漏損問(wèn)題在給水管網(wǎng)中是普遍存在且難以避免的。據《2018年城市供水統計年鑒》顯示，載入年鑒的各城市在2017年的管網(wǎng)漏損總量超過(guò)60億m3，平均漏損率為14.56%，這與“水十條”明確規定的控漏目標相比仍存有差距。與此同時(shí)，居高不下的管網(wǎng)漏損不僅會(huì )造成水資源的嚴重浪費與能源的額外耗散，影響節水型社會(huì )建設與環(huán)境可持續發(fā)展，還會(huì )給供水企業(yè)的經(jīng)營(yíng)帶來(lái)巨大壓力。因此，高效開(kāi)展漏損控制工作、有效降低管網(wǎng)漏損率已成為世界各地供水企業(yè)的迫切任務(wù)。

　　本文通過(guò)整理國內外供水管網(wǎng)漏損檢測技術(shù)的研究成果，重點(diǎn)對目前較為新穎的漏損點(diǎn)檢測與漏損區域識別技術(shù)做出簡(jiǎn)述。

　　Part 1 漏損檢測硬件技術(shù)

　　漏損檢測硬件技術(shù)是一類(lèi)依靠硬件設備對管道進(jìn)行現場(chǎng)搜索，從而精準確定漏損點(diǎn)位置的主動(dòng)漏損識別技術(shù)。比較傳統和成熟的硬件檢漏技術(shù)主要包括使用聽(tīng)音桿、噪音記錄儀、相關(guān)檢漏儀等作為檢漏設備的一系列聲學(xué)方法。與此同時(shí)，一些正在發(fā)展的漏損檢測硬件技術(shù)如智能球、探地雷達、分布式光纖傳感等同樣需要受到關(guān)注。

　　1.1 傳統聲學(xué)檢測

　　包括聽(tīng)音法、相關(guān)分析法、噪聲法等在內的傳統聲學(xué)檢測方法是目前在供水企業(yè)中普及率高、應用成熟的一類(lèi)基于管段漏水聲音探測的漏損檢測硬件技術(shù)。

　　1.2 智能球

　　智能球(smart ball)是一種在管道內部對泄漏噪聲信號進(jìn)行檢測的球形設備，它由泡沫外殼、鋁制防水內核以及內置傳感器、測量?jì)x表、電池、電子元件組成。

　　1.3 探地雷達

　　探地雷達(ground penetrating radar，GPR)是一種無(wú)損檢測技術(shù)。

　　1.4 分布式光纖傳感

　　分布式光纖傳感技術(shù)(distributed optical fiber sensing，DOFS)集傳感與傳輸功能于一體，順著(zhù)管道布置單根傳感光纖，可以沿光纖傳輸路徑獲取數萬(wàn)點(diǎn)溫度或應變傳感信息。

　　以上幾種不同硬件檢測技術(shù)的主要特點(diǎn)總結如表1所示。

　　Part 2 漏損檢測軟件技術(shù)

　　漏損檢測軟件技術(shù)是一類(lèi)相較于硬件設備更加智慧、更加高效的現代技術(shù)，其在采集供水管網(wǎng)大量壓力、流量等監測數據的基礎上，通過(guò)使用數學(xué)模型、計算機算法等軟件工具，完成漏損點(diǎn)的檢測或漏損區域的辨識，指導實(shí)際檢漏工作，應在計算得到的漏損點(diǎn)附近的管道上或識別的漏損區域內重點(diǎn)開(kāi)展。

　　這類(lèi)技術(shù)在一定程度上克服了漏損檢測硬件技術(shù)費時(shí)費力、依賴(lài)檢漏人員的經(jīng)驗、檢測成本高昂、在較大規模復雜管網(wǎng)中應用效果不佳等局限，引起了國內外許多學(xué)者的關(guān)注，本文重點(diǎn)介紹目前較為新穎和具有代表性的幾種漏損檢測軟件方法。

　　2.1 采用靈敏度矩陣法識別單個(gè)漏損點(diǎn)

　　供水管網(wǎng)水力模型是供水行業(yè)推進(jìn)智慧水務(wù)建設、提高供水管網(wǎng)運行管理水平的重要軟件工具，在管網(wǎng)水力水質(zhì)模擬、管網(wǎng)優(yōu)化設計、管網(wǎng)故障診斷等諸多方面均有應用。部分學(xué)者在利用具有一定精度的管網(wǎng)水力模型對真實(shí)管網(wǎng)水力狀態(tài)、管網(wǎng)系統隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行模擬分析的基礎上，引入靈敏度分析，建立了靈敏度矩陣法，完成了對管網(wǎng)中單個(gè)漏損點(diǎn)位置的識別。

　　2.2 采用優(yōu)化校核法識別多個(gè)漏損點(diǎn)或漏損區域

　　另一類(lèi)具有代表性的漏損檢測軟件方法是Wu等在2010年基于管網(wǎng)水力模擬和管網(wǎng)模型校核思想提出的壓力相關(guān)漏損定位(pressure-dependent leakage detection，PDLD)法。

　　這種方法將發(fā)生在管網(wǎng)中的漏水事件視為發(fā)生在管網(wǎng)模型某些節點(diǎn)上的噴射流，其大小與射流系數以及節點(diǎn)壓力有關(guān)；隨后，將供水管網(wǎng)漏損識別問(wèn)題視為一個(gè)優(yōu)化問(wèn)題——以漏損位置(模型節點(diǎn)索引)和漏損水量大小(節點(diǎn)射流系數)為決策變量，以最小化管網(wǎng)壓力或流量實(shí)際監測值與模型模擬值的差值為目標函數，采用遺傳算法等優(yōu)化算法進(jìn)行求解；最終，求解結果中若出現射流系數大于0的節點(diǎn)，則認為此節點(diǎn)上存在漏水量。

　　2.3 采用數據驅動(dòng)模型識別單個(gè)漏損點(diǎn)或漏損區域

　　數據驅動(dòng)法利用模式識別的原理，通過(guò)對樣本特征進(jìn)行提取、分析和處理，得到樣本的類(lèi)別屬性。在供水管網(wǎng)中，安裝在管網(wǎng)內的流量計、壓力傳感器等監測設備能夠記錄下反映管網(wǎng)運行狀態(tài)的流量和壓力等數據。當有漏損事件發(fā)生時(shí)，管網(wǎng)中的水力監測數據或其他測量信號將出現不同程度的異常變化。通過(guò)構建數據驅動(dòng)模型，對這種異常變化進(jìn)行辨識和分析，判斷管網(wǎng)的漏損狀態(tài)，識別管網(wǎng)中的漏損點(diǎn)或漏損區域。

　　以上3類(lèi)軟件檢測技術(shù)的主要特點(diǎn)如表2所示。

　　Part 3 結論

　　(1)漏損檢測硬件技術(shù)依靠硬件設備對管道進(jìn)行現場(chǎng)搜索，通常具有很高的漏損識別精度，可以準確找到漏損點(diǎn)的實(shí)際位置。

　　(2)漏損檢測軟件技術(shù)相對硬件技術(shù)來(lái)說(shuō)更加智慧，具有成本費用更低、人工勞動(dòng)強度更低、檢測效率更高、使用不受管道尺寸和管道材料的限制等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應用前景。

　　(3)總體來(lái)說(shuō)，目前雖尚沒(méi)有完全可靠和各場(chǎng)景通用的漏損檢測方法，但出現了一種軟硬件技術(shù)結合檢漏的趨勢——漏損檢測技術(shù)，由單純地依靠硬件設備現場(chǎng)檢查轉向以軟件方法為核心、軟硬件結合檢漏的綜合方法。

編輯：王媛媛