監控、定位供水管網漏損是減少城市無收益水的重要組成部分。目前國內外市場上仍沒有一種方法能有效準確的實時發現和定位管網的漏損點，而已經在應用的3種技術都各有優缺點：

整合這些成熟技術的優點，再結合一些新的方式，我們整理出一套基于多維度感應的綜合管網檢漏方案，包含：壓力波爆管監測，DMA分區計量，聲波監測，管道機器人巡檢。

這套方案大致分為幾個步驟：

● 實時監測

對供水管網的實時監控管理包括供水壓力管理和供水流量管理。

主要采用的傳感器包括：用戶智能水表，戶外流速傳感器，戶外遠程壓力采集，以及針對管道內水壓的高頻率采集可捕捉到的管道內因異常產生的壓力波：

供水壓力是保障城市供水服務的重要因素，同時恰當和穩定的供水壓力又是確保城市供水管網安全運行和有效控制物理漏失的基本條件，壓力過高、過低或過度波動都不利于城市供水管網的安全高效運行，因此實時掌握城市供水管網的壓力動態是管理供水系統不可或缺的內容。

供水管網的流量與供水壓力有著密切的相關性，對管網流量的監測也是保障城市供水服務的另一個重要因素，在管網壓力監測的基礎上輔助流量的監測和分析，可以進一步保障供水安全和提升。

● 初步定位

DMA分區管理是控制城市供水系統水量漏失的有效方法之一，主要是通過對管網進行合理分區，實現不同層級的管網計量分區（DMA），如下圖，從而有效監控管網的爆管和夜間流量，實現異常預警和漏失定位，提高管網管理效率，降低漏失率。

通過壓力波發現的相鄰傳感器的爆管事件，通過壓力瞬變發生的時間差，可使用時差法捕獲定位爆管地點。當然，由于壓力波在復雜管網中的速度變化以及管網信息的誤差，導致該方法的定位依然無法精確。

● 精確定位

要精確定位漏點，我們需要結合更多的技術：

■ 管道聽診定位

下圖轉自鄭州日報：2017-07-03《城市供水管網的深夜“聽診師”》

鄭州供水做了13年的管網檢漏工，僅憑聽音，便能準確判斷出深埋地下的地下供水管是否漏水、漏水位置、管網材質和漏點大小。憑借這項“聽音斷漏”本領，每年隊伍能檢出900多處供水管網暗漏。然而這種人工聽診的方法有著效率低下、受環境噪音影響大、比較難掌握等問題。據報道描述：“聽音沒有教程，都是師傅帶徒弟，一般徒弟要三年才能出師”。

■ 聲波傳感器

相比之下，使用聲波傳感器分析管道聲波數據來模擬聽診師的人工聽診，可達到更好的自動化、智能化效果，大大提高效率和準確性。其特點為：

● 用于監測管道暗漏照成的聲波特點來發現管道泄漏事件

● 用自動聲波信號自動化采集、分析、判斷來代替人工管道聽診

● 可分析長期變化規律提高監測準確性

● 采樣頻率范圍（1000Hz ~ 10000Hz，每小時采集一次）

● 方便安裝及移動

在有壓力管路中，由于某種外界原因（如閥門突然關閉、水泵機組突然停車）使水的流速突然發生變化，從而引起水擊，這種水力現象稱為水擊或水錘。因開泵、停泵、開關閘閥過于快速，使水的速度發生急劇變化，特別是突然停泵引起水錘，可以破壞管道、水泵、閥門、并引起水泵反轉，管網壓力降低等，所以，預防水錘發生極為重要。

水錘發生的原因：關閉管道產生的彈性波從原點向上游和下游傳遞產生流速變化，

● 瞬時壓力升高與波速 a 成正比，

● 波速 a 與管道徑厚比 d/t 成反比，

瞬時壓力產生的效果：

一段244米長的管道，水流速1.2m/s，下游閥門管路中的壓力為0.41 MPa，如果閥門在10秒鐘時間內關閉，則壓力增加到0.57 MPa，即水錘將壓力增加了0.15 MPa。

在同一條件下，停泵水錘比啟動水錘和關閥水錘的危害性要大，直接水錘比間接水錘的危害性要大，但危害最大的是當管路中出現水柱分離而產生的斷流彌合水錘。

水錘效應有極大的破壞性：由于水錘的產生，使得管道中壓力急劇增大至超過正常壓力的幾倍甚至十幾倍，其危害很大，會引起管道的破裂，影響生產和生活。壓強過高，將引起管子的破裂，反之，壓強過低又會導致管子的癟塌，還會損壞閥門和固定件。

那么監測到水錘之后我們能采用哪些辦法消除水錘呢？

a.開關閥門過快引起的水錘：

（1） 延長開閥和關閥時間。

（2） 離心泵和混凝泵應在閥門半閉15%-30%時而不是全關時停泵。

b.泵引起的水錘

（1） 排除管道內的空氣，使管道內充滿水后再開啟水泵，凡是長距離輸水管道的高起部位都應設自動排氣閥。

（2） 停泵水錘主要因出水管止回閥關閉過快引起，因此，取消止回閥可以消除停水泵水錘的危害，并且可以減少水頭損失，節約電耗；目前經過一些大城市的實驗，認為一級泵房可以取消，二級泵房不宜取消；取消止回閥時應進行停水錘壓力計算，為減少和消除水錘，目前常在大口徑管道上安裝微阻緩閉止回閥。采用緩沖止回閥、微閉蝶閥安裝在大口徑的水泵出水管上，可有效的消除停泵水錘，但因閥門動作時有一定的水量倒流，吸水井須有溢流管。緊靠止回閥并在其下游安裝水錘消除器。

水錘消除器能在無需阻止流體流動的情況下，有效地消除各類流體在傳輸系統可能產生的水外錘和浪涌發生的不規則水擊波震蕩，從而達到消除具有破壞性的沖擊波，起到保護之目的。

水錘消除器的內部有一密閉的容氣腔，下端為一活塞，當沖擊波傳入水錘消除器時，水擊波作用于活塞上，活塞將往容氣腔方向運動?；钊\動的行程與容氣腔內的氣體壓力、水擊波大小有關，活塞在一定壓力的氣體和不規則水擊雙重作用下，做上下運動，形成一個動態的平衡，這樣就有效地消除了不規則的水擊波震蕩。

水錘是影響長距離壓力輸水工程安全運行的一個重要因素,不少工程因水錘而引起爆管。我們這里著重研究長距離壓力輸水工程的一種管材：PCCP管。

預應力鋼筒混凝土管( Prestressed Concrete Cylinder Pipe，簡寫PCCP)是指在帶有鋼筒的高強混凝土管芯上纏繞環向預應力鋼絲，再在其上噴制致密的水泥砂漿保護層而制成的輸水管。它是由薄鋼板、高強鋼 絲和混凝土構成的復合管材，它充分而又綜合地發揮了鋼材的抗拉、易密封和混凝土的抗壓、耐腐蝕性能，具有高密封性、高強度和高抗滲的特性。

PCCP管道由于其結構設計的特點，為了追求節省鋼材的目的，通過鋼材的冷加工來提高屈服強度，同時，結構設計余量相對較小，因此，對設計計算負荷，使用環境，制造，安裝和管道運行操作都提出了更高的要求。管道壓力過高，或者是瞬時壓力往往是PCCP失效的主要原因

高于設計壓力可能會導致砂漿涂層開裂，以及可能影響管道耐用性，下圖顯示PCCP管道失效與內水壓和斷絲數量的關系，縱坐標為壓力（100 psi=0.69 MPa），橫坐標為斷絲數量。黃色區域為管道需要修復的最高等級RP1，藍線上方與黑線之間屬第二級RP2待修理區域，如果計劃管道線路大修，應將RP3區域考慮進去。

l RP1區域顯示管道結構已超過強度極限，即將發生爆管，如果可能管道應盡快修理。

l RP2區域顯示管道結構已超過強度極限狀態，失效隨時間發生，管道應盡快修復。

l RP3區域顯示管道超過適用性極限，故障會發生在更長的時間之后，無需修理，但需定期檢查。