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利用聲振法原理對(duì)地下供水管道探測(cè)

簡(jiǎn)單介紹:

利用聲振法原理對(duì)地下供水管道探測(cè)雖已在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用，但國(guó)內(nèi)所見文章對(duì)此方法多介紹國(guó)外儀器及操作流程，對(duì)國(guó)產(chǎn)儀器的使用及檢測(cè)效果甚少闡述。本文筆者從事該類儀器開發(fā)應(yīng)用二十多年來(lái)的體會(huì)出發(fā)，探討聲振法檢測(cè)中的一些問(wèn)題，并介紹國(guó)產(chǎn)儀器在實(shí)際檢測(cè)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(shí)的參考。

利用聲振法原理對(duì)地下供水管道探測(cè)的基本依據(jù)是利用壓力管道泄漏時(shí)會(huì)引發(fā)某些特殊振動(dòng)，這些振動(dòng)在漏點(diǎn)常常zui為強(qiáng)烈。人們就把追索振動(dòng)源頭作為檢測(cè)漏點(diǎn)的一種方法，并已得到國(guó)內(nèi)外普遍采用。

這種方法zui初的工具為機(jī)械式傳聲的聽漏棒和聽漏餅，逐漸發(fā)展為各種電子放大和處理式的檢漏儀器和相關(guān)信號(hào)處理計(jì)算的相關(guān)檢漏儀。

對(duì)于當(dāng)前實(shí)施檢漏作業(yè)的單位，如何選擇運(yùn)用這些工具和儀器，不應(yīng)陷入盲目性，應(yīng)深刻了解其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，以便根據(jù)自身?xiàng)l件和環(huán)境加以選擇，做到揚(yáng)長(zhǎng)避短，充分發(fā)揮其應(yīng)有的價(jià)值。

（一）什么是聲振法檢漏？

在檢測(cè)地下自來(lái)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(cè)聽自來(lái)水管泄漏時(shí)引發(fā)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(diǎn)全憑操作者的經(jīng)驗(yàn)。人們都希望開發(fā)出各種更有效的儀器，如當(dāng)前各種型號(hào)的漏水檢測(cè)儀和相關(guān)檢測(cè)儀。這些儀器從根本上說(shuō)仍是以尋找聲振源頭為漏點(diǎn)，但已不一定靠聽，甚至在并未通過(guò)聽音而是通過(guò)儀表顯示的方式測(cè)出漏點(diǎn)。為了把利用檢漏聲振源頭的方法檢漏有一個(gè)更科學(xué)的概括，本文把它定義為“聲振法”。它既包括過(guò)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(dòng)而進(jìn)行信號(hào)處理、顯示的各種檢漏儀，以及對(duì)管道雙向傳聲信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理的相關(guān)檢漏法。

（二）聲振法檢漏的優(yōu)缺點(diǎn)分析

之所以能得到廣泛的應(yīng)用，在于其有*的優(yōu)點(diǎn)，其一是原理簡(jiǎn)單、明確：找振動(dòng)源頭；其二是不參與供水過(guò)程：操作者的檢測(cè)過(guò)程與供水過(guò)程是獨(dú)立的，這必然不產(chǎn)生危害性，且有易操作性；其三，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各類儀的功能將越來(lái)越先進(jìn)，價(jià)格會(huì)越來(lái)越低，這就給這種方法帶來(lái)長(zhǎng)久發(fā)展的余地。

至今仍遠(yuǎn)未理想，有時(shí)甚至誤判--挖干坑。說(shuō)明它也有不容忽視的弱點(diǎn)。

其一：從原理上說(shuō)，振源未必就是漏點(diǎn)，管道中的流水沖擊的三通、轉(zhuǎn)彎角以及管道附屬物被激發(fā)的振動(dòng)也是振源。

其二：車輛和工礦企業(yè)及各種環(huán)境噪聲在嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生干擾，影響檢測(cè)效果。

其三：聲音或振動(dòng)的傳輸?shù)膹?fù)雜性：如隔著埋層在路面上方測(cè)聽下方的水管，漏水聲經(jīng)過(guò)埋層傳播，必然有被吸收、散射的現(xiàn)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(fù)雜，即使能聽到下方有振動(dòng)，這種振動(dòng)引發(fā)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(cè)聽，管道傳輸?shù)哪芰σ话惚鹊孛婧茫袝r(shí)能傳至幾百公尺遠(yuǎn)，但在管線復(fù)雜時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生各種反射現(xiàn)象，并且不同頻率的振動(dòng)管道傳播的情況也不同，一般是高頻衰減更快。這些復(fù)雜問(wèn)題如果操作者在使用儀器過(guò)程中難以把握，就會(huì)影響檢測(cè)效果。

（三）聲振法檢漏三類儀器應(yīng)用條件和優(yōu)缺點(diǎn)的比較

為了敘述方便，我們將聽漏棒、聽音桿等為代表的機(jī)械式直接傳聲的器械稱為*類儀器，將以傳感器拾振經(jīng)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(gè)或多個(gè)傳感器檢測(cè)管道上信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理而計(jì)算出漏點(diǎn)位置的相關(guān)檢漏儀為第三類儀器。分別探討其應(yīng)用條件和優(yōu)缺點(diǎn)：

從一般發(fā)展規(guī)律說(shuō)，人們總是不斷改進(jìn)和提高儀器的功能。這三類儀器的發(fā)展過(guò)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(zhuǎn)化。我們先看一看這三類儀器本身所具有的功能、特點(diǎn)，不難發(fā)現(xiàn)它們存在著不同的優(yōu)勢(shì)，如果對(duì)照使用者本身所處的條件，就會(huì)更全面地理解而有針對(duì)性的選擇和應(yīng)用。

我們可以從經(jīng)濟(jì)上（價(jià)格）、適用條件（可檢測(cè)出漏點(diǎn)情況）和特長(zhǎng)（其它類難以替代的一面）這三個(gè)方面初步分析，分列如下：

*類：1.價(jià)格低廉，現(xiàn)今大概在數(shù)百元至一、二千元之內(nèi)。

2.管道埋深較淺，在一公尺之內(nèi)，或直接接觸管線上測(cè)聽。

3.聽音真切，無(wú)附加電子噪聲，及因信號(hào)處理引起的失真，定位準(zhǔn)確。

第二類：1.價(jià)格中等，現(xiàn)今大概在數(shù)千元，國(guó)外較高價(jià)位型號(hào)位數(shù)萬(wàn)元。

2.管道埋深

2米內(nèi)位宜，對(duì)管線方位應(yīng)較清楚。

3.靈敏度高，單人操作效率高，定位準(zhǔn)確。

第三類：1.價(jià)格昂貴，現(xiàn)今報(bào)價(jià)國(guó)外型號(hào)位數(shù)十萬(wàn)元。

2.有可直接接觸管道的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)，有可輸入正確的管道聲速等數(shù)據(jù)。

3.當(dāng)埋深很深（但有條件）或管道通過(guò)人不可直達(dá)上方位置時(shí)，儀器算出測(cè)點(diǎn)位置，抗干擾較好。

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

*類：形式上操作zui簡(jiǎn)單，但實(shí)質(zhì)上要求操作者經(jīng)驗(yàn)zui豐富，能吃苦，有耐心，開始使用時(shí)要有老師傅傳、幫、帶為好，要學(xué)會(huì)聽各種音質(zhì)的變化，掌握各種技巧。對(duì)我國(guó)南方一帶管線埋層不深，特別是用戶支管線直接接觸式測(cè)聽有較好的效果。上海一帶老師傅過(guò)去多年單獨(dú)使用這類儀器，也能控制相當(dāng)?shù)穆p。

第二類：操作比較簡(jiǎn)單，一般可單人操作，兩人雙機(jī)對(duì)照使用更好。要求能正確掌握儀器性能特點(diǎn)，發(fā)揮儀器應(yīng)有功能，學(xué)會(huì)分析儀器顯示信息的內(nèi)涵。對(duì)我國(guó)南方一般地帶均有良好效果。對(duì)管線位置應(yīng)清楚，特別對(duì)管道中三通、轉(zhuǎn)彎、埋深變化等位置應(yīng)耐心分析比較。

第三類：操作技術(shù)上要求較高，一般要兩人以上操作（因有兩個(gè)傳感器要安排布設(shè)），應(yīng)了解管線形式、管速等情況，或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)出、計(jì)算出的漏點(diǎn)位置可能因輸入數(shù)據(jù)問(wèn)題引起誤差，應(yīng)用*、二類儀器復(fù)核定位。

（四）各類儀器使用效果實(shí)例

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

2.江西南昌市1999年使用英國(guó)相關(guān)檢漏儀、揚(yáng)州捷通公司JT系列兩種型號(hào)檢漏儀，并結(jié)合使用聽漏棒，在綜合應(yīng)用中發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn)，使檢漏效率大為提高。其中相關(guān)儀的優(yōu)勢(shì)是：振動(dòng)范圍很大的大漏點(diǎn)的初步定位（然后應(yīng)用檢漏儀或聽漏棒準(zhǔn)確定位），并有個(gè)別用其它儀器測(cè)不出的漏點(diǎn)用相關(guān)儀查出。但是相關(guān)儀對(duì)小漏點(diǎn)難以測(cè)出，操作過(guò)程也較煩，所以通常仍使用*、二類儀器。*類儀器的優(yōu)勢(shì)是：因?yàn)槠潇`敏度zui低，失真度zui小，在zui終復(fù)測(cè)漏點(diǎn)位置時(shí)往往zui可靠。第二類儀器的優(yōu)勢(shì)是：巡查速度快，一般情況均能查出，使用效率zui高。

3.揚(yáng)州捷通公司1999年前后用JT系列儀器為用戶實(shí)測(cè)：

1998年11月,江蘇漣水水司主干管,6個(gè)漏點(diǎn)。

1999年2月,安徽安慶水司 20公里管道,6個(gè)漏點(diǎn)。

1999年4月,浙江象山石浦水司普測(cè),20個(gè)漏點(diǎn)。

1999年6月,安徽安慶水司 20公里管道,7個(gè)漏點(diǎn)。

1999年8月, 江蘇漣水普測(cè),13個(gè)漏點(diǎn)。

1999年9月, 江蘇濱海水司,3個(gè)漏點(diǎn)。

1999年11月, 浙江浦江二水廠某管失壓求助（管道斷裂）,1個(gè)漏點(diǎn)。

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

（五）管網(wǎng)狀況對(duì)儀器檢測(cè)效果的制約

儀器銷售的廠商對(duì)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(shí)際使用時(shí)，儀器的檢測(cè)對(duì)象是各類地下管線，而管線的狀況有相當(dāng)大的差別。據(jù)中國(guó)城鎮(zhèn)供水協(xié)會(huì)編培訓(xùn)資料。我國(guó)地下管線現(xiàn)況普遍存在資料不全，施工質(zhì)量較差，尚未有為漏水檢測(cè)而設(shè)計(jì)的檢測(cè)點(diǎn)。這對(duì)使用相關(guān)檢漏儀產(chǎn)生許多不便，操作者只有現(xiàn)場(chǎng)尋找兩個(gè)閘閥，或消防栓等作為傳感器放置點(diǎn)。它們難以有良好的接觸，合適的距離。明確的管道聲速等數(shù)據(jù)，故而產(chǎn)生在某些西歐國(guó)家管線上檢測(cè)效率很高的情況難以實(shí)現(xiàn)。但是，前面講過(guò)，*、二類儀器的操作必須站在管線上方逐步巡測(cè)。當(dāng)管線穿過(guò)建筑物或埋設(shè)在水下，稻田下時(shí)，一般就無(wú)法進(jìn)行。這時(shí)，用相關(guān)儀就有不可替代的作用。

綜上所述，選擇使用各類儀器應(yīng)根據(jù)自身的經(jīng)濟(jì)條件，人員情況，管網(wǎng)條件等相對(duì)于那一類，才能發(fā)揮應(yīng)有的效果。

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