā)生的水頭損失通常使用海曾威廉公式來表示，具體如下式（４）所示。
2.3利用水力模型完成漏失檢測(cè) 對(duì)模型進(jìn)行校核與驗(yàn)證是以自然進(jìn)化論和基因遺傳理論為基礎(chǔ)，對(duì)模型內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行不斷優(yōu)化的過程。在規(guī)定范圍內(nèi)，通過對(duì)下式（５）中的三個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，再利用遺傳算法來對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行自動(dòng)搜索與評(píng)價(jià)，從而讓模型模擬出來的數(shù)值與實(shí)際 的數(shù)值誤差范圍達(dá)到最小，并以此來獲得最優(yōu)的參數(shù)。
三、應(yīng)用與分析
由于供水管網(wǎng)及其管道埋在地下，漏失的水 流量不會(huì)跟空氣直接接觸，而在過程中，為了能夠模擬水進(jìn)入土壤的流動(dòng)狀態(tài)，需要在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前制作適合監(jiān)測(cè)的裝置。不同類型土壤滲透系數(shù)可參考表 ２。
四、結(jié)語(yǔ)
城市的供水管網(wǎng)是一項(xiàng)非常復(fù)雜且龐大的系統(tǒng)，管網(wǎng)滲漏的原因有很多種，而管網(wǎng)的漏失檢測(cè)是一項(xiàng)非常系統(tǒng)的工程，如果單純依靠設(shè)備無法解決。因此，就需要利用先進(jìn)的理念與技術(shù)，全方位的對(duì)供水管網(wǎng)漏失檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究。此次漏失檢測(cè)技術(shù)是在總結(jié)我國(guó)當(dāng)前所有方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合先進(jìn)的理念與技術(shù)，研究出更加準(zhǔn)確的檢測(cè)技術(shù)。但是此技術(shù)也有不足之處，今后可以把重點(diǎn)放在管道施工或者溫度腐蝕等方面，使其對(duì)社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)都起到一定的積極作用。
