一、漏点定位之痛:市政管网漏损监测的核心难题
市政管网作为城市 “地下生命线”,承担着供水、排水的重要功能,但其漏损问题长期困扰城市运维 —— 据统计,我国城市供水管网平均漏损率约 15%,部分老旧城区甚至超过 20%,每年因管网漏损浪费的水资源超 50 亿立方米。而漏点定位精度不足,是导致漏损问题难以高效解决的关键:传统漏损监测手段定位误差常达 10-50 米,部分复杂工况下甚至无法定位,不仅延长漏损修复时间,还可能因漏点长期未修复引发路面塌陷、地下水体污染等次生灾害。
某北方城市曾因供水管网漏点定位误差达 30 米,维修人员连续挖掘 3 处路面才找到漏点,不仅造成 20 余万元经济损失,还导致周边居民停水 48 小时;某南方城市雨季时,排水管网漏点因定位不准,漏出的污水渗入地下水体,引发局部水体黑臭,后续虽投入大量人力排查,仍耗时 1 周才找到漏点。这些案例均表明,提升市政管网漏损监测的漏点定位精度,是降低漏损率、保障管网安全运行的核心前提。
当前,市政管网漏损监测漏点定位精度低的原因主要集中在三方面:一是技术适配性不足,不同材质(如铸铁管、PE 管)、不同埋深(0.5-3 米)的管网,对监测技术的需求不同,传统单一技术难以覆盖所有工况,导致定位误差;二是设备性能局限,部分监测设备灵敏度低,无法捕捉微弱漏损信号,或受地下电磁干扰、土壤湿度影响,信号失真;三是数据应用滞后,监测数据与管网 GIS 地图、历史漏损数据未有效融合,无法通过多维度数据交叉验证提升定位精度,导致 “单数据判读” 引发的定位偏差。
二、精度提升之基:市政管网漏损监测的核心技术要求
要提升漏点定位精度,市政管网漏损监测需满足 “高灵敏度感知、多技术协同、数据深度融合” 三大核心要求。首先是高灵敏度感知,监测设备需能捕捉微弱漏损信号:供水管网漏损时,水流冲击管道会产生 10-5000Hz 的振动信号,排水管网漏损会伴随水位、流量异常,监测设备需能精准识别这些信号,即使在管道埋深 3 米、土壤复杂的工况下,信号采集误差也需控制在 5% 以内。其次是多技术协同,单一技术难以应对复杂管网工况,需结合声学监测、压力监测、视频检测等多种技术,形成 “互补验证” 的定位体系,例如声学监测识别漏损振动,压力监测辅助判断漏损范围,视频检测直观确认漏点位置。最后是数据深度融合,需将实时监测数据与管网 GIS 地图、历史漏损数据、管道材质数据等融合,通过算法分析缩小定位范围,例如结合 GIS 地图中的管道走向,排除非管网区域的干扰信号;参考历史漏损数据,在高频漏损路段重点验证,进一步提升定位精度。
当前主流的漏损监测技术中,声学监测技术(如听漏仪、声波传感器)定位精度较高,但在非金属管道或复杂土壤中信号衰减快;压力监测技术可通过压力变化判断漏损范围,但无法精准定位单点漏损;管道机器人视频检测能直观看到漏点,但受管道内积水、杂质影响,检测范围有限。因此,需通过技术组合与优化,突破单一技术的局限,实现漏点精准定位。
三、精度提升之道:市政管网漏损监测漏点定位的实践策略
1. 技术组合:构建 “多维度协同” 的监测体系
针对不同管网工况,采用 “主技术 + 辅助技术” 的组合模式,提升漏点定位精度。一是供水管网:声学监测 + 压力监测 + 光纤传感组合,供水管网漏损的核心特征是振动与压力变化,优先采用高精度声学传感器(采样频率≥10kHz),实时采集漏损振动信号,同时在管网关键节点安装压力传感器,通过压力梯度变化判断漏损范围,缩小定位区间。对于埋深超过 2 米的非金属管道,增设分布式光纤传感器,利用光纤对振动的高灵敏度,捕捉漏损信号,形成 “振动 + 压力 + 光纤” 的三重验证。例如,北京朝阳区在供水管网改造中,采用该组合技术,将漏点定位误差从 20 米缩小至 3 米以内,某小区供水管网漏点仅用 2 小时就精准定位,修复时间缩短 60%。
二是排水管网:液位流量监测 + 管道机器人 + 水质监测组合,排水管网漏损常伴随液位异常(如局部水位骤降)、流量波动,先通过液位流量计实时监测数据,识别异常区域,再派出管道机器人(配备高清摄像头与 LED 光源)进入管道检测,直观查看漏点位置,同时采集漏点周边水质数据,排除工业废水偷排等非漏损因素干扰。上海浦东新区在排水管网漏损监测中,通过该组合技术,成功定位一处埋深 2.5 米的 PE 管漏点,定位误差仅 1.5 米,且避免了将工业废水偷排误判为漏损的情况。
三是复杂工况:多技术联合巡检,针对老旧管网密集区、管道交叉复杂区等特殊工况,采用 “地面听漏 + 地下传感器 + 无人机航拍” 的联合巡检模式:地面人员使用手持听漏仪(灵敏度≥90dB)初步排查,地下管网布设无线声学传感器实时监测,无人机通过热成像技术识别地面渗水区域(漏损会导致局部地面温度异常),三者数据融合后,精准定位漏点。广州越秀区在老旧管网改造中,通过该模式,定位一处因管道腐蚀导致的微小漏点(漏水量 0.5m³/h),定位误差仅 2 米,此前传统听漏仪多次检测均未发现该漏点。
2. 设备升级:突破 “高灵敏度 + 抗干扰” 的性能瓶颈
监测设备的性能直接影响定位精度,需从硬件与软件两方面升级设备。一是硬件升级:提升信号采集精度与抗干扰能力,在传感器方面,研发 “抗干扰声学传感器”,采用金属外壳屏蔽电磁干扰,内置信号放大模块,即使在地下 3 米、土壤湿度 80% 的工况下,也能精准采集漏损信号,信号信噪比提升至 30dB 以上;在数据传输方面,采用 LoRaWAN+4G 双传输模式,避免单一网络信号弱导致的数据断联,确保漏损信号实时上传,无延迟。例如,某设备厂商推出的新一代声学传感器,将漏损信号采集误差从 10% 降至 3%,在城市电网密集区(电磁干扰强)仍能稳定工作。
二是软件优化:植入 “智能识别算法”,在监测设备中植入漏损信号识别算法,通过机器学习训练模型,区分漏损信号与环境干扰信号(如车辆行驶振动、地下管线施工噪音)。例如,针对供水管网,算法可自动过滤 10Hz 以下的低频环境噪音(如重型车辆振动),聚焦 100-1000Hz 的漏损特征频段;针对排水管网,算法通过分析液位波动的频率与幅度,排除降雨、用水高峰等正常波动,识别漏损导致的异常液位变化。杭州萧山区在排水管网监测中,通过该算法,将漏损信号识别准确率从 75% 提升至 95%,避免了因环境干扰导致的定位偏差。
三是设备小型化与适配性优化,针对管径小于 DN200 的小管径管道,研发微型传感器(直径≤50mm),可直接安装在管道内壁,避免因管道空间狭小导致的安装困难;对于老旧铸铁管道,采用磁吸式传感器,无需破坏管道即可固定,同时传感器表面采用防腐涂层,延长使用寿命。深圳罗湖区在小管径供水管网监测中,使用微型磁吸式声学传感器,成功定位一处 DN150 铸铁管的漏点,定位误差仅 2.5 米,且安装过程未影响管网正常供水。
3. 数据融合:搭建 “多源数据联动” 的分析平台
通过数据融合打破 “信息孤岛”,进一步缩小漏点定位范围。一是构建 “监测数据 + GIS 地图” 的空间关联模型,将实时监测设备的位置信息与管网 GIS 地图精准匹配,标注传感器在管道上的具体坐标(误差≤1 米),当某区域传感器检测到漏损信号时,平台自动在 GIS 地图上显示该区域管道走向、埋深、材质等信息,排除非管网区域的干扰,同时结合管道分支情况,缩小漏点至 20 米以内的区间。例如,武汉汉阳区在智慧管网平台建设中,通过该模型,将漏点初步定位范围从 50 米缩小至 15 米,为后续精准检测节省时间。
二是融入 “历史数据 + 工况数据” 的辅助分析,在平台中导入管网历史漏损数据(如近 3 年漏损位置、漏损原因)、管道材质数据(如铸铁管、PE 管的漏损特征)、运行工况数据(如供水管网压力、排水管网流量),通过算法分析这些数据与实时漏损信号的关联关系。例如,若某区域历史上曾因管道腐蚀多次漏损,且实时监测到该区域有振动信号,平台会优先判断为管道腐蚀漏损,同时结合当前供水管网压力,计算漏损可能的范围;若某区域管道为 PE 管(漏损振动频率较低),平台会调整声学信号的识别频段,避免因频段设置不当导致的漏判或误判。成都高新区通过该分析模式,将漏点定位精度提升 40%,某 PE 管漏点定位误差从 15 米降至 6 米。
三是建立 “人工巡检数据 + 智能监测数据” 的交叉验证机制,当智能监测设备发现疑似漏损信号时,平台自动推送信息给巡检人员,巡检人员携带手持听漏仪到现场复核,同时记录现场环境数据(如路面是否有渗水、周边是否有施工),将这些数据上传至平台,与智能监测数据交叉验证,排除虚假信号,确认漏点位置。例如,南京建邺区在供水管网监测中,平台通过智能传感器发现一处疑似漏损信号,巡检人员到现场后,发现该区域有道路施工,振动信号为施工干扰,及时排除误判;另一处疑似漏损信号,经巡检人员现场听漏与开挖验证,确认为漏点,定位误差仅 2 米,实现 “智能预警 + 人工复核” 的精准定位。
4. 管网数字化:夯实 “精准定位” 的基础支撑
管网数字化是提升漏点定位精度的前提,需完善管网基础信息,减少因信息缺失导致的定位偏差。一是完善管网 GIS 地图数据,通过专业测绘设备(如地下管线探测仪、全站仪),精准采集管道的走向、埋深、管径、材质、连接方式等信息,将数据精度控制在 1 米以内,同时标注阀门、水表、检查井等附属设施的位置,为漏点定位提供空间参考。例如,西安经开区在管网数字化改造中,投入无人机航拍与地下管线探测仪,对辖区内 1200 公里管网进行测绘,更新 GIS 地图数据,将管道位置误差从 5 米缩小至 0.5 米,为后续漏损监测提供了精准的基础数据。
二是建立管网 “数字孪生” 模型,基于 GIS 地图数据,构建与实际管网 1:1 的数字孪生模型,在模型中模拟不同漏损场景(如管道破裂、接口渗漏)的信号特征,同时将实时监测数据接入模型,通过可视化方式展示漏损信号的传播路径与强度,辅助判断漏点位置。例如,苏州工业园区构建供水管网数字孪生模型,当某区域声学传感器检测到漏损信号时,模型自动模拟信号传播范围,结合管道材质与埋深,计算漏点可能的位置,将定位范围缩小至 5 米以内,运维人员通过模型即可直观查看漏点周边环境,提前制定开挖修复方案。
三是动态更新管网数据,随着城市建设发展,管网会出现新建、改造、废弃等变化,需建立 “管网数据动态更新机制”,施工单位在管网改造后 1 周内,将更新后的管道信息上传至 GIS 平台,运维人员定期(每季度)对管网数据进行实地核查,确保数据与实际管网一致。例如,重庆渝北区规定,所有管网施工项目需同步提交管网更新数据,由水务部门审核后录入 GIS 系统,同时每季度组织一次管网数据核查,发现数据偏差及时修正,避免因数据过时导致的漏点定位错误。
四、实践案例:广州天河区提升市政管网漏损监测漏点定位精度的成效
广州天河区市政管网总长度超 2000 公里,其中 30% 为使用超过 20 年的老旧管网,此前漏点定位误差常达 15-30 米,漏损修复平均耗时 36 小时,管网漏损率达 18%。2023 年,天河区启动漏损监测精度提升项目,通过 “技术组合 + 设备升级 + 数据融合 + 管网数字化” 的综合策略,实现漏点精准定位:
在技术组合方面,供水管网采用 “声学传感器 + 压力传感器 + 分布式光纤” 组合,排水管网采用 “液位流量计 + 管道机器人” 组合,复杂工况采用 “地面听漏 + 无人机热成像” 联合巡检;在设备升级方面,更换 1200 套高精度声学传感器(信号信噪比≥35dB),植入漏损信号智能识别算法;在数据融合方面,搭建 “监测数据 + GIS 地图 + 历史数据” 的分析平台,实现数据实时联动;在管网数字化方面,更新 GIS 地图数据,构建管网数字孪生模型,数据精度达 0.5 米。
项目实施后,天河区市政管网漏损监测漏点定位精度显著提升:漏点定位误差从 15-30 米缩小至 2-5 米,定位准确率从 70% 提升至 98%;漏损修复时间从 36 小时缩短至 8 小时,减少因停水、开挖造成的经济损失;管网漏损率从 18% 降至 10%,每年节约水资源超 100 万立方米,同时避免了 3 起因漏点未及时修复引发的路面塌陷事故。
结语
提升市政管网漏损监测的漏点定位精度,并非单一技术的升级,而是 “技术组合、设备优化、数据融合、管网数字化” 的系统性工程。从多技术协同捕捉漏损信号,到高灵敏度设备突破性能瓶颈,再到数据融合缩小定位范围,最后通过管网数字化夯实基础,每一步都需围绕 “精准” 核心,结合管网实际工况灵活调整。唯有如此,才能让漏损监测从 “模糊判断” 走向 “精准定位”,高效解决市政管网漏损问题,保障城市 “地下生命线” 的安全稳定运行,为城市水资源节约与可持续发展提供有力支撑。