市政排水管网是城市水环境治理与防洪排涝的关键基础设施,承担着雨水、污水输送的重要职能。然而,我国多数市政排水管网建设年代久远,部分管网已运行 30 年以上,受地质沉降、管道腐蚀、外力破坏等因素影响,泄漏问题日益突出。管网泄漏不仅导致水资源浪费、污水渗入地下污染土壤与地下水,还可能引发路面塌陷、交通中断等安全事故,严重影响城市正常运行。因此,掌握高效的泄漏检测技术并实现泄漏点快速定位,是市政排水管网运维管理的核心需求,对保障管网安全稳定运行、降低运维成本具有重要意义。
一、市政排水管网泄漏检测的核心有效技术
市政排水管网多埋设于地下,结构复杂、环境特殊(如深埋、多接口、周边干扰多),泄漏检测需结合管网材质、埋深、介质特性等因素选择适配技术。目前,行业内成熟且有效的检测技术主要包括听音检测技术、压力测试技术、闭路电视检测技术(CCTV)、声呐检测技术、光纤传感检测技术等,各类技术基于不同原理,在检测精度、适用场景上各具优势。
(一)听音检测技术:传统高效的 “声学感知技术”
听音检测技术是市政排水管网泄漏检测中应用最广泛的传统技术,核心原理基于 “泄漏噪声传播”:当管网存在泄漏点时,水或污水在压力作用下从泄漏点喷出,与管道壁、土壤摩擦产生特定频率的噪声(通常为 200-2000Hz),该噪声通过管道、土壤传播至地面,检测人员通过专业设备捕捉并分析噪声信号,判断是否存在泄漏及泄漏点位置。根据操作方式不同,可分为地面听音法与管道内听音法。
1. 地面听音法
地面听音法是最基础的听音检测方式,操作流程简单:检测人员携带便携式听音仪(如电子听音杆、地面麦克风),沿管网敷设路线,在阀门井、检查井、路面等位置放置听音设备,捕捉地下管道传来的泄漏噪声。通过对比不同点位的噪声强度、频率特征,初步判断泄漏区域 —— 泄漏点正上方地面的噪声强度通常最大,且频率分布更集中;同时,可结合阀门开关操作,关闭疑似泄漏管段的阀门,观察噪声变化,进一步缩小泄漏范围。
该技术的优势在于设备便携(重量通常小于 5kg)、操作灵活、检测成本低,适用于管径较小(DN300 以下)、埋深较浅(小于 3m)的塑料管、混凝土管,尤其适合老旧小区、狭窄街道等大型设备难以进入的区域。但局限性也较为明显:受地面环境干扰大(如交通噪声、施工噪声),在繁忙路段或复杂环境中检测精度下降;对埋深超过 3m 或周边存在大量岩石、坚硬土壤的管网,噪声衰减严重,易出现漏检或误判;且对检测人员经验要求高,需通过长期实践积累判断噪声的能力。
2. 管道内听音法
为克服地面听音法的局限性,管道内听音法通过将听音设备送入管道内部,直接捕捉泄漏噪声,减少地面干扰。常用设备为管道机器人(搭载高灵敏度麦克风)或浮标式听音仪:管道机器人可在管道内自主行走,实时采集噪声信号并传输至地面终端,检测人员通过终端分析噪声数据,定位泄漏点;浮标式听音仪则适用于充满水的管道,通过浮力漂浮于管道内,随水流移动并记录噪声变化,当经过泄漏点时,噪声信号出现峰值,从而定位泄漏位置。
管道内听音法的检测精度远高于地面听音法,误差可控制在 1-3m 范围内,适用于管径较大(DN500 以上)、埋深较深的管道,且受地面环境干扰小,能有效检测出微小泄漏(泄漏量小于 0.1L/s)。但该技术对管道内环境要求较高,若管道内淤积严重、存在大量杂物或水位过低,会影响设备移动与信号采集;且设备成本较高(管道机器人单价通常超过 100 万元),不适用于大规模普及检测。
(二)压力测试技术:基于 “压力变化” 的泄漏判断技术
压力测试技术的核心原理是利用管道内压力与泄漏的关联关系:当管网无泄漏时,管道内压力保持稳定;若存在泄漏点,管道内压力会随泄漏量增加而下降,通过监测管道内压力变化,可判断是否存在泄漏并估算泄漏量,结合分段测试实现泄漏点定位。该技术主要包括闭水试验法与压力衰减法,是管网新建或修复后验收的常用检测手段,也适用于老旧管网的泄漏排查。
1. 闭水试验法
闭水试验法是市政排水管网泄漏检测的经典方法,操作流程规范:首先,选择待检测管段,关闭管段两端的阀门,将管道内充满水并浸泡一定时间(通常为 24 小时),使管道充分吸水膨胀,减少因管道变形导致的压力误差;然后,记录初始水位与压力,保持管道封闭状态,静置规定时间(如 30 分钟、60 分钟),观察水位或压力变化;若水位下降量超过规范允许值(如 DN300 管道允许渗漏量为 0.25L/(m・min)),则判断管段存在泄漏,再通过分段缩小检测范围,逐步定位泄漏点。
该技术的优势在于原理简单、结果直观,能直接判断管段是否存在泄漏及泄漏严重程度,适用于各类材质的管道(如混凝土管、塑料管、钢管),尤其适合管径较小、埋深较浅的管段检测。但闭水试验法的局限性在于定位精度低,仅能确定存在泄漏的管段,无法精准定位泄漏点位置,需结合其他技术(如听音法)进一步排查;且检测过程需关闭管道,影响正常排水功能,对交通繁忙或排水需求高的区域(如市中心、工业区)适用性较差。
2. 压力衰减法
压力衰减法是闭水试验法的升级技术,通过高精度压力传感器实时监测管道内压力变化,提升检测精度:检测前,对待测管段进行加压(通常加压至 0.2-0.4MPa),并关闭阀门保持压力稳定;然后,利用压力传感器(精度可达 ±0.1kPa)连续记录压力数据,绘制压力 - 时间曲线;若曲线呈稳定下降趋势,且下降速率超过无泄漏管道的压力损失阈值(通常为 0.02MPa/h),则判断存在泄漏;通过计算压力衰减速率,可估算泄漏量,再通过分段加压测试(关闭不同阀门,分别检测各子管段),逐步缩小泄漏范围,最终定位泄漏点。
压力衰减法的检测精度高于闭水试验法,能更灵敏地检测出微小泄漏,且压力数据可实时传输至终端,便于数据分析与记录;适用于压力管网(如污水加压管网、雨水提升管网)的泄漏检测,尤其适合对泄漏量要求严格的区域。但该技术同样需要关闭管道,影响正常运行;且受管道材质弹性影响,部分塑料管道加压后会出现 “弹性膨胀”,导致压力短暂下降,易误判为泄漏,需通过多次测试校准。
(三)闭路电视检测技术(CCTV):“可视化” 的管道内部检测技术
闭路电视检测技术(简称 CCTV 检测)是目前市政排水管网内部检测的主流技术,核心原理是通过管道机器人搭载高清摄像头,进入管道内部拍摄视频画面,检测人员通过地面终端实时观察管道内壁状况,直接识别泄漏点、裂缝、腐蚀、淤积等缺陷,实现 “可视化” 泄漏定位。该技术不仅能检测泄漏,还能全面评估管道健康状况,为管网修复提供依据。
CCTV 检测的操作流程主要包括:首先,对管道进行预处理,清理管内淤积物、杂物,确保机器人通行顺畅;然后,将搭载摄像头的管道机器人(分为履带式、轮式、浮筒式)从检查井放入管道,机器人沿管道内壁缓慢移动(速度通常为 0.5-1m/s),摄像头实时拍摄管道内壁画面,同时记录机器人的位置信息(通过编码器或 GPS 定位);检测人员在地面终端观察视频画面,当发现管道内壁有渗水、滴水、喷射水等泄漏迹象时,标记对应位置,结合机器人的位置数据,确定泄漏点的地面坐标;检测完成后,生成管道检测报告,包含泄漏点位置、泄漏程度、管道缺陷类型等信息。
CCTV 检测技术的核心优势在于 “可视化”,能直接观察到泄漏点的具体位置与形态(如裂缝泄漏、接口泄漏、管壁腐蚀泄漏),定位精度极高,误差可控制在 0.5-1m 范围内;适用于各类管径(DN150-DN2000)、材质的管道,不受地面环境干扰,能检测出隐蔽性强的泄漏(如管道接口处的微小渗漏);同时,检测数据可长期保存,便于管网后续维护与历史数据对比。但该技术也存在局限性:设备成本高(一套完整的 CCTV 检测系统单价通常为 150-300 万元),对操作人员技术要求高;管道内若存在大量积水(水位超过管道直径的 1/2)、淤积或障碍物,会遮挡摄像头视线,影响检测结果;且检测速度较慢,单管段检测时间较长(100m 管段约需 30-60 分钟),不适用于大规模快速排查。
(四)声呐检测技术:“水下声学成像” 的管道检测技术
声呐检测技术主要针对管道内充满水、无法进行 CCTV 检测的场景(如高水位管道、污水管道),核心原理基于 “超声波成像”:声呐设备向管道内壁发射超声波,超声波遇到管道缺陷(如泄漏点、裂缝、淤积)时发生反射,设备接收反射信号并处理成图像,检测人员通过图像判断管道内壁状况,定位泄漏点。该技术相当于 “水下的 CCTV 检测”,能在浑浊、黑暗的管道环境中实现有效检测。
声呐检测的操作流程与 CCTV 检测类似:将声呐探头通过检查井放入管道内,探头随水流或机器人移动,向管道内壁 360° 发射超声波(频率通常为 500kHz-2MHz),同时接收反射波;反射波信号经处理后,生成管道内壁的二维或三维声学图像,图像中不同灰度代表不同的反射强度 —— 泄漏点处因水流喷射,超声波反射强度与正常管壁存在差异,会在图像中呈现明显的 “异常区域”,检测人员结合探头位置数据,确定泄漏点的地面位置。
声呐检测技术的优势在于适用于高水位、高浑浊度的管道,不受水质影响,能有效检测出管道底部或侧壁的泄漏点;定位精度较高,误差约为 1-2m,且检测速度较快(100m 管段约需 20-30 分钟);设备成本低于 CCTV 检测系统,适用于污水管网、雨水管网等复杂水质的泄漏检测。但该技术的局限性在于无法直接观察到泄漏点的细节形态,仅能通过声学图像判断泄漏位置,需结合听音法或开挖验证进一步确认;且对管道内的小泄漏(泄漏量小于 0.05L/s)检测灵敏度较低,易出现漏检。
(五)光纤传感检测技术:“分布式” 的实时监测技术
光纤传感检测技术是近年来发展起来的新型泄漏检测技术,核心原理基于 “光纤的光信号变化”:将特种光纤(如分布式光纤传感器)敷设于管道外壁或周边土壤中,当管道发生泄漏时,泄漏介质(水或污水)会导致光纤周围的温度、压力、湿度发生变化,进而引起光纤中传输的光信号(如光强、相位、频率)改变,通过检测光信号变化,可实时监测泄漏情况并定位泄漏点。该技术属于 “分布式监测”,能实现对长距离管网的连续实时监测,是智慧管网建设的重要技术支撑。
光纤传感检测技术的操作流程主要包括:首先,根据管网情况选择光纤敷设方式,可将光纤直接缠绕在管道外壁(适用于新建管道),或埋设于管道周边土壤中(适用于既有管道);然后,将光纤连接至光信号解调仪,解调仪向光纤发射激光信号,并接收返回的光信号;当管道发生泄漏时,泄漏点周边的环境参数变化导致光信号发生异常,解调仪通过分析光信号的异常位置,确定泄漏点的准确坐标(定位精度可达 1-5m);同时,系统可实时发出报警信号,通知管理人员及时处理。
该技术的核心优势在于实现 “实时连续监测”,无需人工现场操作,能 24 小时监控管网泄漏情况,尤其适用于重要管段(如饮用水源地周边管网、工业区污水管网)的长期监测;检测范围广,单根光纤可监测数公里长的管网,且抗干扰能力强(不受电磁干扰、温度变化影响),适用于复杂地质环境;同时,光纤使用寿命长(可达 20 年以上),运维成本低。但该技术的局限性在于前期投入成本高(每公里光纤及设备成本约 10-20 万元),对既有管网的改造难度大(需开挖路面敷设光纤);且受泄漏介质影响,若泄漏介质为与土壤温度、湿度相近的液体,可能导致光信号变化不明显,影响检测灵敏度。
二、市政排水管网泄漏点的快速定位方法与实操策略
掌握有效的检测技术是基础,要实现泄漏点的快速定位,还需结合管网实际情况,制定科学的实操策略,通过 “区域划分 - 技术组合 - 数据验证” 的流程,提升定位效率与精度,避免盲目检测导致的时间与成本浪费。
(一)“区域划分 + 优先级排序”:缩小检测范围,聚焦关键区域
市政排水管网覆盖范围广,盲目开展全区域检测效率极低,快速定位的第一步是通过 “区域划分” 与 “优先级排序”,缩小检测范围,聚焦高风险区域。具体操作如下:
首先,结合管网 GIS 系统(地理信息系统),将整个管网按行政区域、道路走向、管网年代划分为若干子区域,每个子区域包含 10-20 个管段,便于分段检测;然后,收集各子区域的管网基础数据(如建设年代、材质、埋深、历史泄漏记录)、运行数据(如流量、压力、水质)及周边环境数据(如地质条件、路面塌陷记录),建立 “泄漏风险评估模型”,评估各子区域的泄漏风险等级 —— 建设年代久(超过 20 年)、材质差(如混凝土管)、历史泄漏频繁、周边有路面塌陷记录的区域,列为高风险区域,优先开展检测;新建、材质好(如 PE 管)、运行稳定的区域,列为低风险区域,可适当降低检测频率。
通过区域划分与优先级排序,能将检测资源集中于高风险区域,避免 “撒网式” 检测,大幅提升定位效率。例如,某城市老城区管网建设于 20 世纪 90 年代,多为混凝土管,历史泄漏记录达 50 余次 / 年,将其列为高风险区域,优先采用 CCTV 检测与听音法组合技术,1 个月内即定位 23 处泄漏点;而新城区管网为 PE 管,仅用压力衰减法抽检,未发现泄漏点,节省了大量检测时间与成本。
(二)“技术组合适配”:根据场景选择最优技术组合
单一检测技术难以满足所有场景的快速定位需求,需根据管网材质、埋深、管径、水质、地面环境等因素,选择 “技术组合”,实现优势互补。常见的技术组合策略如下:
老旧小区小口径管网(DN300 以下,埋深<2m):采用 “地面听音法 + 闭水试验法” 组合。首先,通过地面听音法初步排查疑似泄漏区域,缩小范围至 100m 以内;然后,对疑似区域的管段进行闭水试验,确认是否存在泄漏;最后,在闭水试验不合格的管段内,使用便携式听音仪逐点检测,定位泄漏点,误差可控制在 3-5m 范围内。该组合成本低、操作灵活,适合小区内狭窄道路的检测。
城市主干道大口径管网(DN500 以上,埋深 3-5m):采用 “CCTV 检测 + 声呐检测” 组合。若管道内水位较低、视野清晰,优先使用 CCTV 检测,直接观察泄漏点位置;若管道内水位高、水质浑浊,先用声呐检测定位疑似泄漏区域,再通过 CCTV 检测(搭配浮筒装置)近距离确认泄漏点,定位精度可达 1-2m,且检测效率高,单管段检测时间可缩短至 40 分钟以内。
重要管段长期监测(如水源地周边管网):采用 “光纤传感检测 + 压力衰减法” 组合。通过光纤传感系统实现 24 小时实时监测,当发现泄漏报警时,立即对报警区域的管段进行压力衰减法检测,确认泄漏情况并缩小范围,再用听音法或 CCTV 检测精准定位泄漏点。该组合能实现 “实时预警 + 快速定位”,确保重要管段的安全运行。
(三)“数据验证 + 开挖确认”:确保定位精度,避免误判
泄漏点定位后,需通过 “数据验证” 与 “开挖确认”,确保定位精度,避免因技术误差导致的误判。具体操作如下:
数据验证:结合多种检测技术的结果进行交叉验证,例如,用听音法定位的泄漏点,需通过压力衰减法检测该区域管段的压力变化,若压力衰减速率与泄漏量匹配,则验证定位准确;用 CCTV 检测发现的泄漏点,需记录泄漏点的管道位置(如距离检查井 10m,时钟方向 3 点位置),并与管网 GIS 系统中的管道坐标对比,确认地面投影位置。
开挖确认:对于重要区域或泄漏严重的点位,需进行小规模开挖验证,开挖前根据定位数据确定开挖范围(通常为泄漏点周边 2-3m),采用人工或小型开挖设备(如微型盾构机)进行开挖,避免破坏周边路面与地下设施;开挖后观察管道是否存在泄漏,若与检测结果一致,则完成定位;若未发现泄漏,需重新分析检测数据,调整定位策略,再次检测。
例如,某城市主干道管网通过 CCTV 检测定位一处泄漏点,距离检查井 15m,时钟方向 6 点位置(管道底部),通过压力衰减法检测该管段,压力衰减速率为 0.05MPa/h,符合泄漏量估算值;开挖后发现管道底部存在直径 125px 的裂缝,与检测结果一致,成功完成泄漏点修复,避免了路面塌陷风险。
三、泄漏检测与定位的注意事项
前期数据准备:开展检测前,需收集完整的管网基础数据(如管网图纸、GIS 坐标、建设档案),了解管道材质、管径、埋深、接口形式等信息,为技术选择与定位提供依据;若管网数据缺失,需先通过普查补充数据,避免盲目检测。
环境干扰控制:检测过程中需控制环境干扰,如地面听音法检测时,需避开交通高峰期,关闭周边施工设备,减少噪声干扰;CCTV 检测前需清理管内淤积,确保摄像头视线清晰;光纤传感检测需避免光纤周边有强电磁干扰源,影响光信号传输。
安全防护措施:检测作业需做好安全防护,如井下作业(检查井操作)时,需先检测井内有毒有害气体(如硫化氢、甲烷)浓度,浓度达标后方可下井;开挖作业时需设置安全警示标志,疏导交通,避免行人与车辆误入作业区域;使用高压设备(如压力衰减法加压设备)时,需检查设备密封性,防止压力过高导致设备损坏。
总结
市政排水管网的泄漏检测与泄漏点快速定位,需结合管网实际情况选择适配的检测技术,通过 “区域划分 - 技术组合 - 数据验证 - 开挖确认” 的流程,实现高效精准定位。听音检测技术适合低成本快速排查,压力测试技术适合管段泄漏判断,CCTV 与声呐检测技术适合可视化精准定位,光纤传感技术适合长期实时监测。在实际应用中,需根据管网材质、埋深、环境等因素,灵活组合技术,同时注重数据交叉验证与开挖确认,确保定位精度,为管网修复提供可靠依据,最终保障市政排水管网的安全稳定运行,提升城市水安全保障能力。