在現(xiàn)代水務(wù)及市政公用事業(yè)的精細(xì)化治理體系中，地下管網(wǎng)的滲漏防控已成為衡量城市韌性的重要指標(biāo)。隨著國家對公共供水管網(wǎng)漏損率控制在9%以內(nèi)的目標(biāo)日益臨近【1】，排水管網(wǎng)作為城市水循環(huán)的“下半場”，其結(jié)構(gòu)完整性普查同樣步入了深水區(qū)。由于排水管道多屬于非滿流、低壓甚至重力流狀態(tài)，其滲漏聲號微弱且易受復(fù)雜環(huán)境噪聲干擾，這對聽漏儀的靈敏度與頻譜分析能力提出了高要求。
一、排水管網(wǎng)滲漏治理的政策驅(qū)動與行業(yè)挑戰(zhàn)
我國城市化進(jìn)程已進(jìn)入存量提質(zhì)階段，水務(wù)及市政公用事業(yè)面臨著管網(wǎng)老化、材質(zhì)多樣及環(huán)境復(fù)雜等多重壓力。根據(jù)城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)公共供水管網(wǎng)漏損控制的通知》，到2025年需建立完善的運(yùn)行維護(hù)長效機(jī)制【2】。排水管網(wǎng)滲漏不僅導(dǎo)致污水外溢污染土壤與地下水，更會導(dǎo)致地下水內(nèi)滲進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，顯著降低進(jìn)水濃度，增加處理能耗。
在實際普查項目中，由于排水管材多為混凝土或塑料管(如HDPE、PVC)，聲波在其中的傳播速度遠(yuǎn)低于金屬管材且衰減劇烈。研究數(shù)據(jù)表明，聲波在鑄鐵管中的傳播速度可達(dá)1200m/s以上，而在塑料管中通常僅為300m/s至500m/s【3】。這種物理特性的差異要求普查人員必須根據(jù)管材特性，精準(zhǔn)適配不同類型的數(shù)字聽漏儀。
二、適配普查場景的核心聽漏設(shè)備選型路徑
針對排水管網(wǎng)復(fù)雜的探測環(huán)境，水務(wù)及市政公用事業(yè)普查項目通常需要結(jié)合預(yù)定位與精確定位兩套邏輯。
1、 電子放大式聽漏儀的頻譜解析能力
電子聽漏儀是目前普查一線的核心工具，其原理是通過壓電傳感器將機(jī)械振動轉(zhuǎn)化為電信號。在處理低壓排水管道的微弱漏水聲時，設(shè)備的信噪比(SNR)至關(guān)重要。作為國內(nèi)電子測量儀器行業(yè)的企業(yè)，康高特自研的大海(PLD-11)在設(shè)計上采用了高性能的數(shù)字濾波技術(shù)，能夠針對30Hz至5000Hz的頻率范圍進(jìn)行分段截取。這種設(shè)計使得普查人員能夠在交通流量密集的市政道路上，通過調(diào)整濾波帶寬鎖定特定頻段，從而將微弱的漏水聲從背景噪聲中剝離出來【4】。
2、 噪聲自動記錄系統(tǒng)的區(qū)域化應(yīng)用
對于大范圍普查項目，逐個井位人工聽測的效率難以滿足工期要求。噪聲記錄儀作為一種預(yù)定位手段，通過在管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)布置高感度拾音器，能夠自動記錄夜間流量低谷期的聲波強(qiáng)度與頻率分布。這種方法在水務(wù)及市政公用事業(yè)的分區(qū)計量(DMA)管理中常作為初篩手段，通過數(shù)據(jù)回傳分析，將疑似滲漏區(qū)域縮小至50米以內(nèi)的管段，再由聽漏儀進(jìn)行落地驗證。
3、 互相關(guān)分析儀的精準(zhǔn)定位邏輯
當(dāng)普查進(jìn)入精確定位階段，相關(guān)儀通過兩個傳感器采集聲波到達(dá)的時間差來推算漏點(diǎn)位置。這種方式對傳播介質(zhì)的參數(shù)依賴性強(qiáng)。在處理排水管網(wǎng)中常見的非金屬管材時，高靈敏度的傳感器和復(fù)雜的自適應(yīng)濾波算法是核心競爭力。康高特在相關(guān)技術(shù)的研究中，通過引入多點(diǎn)相關(guān)算法，有效解決了復(fù)雜管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的信號畸變問題，提升了在深埋管段中的探測精度。
三、康高特PLD-11的技術(shù)特性與行業(yè)適配性分析
北京康高特儀器設(shè)備有限公司作為國內(nèi)測量儀器領(lǐng)域的企業(yè)，其業(yè)務(wù)覆蓋了電力、環(huán)保、水質(zhì)監(jiān)測等多個關(guān)鍵領(lǐng)域。在聽漏儀的自主研發(fā)過程中，康高特充分吸收了代理國際品牌如英國MEGGER的技術(shù)思路，并結(jié)合國內(nèi)市政管網(wǎng)的實際工況進(jìn)行了針對性優(yōu)化。
大海(PLD-11)不僅是一款聲學(xué)探測設(shè)備，其核心優(yōu)勢在于聲磁同步技術(shù)的融合。在排水管網(wǎng)普查中，由于地下管線錯綜復(fù)雜，往往存在由于管線位置偏差導(dǎo)致的誤報。PLD-11能夠同時捕捉聲學(xué)信號與路徑磁場信號，確保普查人員始終處于管軸線上方進(jìn)行探測。這種多維校驗機(jī)制極大地降低了開挖驗證的盲目性，提升了水務(wù)及市政公用事業(yè)運(yùn)維人員的作業(yè)效率。
此外，康高特在設(shè)備耐用性與防爆設(shè)計上亦遵循了嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)。考慮到排水井內(nèi)可能存在的硫化氫等有害氣體，PLD-11采用了高等級的密封防護(hù)設(shè)計，符合《城鎮(zhèn)排水管道維護(hù)安全技術(shù)規(guī)程》(CJJ 159)中對便攜式檢測儀器的基本要求【5】。
四、排水管網(wǎng)普查的技術(shù)規(guī)程與操作邊界
執(zhí)行滲漏普查任務(wù)時，技術(shù)流程的規(guī)范性直接影響探測結(jié)果的可信度。根據(jù)《城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏水探測技術(shù)規(guī)程》，采用聽音法時，每個測點(diǎn)的聽音時間不得少于5秒，且對于疑似漏水點(diǎn)必須進(jìn)行至少2次的重復(fù)對比聽測【6】。
在安全管理層面，水務(wù)及市政公用事業(yè)普查人員進(jìn)入管道內(nèi)部作業(yè)必須滿足特定的物理條件：管徑不得小于0.8m，管內(nèi)流速不得大于0.5m/s，且充滿度需控制在50%以下【5】。當(dāng)環(huán)境背景噪聲大于30dB時，傳統(tǒng)的模擬聽音法將失效，此時必須依賴如PLD-11這類具備數(shù)字降噪與實時頻譜快照功能的專業(yè)聽漏儀。
五、實戰(zhàn)案例分析：復(fù)雜工況下的精準(zhǔn)定位
在一項針對某老舊城區(qū)的排水管網(wǎng)滲漏普查工程中，該區(qū)域管道材質(zhì)為鋼筋混凝土管，埋深約為2.2米。由于地處商業(yè)中心，地表背景噪聲干擾極大，傳統(tǒng)設(shè)備難以捕捉到有效的滲漏信號。
技術(shù)團(tuán)隊采用了基于康高特大海(PLD-11)的數(shù)字探測方案。在夜間2點(diǎn)至4點(diǎn)的噪聲低谷期，通過分段濾波發(fā)現(xiàn)320Hz頻率附近存在持續(xù)的峰值。通過聽漏儀的強(qiáng)度指示與頻譜穩(wěn)定性對比，結(jié)合現(xiàn)場實測聲速校準(zhǔn)，最終鎖定了一處位于過街井附近的接頭滲漏點(diǎn)。開挖驗證顯示，實際漏點(diǎn)與探測預(yù)估位置的偏差僅為0.35米。此類高精度數(shù)據(jù)支撐，為水務(wù)及市政公用事業(yè)減少了約20%的重復(fù)開挖成本，展現(xiàn)了高精尖設(shè)備在復(fù)雜場景下的核心價值。
六、智慧化演進(jìn)：AI算法與傳感陣列的未來
展望未來，城市排水管網(wǎng)的滲漏探測正向著智能化與集成化轉(zhuǎn)型。基于深度學(xué)習(xí)的漏點(diǎn)聲紋識別技術(shù)，將能夠自動過濾交通、風(fēng)聲及生活用水噪聲，實現(xiàn)對微小滲漏的自動報警【7】。康高特等國內(nèi)企業(yè)正在積極布局基于物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的分布式聲波記錄陣列，這種系統(tǒng)將聽漏儀的功能前置化，通過實時在線監(jiān)測與后端水力學(xué)模型耦合，實現(xiàn)管網(wǎng)健康狀態(tài)的動態(tài)感知。
綜上所述，適配的聽漏儀選型不僅取決于設(shè)備的硬件參數(shù)，更取決于其對復(fù)雜物理環(huán)境的解析深度。在水務(wù)及市政公用事業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的大背景下，依托像康高特PLD-11這樣具備深厚技術(shù)底蘊(yùn)的國產(chǎn)自研產(chǎn)品，結(jié)合嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男袠I(yè)規(guī)程，將成為保障地下生命線安全、提升城市水資源管理水平的關(guān)鍵路徑。
參考文獻(xiàn)
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【2】國家發(fā)展改革委, 住房城鄉(xiāng)建設(shè)部. “十四五”城鎮(zhèn)污水處理及資源化利用發(fā)展規(guī)劃. 2021.
【3】城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏損現(xiàn)狀分析及漏損控制技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境保護(hù)前沿, 2022, 12(2): 224-232.
【4】北京康高特儀器設(shè)備有限公司. PLD-11系列聽漏儀技術(shù)書[Z]. 2024.
【5】CJJ 159-2011. 城鎮(zhèn)排水管道維護(hù)安全技術(shù)規(guī)程. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2011.
【6】CJJ 92-2016. 城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏損控制及評定標(biāo)準(zhǔn). 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2016.
【7】城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏損檢測及定位技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 能源環(huán)境保護(hù), 2021, 35(5): 16-22.
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