利用聲振法原理對地下供水管道探測

簡單介紹:

利用聲振法原理對地下供水管道探測雖已在國內外廣泛應用，但國內所見文章對此方法多介紹國外儀器及操作流程，對國產儀器的使用及檢測效果甚少闡述。本文筆者從事該類儀器開發應用二十多年來的體會出發，探討聲振法檢測中的一些問題，并介紹國產儀器在實際檢測中的一些情況。愿能有助于各供水單位在選擇和使用儀器時的參考。

利用聲振法原理對地下供水管道探測的基本依據是利用壓力管道泄漏時會引發某些特殊振動，這些振動在漏點常常zui為強烈。人們就把追索振動源頭作為檢測漏點的一種方法，并已得到國內外普遍采用。

這種方法zui初的工具為機械式傳聲的聽漏棒和聽漏餅，逐漸發展為各種電子放大和處理式的檢漏儀器和相關信號處理計算的相關檢漏儀。

對于當前實施檢漏作業的單位，如何選擇運用這些工具和儀器，不應陷入盲目性，應深刻了解其各自的優缺點，以便根據自身條件和環境加以選擇，做到揚長避短，充分發揮其應有的價值。

（一）什么是聲振法檢漏？

在檢測地下自來水管道漏水的歷史中，“聽音法”為人們所熟知，顧名思義，“聽音法”即測聽自來水管泄漏時引發的聲音，用聽漏棒或聽漏餅聽音，是zui典型的“聽音法”。鑒于它們的靈敏度較低，聽辨各種聲音的大小和特點全憑操作者的經驗。人們都希望開發出各種更有效的儀器，如當前各種型號的漏水檢測儀和相關檢測儀。這些儀器從根本上說仍是以尋找聲振源頭為漏點，但已不一定靠聽，甚至在并未通過聽音而是通過儀表顯示的方式測出漏點。為了把利用檢漏聲振源頭的方法檢漏有一個更科學的概括，本文把它定義為“聲振法”。它既包括過去用聽漏棒、聽漏餅的聽音法，也包括用傳感器感知管道 振動而進行信號處理、顯示的各種檢漏儀，以及對管道雙向傳聲信號進行相關處理的相關檢漏法。

（二）聲振法檢漏的優缺點分析

之所以能得到廣泛的應用，在于其有*的優點，其一是原理簡單、明確：找振動源頭；其二是不參與供水過程：操作者的檢測過程與供水過程是獨立的，這必然不產生危害性，且有易操作性；其三，隨著電子技術的發展，各類儀的功能將越來越先進，價格會越來越低，這就給這種方法帶來長久發展的余地。

至今仍遠未理想，有時甚至誤判--挖干坑。說明它也有不容忽視的弱點。

其一：從原理上說，振源未必就是漏點，管道中的流水沖擊的三通、轉彎角以及管道附屬物被激發的振動也是振源。

其二：車輛和工礦企業及各種環境噪聲在嚴重時會產生干擾，影響檢測效果。

其三：聲音或振動的傳輸的復雜性：如隔著埋層在路面上方測聽下方的水管，漏水聲經過埋層傳播，必然有被吸收、散射的現象，而且不同頻率的成分被吸收和散射的程度也不同，埋層越深，越雜亂，這種被吸收和散射的情況也就越復雜，即使能聽到下方有振動，這種振動引發的聲音也與在空氣中直接聽到的情況有所不同。如直接在管道上測聽，管道傳輸的能力一般比地面好，有時能傳至幾百公尺遠，但在管線復雜時，也會產生各種反射現象，并且不同頻率的振動管道傳播的情況也不同，一般是高頻衰減更快。這些復雜問題如果操作者在使用儀器過程中難以把握，就會影響檢測效果。

（三）聲振法檢漏三類儀器應用條件和優缺點的比較

為了敘述方便，我們將聽漏棒、聽音桿等為代表的機械式直接傳聲的器械稱為*類儀器，將以傳感器拾振經電子放大，包括選頻、顯示頻率特性、大小等的檢漏儀稱為第二類儀器，將以兩個或多個傳感器檢測管道上信號進行相關處理而計算出漏點位置的相關檢漏儀為第三類儀器。分別探討其應用條件和優缺點：

從一般發展規律說，人們總是不斷改進和提高儀器的功能。這三類儀器的發展過程，也反映了這一基本特征。但是，任何事物都有其辨證性，特別是在不同條件下有可能轉化。我們先看一看這三類儀器本身所具有的功能、特點，不難發現它們存在著不同的優勢，如果對照使用者本身所處的條件，就會更全面地理解而有針對性的選擇和應用。

我們可以從經濟上（價格）、適用條件（可檢測出漏點情況）和特長（其它類難以替代的一面）這三個方面初步分析，分列如下：

*類：1.價格低廉，現今大概在數百元至一、二千元之內。

2.管道埋深較淺，在一公尺之內，或直接接觸管線上測聽。

3.聽音真切，無附加電子噪聲，及因信號處理引起的失真，定位準確。

第二類：1.價格中等，現今大概在數千元，國外較高價位型號位數萬元。

2.管道埋深

2米內位宜，對管線方位應較清楚。

3.靈敏度高，單人操作效率高，定位準確。

第三類：1.價格昂貴，現今報價國外型號位數十萬元。

2.有可直接接觸管道的兩個測點，有可輸入正確的管道聲速等數據。

3.當埋深很深（但有條件）或管道通過人不可直達上方位置時，儀器算出測點位置，抗干擾較好。

對使用這三類儀器的操作者要求，對管線要求和如果單獨使用該類儀器可取得的效果作一分析：

*類：形式上操作zui簡單，但實質上要求操作者經驗zui豐富，能吃苦，有耐心，開始使用時要有老師傅傳、幫、帶為好，要學會聽各種音質的變化，掌握各種技巧。對我國南方一帶管線埋層不深，特別是用戶支管線直接接觸式測聽有較好的效果。上海一帶老師傅過去多年單獨使用這類儀器，也能控制相當的漏損。

第二類：操作比較簡單，一般可單人操作，兩人雙機對照使用更好。要求能正確掌握儀器性能特點，發揮儀器應有功能，學會分析儀器顯示信息的內涵。對我國南方一般地帶均有良好效果。對管線位置應清楚，特別對管道中三通、轉彎、埋深變化等位置應耐心分析比較。

第三類：操作技術上要求較高，一般要兩人以上操作（因有兩個傳感器要安排布設），應了解管線形式、管速等情況，或現場測出、計算出的漏點位置可能因輸入數據問題引起誤差，應用*、二類儀器復核定位。

（四）各類儀器使用效果實例

1.上海市自來水公司滬中各位老師傅長期使用聽漏棒，有良好的檢測效果，1998年應邀為浙江蒼南縣普測，*。

2.江西南昌市1999年使用英國相關檢漏儀、揚州捷通公司JT系列兩種型號檢漏儀，并結合使用聽漏棒，在綜合應用中發揮各自優點，使檢漏效率大為提高。其中相關儀的優勢是：振動范圍很大的大漏點的初步定位（然后應用檢漏儀或聽漏棒準確定位），并有個別用其它儀器測不出的漏點用相關儀查出。但是相關儀對小漏點難以測出，操作過程也較煩，所以通常仍使用*、二類儀器。*類儀器的優勢是：因為其靈敏度zui低，失真度zui小，在zui終復測漏點位置時往往zui可靠。第二類儀器的優勢是：巡查速度快，一般情況均能查出，使用效率zui高。

3.揚州捷通公司1999年前后用JT系列儀器為用戶實測：

1998年11月,江蘇漣水水司主干管,6個漏點。

1999年2月,安徽安慶水司 20公里管道,6個漏點。

1999年4月,浙江象山石浦水司普測,20個漏點。

1999年6月,安徽安慶水司 20公里管道,7個漏點。

1999年8月, 江蘇漣水普測,13個漏點。

1999年9月, 江蘇濱海水司,3個漏點。

1999年11月, 浙江浦江二水廠某管失壓求助（管道斷裂）,1個漏點。

2000年1月, 江蘇泗陽水司一主管失壓求援（φ300管斷裂）,1個漏點（其中一個市中心路面下已形成大洞）。

（五）管網狀況對儀器檢測效果的制約

儀器銷售的廠商對儀器的介紹，一般都展示其*的功能，或在典型的條件下可取得的效果，但在實際使用時，儀器的檢測對象是各類地下管線，而管線的狀況有相當大的差別。據中國城鎮供水協會編培訓資料。我國地下管線現況普遍存在資料不全，施工質量較差，尚未有為漏水檢測而設計的檢測點。這對使用相關檢漏儀產生許多不便，操作者只有現場尋找兩個閘閥，或消防栓等作為傳感器放置點。它們難以有良好的接觸，合適的距離。明確的管道聲速等數據，故而產生在某些西歐國家管線上檢測效率很高的情況難以實現。但是，前面講過，*、二類儀器的操作必須站在管線上方逐步巡測。當管線穿過建筑物或埋設在水下，稻田下時，一般就無法進行。這時，用相關儀就有不可替代的作用。

綜上所述，選擇使用各類儀器應根據自身的經濟條件，人員情況，管網條件等相對于那一類，才能發揮應有的效果。

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