緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了1篇市政給水管網(wǎng)漏損檢測(cè)研究，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！

現(xiàn)如今，隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，城市居住人口不斷增加，城市內(nèi)部對(duì)于水資源的使用需求也在逐漸地增大，市政給水管網(wǎng)的鋪設(shè)在城市內(nèi)部不斷延伸，滿足每家每戶的用水需要。但是，在實(shí)際運(yùn)行中，我國市政給水管網(wǎng)的漏損檢測(cè)以及處置方式仍處在相對(duì)落后的階段，大多仍在使用傳統(tǒng)的人工巡檢方式，這已經(jīng)難以滿足實(shí)際的檢測(cè)需要，需要針對(duì)現(xiàn)存的漏損特點(diǎn)來進(jìn)行市政給水管網(wǎng)漏損檢測(cè)與處置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化使用。

一、市政給水管網(wǎng)漏損主要形式種類

在市政給水管網(wǎng)的漏損上，主要分為明漏和暗漏兩種方式。前者常常是用肉眼可以直接看到的管線漏損，有著明顯的漏水情況，例如：像管道爆管、管道破損等，后者主要是不容易直接觀察到的地下管道漏損。具體來說主要的市政給水管道漏損種類分為以下四種。第一，是管道系統(tǒng)漏水。按照不同漏水發(fā)生部位、漏水起因以及漏水量，可以細(xì)致劃分成多種漏水類型，例如管線配件漏水、管道老化腐蝕漏水、爆管漏水等；第二，管道附件漏水。在市政給水管網(wǎng)中，管道附件常常是作為重要的配件組成部分來運(yùn)行的，通常包括水閥、水表等內(nèi)容。通常在整個(gè)市政給水管網(wǎng)中會(huì)包括大量的市政給水管網(wǎng)附件，在給水管網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中，管道附件出現(xiàn)漏水現(xiàn)象的可能性也比較高，其中比較常見的就是水閥、水表漏水；第三，調(diào)節(jié)構(gòu)筑物漏水。在整個(gè)市政給水管網(wǎng)中，存在著一部分調(diào)節(jié)構(gòu)筑物來對(duì)內(nèi)部的供水情況進(jìn)行調(diào)整調(diào)度，保證在市政給水管線的覆蓋范圍內(nèi)，百姓能夠均勻平穩(wěn)地用到生活用水，起到緩解供水與用水之間的供需矛盾的作用。通常主要會(huì)涉及的供水構(gòu)筑物為水塔、水池，在實(shí)際運(yùn)行中可能會(huì)受到水源進(jìn)出口管道的影響，出現(xiàn)一定程度的漏水現(xiàn)象；第四，未計(jì)費(fèi)耗水。未計(jì)費(fèi)耗水主要是指在進(jìn)行對(duì)市政給水管網(wǎng)的升級(jí)更新時(shí)，產(chǎn)生的大量未計(jì)費(fèi)耗水，這也會(huì)造成對(duì)水資源一定的浪費(fèi)。在實(shí)際操作中主要就是對(duì)管道灌水試壓用水、管道搶修耗水等。

二、市政給水管網(wǎng)出現(xiàn)漏損情況的主要原因

1.市政給水管網(wǎng)自身的質(zhì)量問題

首先，在市政給水管網(wǎng)的規(guī)劃上，沒有綜合考慮整個(gè)城市的人口發(fā)展數(shù)量以及未來居民區(qū)建設(shè)可能產(chǎn)生的供水需求，導(dǎo)致整個(gè)市政給水管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)水平相對(duì)較低，在實(shí)際建成之后，無法滿足居民點(diǎn)用水需要，只能夠臨時(shí)對(duì)供水管線進(jìn)行改造，導(dǎo)致整個(gè)供水管線在使用上出現(xiàn)問題，導(dǎo)致漏損的產(chǎn)生；其次，市政給水管網(wǎng)所使用的管道質(zhì)量往往決定了市政給水管線漏損現(xiàn)象發(fā)生的可能性，如果選擇使用的管道材質(zhì)較差，在使用中沒有表現(xiàn)出應(yīng)有的耐壓性特征，就可能會(huì)導(dǎo)致在運(yùn)行中出現(xiàn)管道漏損的現(xiàn)象；最后，市政給水管網(wǎng)所使用的管道配件質(zhì)量較差時(shí)，也可能會(huì)對(duì)管網(wǎng)的安全穩(wěn)定性造成較大的影響，當(dāng)水閥閥門、消防栓等配件的閥桿、螺栓密封不嚴(yán)，內(nèi)置的法蘭密封件出現(xiàn)脫落就可能會(huì)產(chǎn)生漏損現(xiàn)象。

2.安裝施工問題

第一，在市政給水管網(wǎng)鋪設(shè)時(shí)，對(duì)于管道溝槽基礎(chǔ)的施工質(zhì)量不佳。在施工前期的施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察階段中，沒有建立起完整的勘查機(jī)制，這就導(dǎo)致在一些軟土地基上進(jìn)行施工時(shí)，沒有進(jìn)行砂墊層的預(yù)設(shè)，導(dǎo)致市政給水管網(wǎng)的基礎(chǔ)管道溝槽強(qiáng)度條件不足，在開啟正式的管道施工之后，就容易產(chǎn)生管道受力不均勻的情況，增加管道出現(xiàn)漏損的可能性；第二，在市政給水管網(wǎng)進(jìn)行施工時(shí)，需要進(jìn)行大量的管道連接施工，在進(jìn)行管道連接施工的過程中，施工人員一旦對(duì)相關(guān)的工藝技巧掌握得不夠熟練，很可能就會(huì)出現(xiàn)在實(shí)際作業(yè)中操作不合理的情況出現(xiàn)，導(dǎo)致在進(jìn)行管網(wǎng)焊接時(shí)出現(xiàn)焊縫寬度不均勻、有氣孔等現(xiàn)象的產(chǎn)生。這類管道一旦投入到實(shí)際使用當(dāng)中，就可能會(huì)造成管網(wǎng)出現(xiàn)漏損；第三，施工過程中工程監(jiān)管的不到位。通常在市政給水管網(wǎng)的施工中，需要進(jìn)行嚴(yán)格的施工監(jiān)管，以保證在建設(shè)以后管網(wǎng)能夠保證嚴(yán)格的質(zhì)量完成施工，而施工監(jiān)管不到位時(shí)，很容易由于一些施工操作上的失誤，導(dǎo)致整個(gè)管網(wǎng)出現(xiàn)漏損的問題。

3.市政給水管網(wǎng)運(yùn)行問題

首先，在市政給水管網(wǎng)的運(yùn)行中，需要時(shí)刻承受水流所產(chǎn)生的壓力，管網(wǎng)供水的壓力不斷增加，一旦超過整個(gè)管網(wǎng)自身的實(shí)際耐壓上限，產(chǎn)生爆管的風(fēng)險(xiǎn)也就直線上升；其次，水錘破壞問題。在市政給水管網(wǎng)的運(yùn)行過程中，常常需要進(jìn)行給水管網(wǎng)的開啟關(guān)閉，通過水泵的開停來實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域面積內(nèi)供水水量的調(diào)節(jié)作用，但是，在實(shí)際操作中，這種行為會(huì)使得市政給水管網(wǎng)中的水流流速產(chǎn)生巨大的變化，速度變化所產(chǎn)生的壓力波動(dòng)也被稱為水錘，會(huì)對(duì)管道造成一定的破壞，一旦壓力波動(dòng)超出水管承受的上限，很可能就會(huì)產(chǎn)生管道漏損；第三，市政給水管網(wǎng)的定期維護(hù)運(yùn)行不足，通常市政給水管網(wǎng)中所設(shè)計(jì)到較多的設(shè)備內(nèi)容角度，導(dǎo)致在檢修過程中需要進(jìn)行項(xiàng)目?jī)?nèi)容比較復(fù)雜，對(duì)于一些隱藏較深的安全隱患難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生管道漏損問題的可能性比較高。

4.外界環(huán)境影響

市政給水管網(wǎng)還會(huì)受到外界環(huán)境的影響。一方面，市政給水管網(wǎng)通常都處在外界的自然條件環(huán)境下，會(huì)受到外界自然條件的溫度變化影響，從管道周邊的土質(zhì)到管道自身的材質(zhì)都會(huì)受到冬季低溫的影響，熱脹冷縮，在溫差變化比較劇烈的情況下，很可能就會(huì)發(fā)生市政給水管網(wǎng)的漏損現(xiàn)象；另一方面，隨著市政給水管網(wǎng)的鋪設(shè)不斷延伸，管道自身所承受的外部荷載也在不斷變化，隨著時(shí)間變化以及居民生活環(huán)境的變化，會(huì)出現(xiàn)一定程度上的管道位移現(xiàn)象，嚴(yán)重情況下會(huì)出現(xiàn)一定的管道漏損現(xiàn)象。

三、市政給水管網(wǎng)漏損檢測(cè)與處置系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.市政給水管網(wǎng)漏損檢測(cè)方法

通常在市政給水管網(wǎng)中使用的漏損檢測(cè)方法，是在管網(wǎng)上進(jìn)行若干的傳感器安裝，通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行中的水壓變化數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，從而做到對(duì)管網(wǎng)是否發(fā)生漏損進(jìn)行檢測(cè)。這就使得管網(wǎng)中傳感器的布置方位以及密度決定了對(duì)管網(wǎng)檢測(cè)的全面性，如果壓力傳感器的布置不準(zhǔn)確，那么獲得的管網(wǎng)壓力變化信息就會(huì)差強(qiáng)人意，影響到檢測(cè)的正確性。對(duì)此需要專業(yè)的工作人員在此基礎(chǔ)上進(jìn)行對(duì)市政給水管網(wǎng)供水壓力變化監(jiān)測(cè)點(diǎn)的調(diào)整。首先，需要明確給水管網(wǎng)壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置方法。通常在壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選擇上，僅從壓力等非空間屬性來對(duì)市政給水管網(wǎng)的壓力變化情況進(jìn)行分布分析，容易缺少對(duì)市政給水管網(wǎng)整體運(yùn)行上的空間分布相關(guān)性了解，無法做到對(duì)市政給水管網(wǎng)整體運(yùn)行的內(nèi)在狀態(tài)分析，因此，需要選擇整個(gè)市政給水管網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)以及節(jié)點(diǎn)壓力狀態(tài)，來對(duì)市政給水管網(wǎng)進(jìn)行圈定，運(yùn)用包含空間特征的坐標(biāo)以及非空間特征的節(jié)點(diǎn)壓力數(shù)值來描述整個(gè)市政給水管網(wǎng)的運(yùn)行屬性，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集，繪制出整個(gè)市政給水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)在正常運(yùn)行與產(chǎn)生漏損下的壓力變化圖。同時(shí)可以使用一種基于分布密度來實(shí)現(xiàn)的聚類算法，來依照預(yù)設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的原始特征進(jìn)行各個(gè)節(jié)點(diǎn)的特征矩陣構(gòu)建，進(jìn)而對(duì)整個(gè)特征矩陣進(jìn)行聚類分析，保證聚集在一起的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)能夠在其空間屬性和非空間屬性上表現(xiàn)出一定的相似性。其次，根據(jù)收集到的選點(diǎn)方法以及壓力變化圖進(jìn)行市政給水管網(wǎng)的樣本數(shù)據(jù)收集。整個(gè)市政給水管網(wǎng)檢測(cè)其核心是對(duì)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法思想的運(yùn)用，所以在實(shí)踐中需要進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)樣本來作為基本的運(yùn)行訓(xùn)練。因此，一方面需要進(jìn)行整個(gè)市政給水管網(wǎng)的歷史數(shù)據(jù)采集，按照上述辦法在管網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行20個(gè)壓力傳感點(diǎn)的布置，在試驗(yàn)中以人工的方式進(jìn)行輕微的漏損處理，讓傳感器采集到漏損發(fā)生時(shí)，市政給水管網(wǎng)所檢測(cè)到的供水壓力變化，之后將漏損數(shù)據(jù)和正常數(shù)據(jù)按照不同的市政給水管段進(jìn)行打亂，再取一定的數(shù)據(jù)樣本作為模擬訓(xùn)練的數(shù)據(jù)樣本，再從剩下的樣本數(shù)據(jù)中選取相同的數(shù)量來作為測(cè)試樣本。最后進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理，并以此建立起市政給水管網(wǎng)漏損的檢測(cè)模型。通常在卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立的過程中，比較常用的是歸一化方法來進(jìn)行對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的預(yù)處理。歸一化方法能夠有效地消除收集到的數(shù)據(jù)之間不同量綱的影響，具體公式表達(dá)為：X1=X-Xmin/Xmax-Xmin在公式中，X1主要表示歸一化運(yùn)算之后的數(shù)據(jù)，X為原始數(shù)據(jù)，Xmax表示原始數(shù)據(jù)中數(shù)值最大的數(shù)據(jù)，Xmin表示原始數(shù)據(jù)中數(shù)值最小的數(shù)據(jù)。在應(yīng)用歸一化方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理之后，就可以使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的最優(yōu)模型來進(jìn)行市政給水管網(wǎng)漏損檢測(cè)模型的功能性檢驗(yàn)，驗(yàn)證整個(gè)模型在使用中的準(zhǔn)確性，保證其符合市政給水管網(wǎng)的水力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。

2.市政給水管網(wǎng)漏損檢測(cè)與處置系統(tǒng)

（1）最優(yōu)調(diào)度工況調(diào)整

當(dāng)管網(wǎng)發(fā)生漏損情況時(shí)，一方面，需要降低整個(gè)市政給水管線的損失，另一方面，則需要盡可能地保證其他區(qū)域的居民用水狀況，而傳統(tǒng)的人工處理與調(diào)度方式過慢，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)如今快速恢復(fù)供水的實(shí)際需求，因此，需要使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來更加精準(zhǔn)地應(yīng)對(duì)市政給水管線出現(xiàn)的漏損。在實(shí)際的漏損處置工作中，通常會(huì)先進(jìn)行漏損點(diǎn)位的尋找，再主要通過閥門來對(duì)市政給水管線內(nèi)部的管段水流進(jìn)行截停，從而開展維修工作。然而在關(guān)閉泄露管網(wǎng)段落之后，很可能會(huì)由于內(nèi)部管線的壓力變化，導(dǎo)致在整體上產(chǎn)生一系列破壞，因此，需要進(jìn)行管網(wǎng)的處置調(diào)整。在通過上述的漏損檢測(cè)模型檢驗(yàn)到市政給水管網(wǎng)中存在的漏損之后，通過線上關(guān)閉閥門的方式將產(chǎn)生漏損的管道的兩端閥門進(jìn)行關(guān)閉，而在實(shí)際工作中直接對(duì)管網(wǎng)的閥門直接進(jìn)行調(diào)控時(shí)的隨機(jī)性較大，對(duì)管網(wǎng)造成損傷的可能性也會(huì)相對(duì)提高，因此，需要通過適當(dāng)?shù)拈y門優(yōu)化調(diào)度來調(diào)整其他非漏損管段的閥門，實(shí)現(xiàn)對(duì)管段內(nèi)部壓力的均衡化分布。當(dāng)閥門處于調(diào)度狀態(tài)時(shí)，常常默認(rèn)其為100％開啟，而隨著調(diào)度工況的變化，閥門開關(guān)的局部阻力系數(shù)變化會(huì)使得水頭的損失變大，導(dǎo)致管段內(nèi)部的壓力下降。下面是局部水頭損失量的計(jì)算公式：Hm=閥門局部阻力系數(shù)*v2/2g其中Hm為主要的局部水頭損失量，v為過水?dāng)嗝娴钠搅魉伲琯為重力加速度。通過該計(jì)算公式能夠獲得每一個(gè)水壓檢測(cè)點(diǎn)的壓力數(shù)據(jù)值，并以此來進(jìn)行對(duì)閥門的優(yōu)化調(diào)節(jié)，保證內(nèi)部水壓的均衡性。

（2）市政給水管網(wǎng)處置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整體上市政給水管網(wǎng)的漏損檢測(cè)和處置系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)為以下三層。首先是設(shè)備控制層。設(shè)備控制層是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)層級(jí)，主要包括裝載在市政給水管網(wǎng)上的壓力傳感器、閥門等設(shè)備內(nèi)容，通過傳感器市政給水管網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中的水壓、水質(zhì)、流量進(jìn)行信息收集，再通過數(shù)據(jù)傳輸傳遞給PLC。PLC將采集到的模擬信息轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信息，并將其存儲(chǔ)起來。同時(shí)PLC還會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)化好的數(shù)字信息進(jìn)行掃描，針對(duì)其中存在漏損風(fēng)險(xiǎn)的管段數(shù)據(jù)做出反饋，由PLC將指令傳輸給市政給水管網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，通過閥門將管段關(guān)閉；其次，是數(shù)據(jù)傳輸層。數(shù)據(jù)傳輸層主要通過市政給水管網(wǎng)連接節(jié)點(diǎn)上安裝的交換機(jī)以及光纖，與PLC和上位管理用的計(jì)算機(jī)設(shè)備連接起來，以此實(shí)現(xiàn)市政給水管網(wǎng)兩端供水與用水之間的信息交流。最后是中央管理層。中央管理層在整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中主要承載著功能模組，將設(shè)備控制層收集到的數(shù)據(jù)按照漏損檢測(cè)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，并針對(duì)其中可能存在風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行示警，再由數(shù)據(jù)傳輸層，將現(xiàn)場(chǎng)控制指令傳遞到設(shè)備控制層，對(duì)閥門的開度進(jìn)行調(diào)解。在整個(gè)系統(tǒng)上最主要搭載的還是上文中闡明的基礎(chǔ)的對(duì)市政給水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)壓力數(shù)據(jù)收集、檢測(cè)、漏損檢測(cè)、漏損部位的智能化處置等功能性需求設(shè)計(jì)。同時(shí)還需要搭載一定的系統(tǒng)上的非功能性需求設(shè)計(jì)。例如安全性需求。這就需要針對(duì)不同的訪問人員的訪問權(quán)限進(jìn)行不同的設(shè)定，避免不法人員對(duì)整個(gè)檢測(cè)處置系統(tǒng)進(jìn)行惡意的設(shè)置修改，影響到在實(shí)際使用中對(duì)市政給水管網(wǎng)的檢測(cè)與處置能力。又或者是穩(wěn)定性需求。該系統(tǒng)關(guān)系到地區(qū)市政給水管線的運(yùn)行穩(wěn)定性，針對(duì)穩(wěn)定性特點(diǎn)，為保障居民的用水需求，就需要保證一定的穩(wěn)定性。最后是便捷性特點(diǎn)。平時(shí)使用系統(tǒng)對(duì)市政給水管網(wǎng)進(jìn)行維護(hù)的是相關(guān)的水務(wù)工作人員。水務(wù)工作人員通常對(duì)于計(jì)算機(jī)的相關(guān)實(shí)用技術(shù)并不是十分了解，因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上也應(yīng)當(dāng)盡可能的簡(jiǎn)潔化操作，保證操作界面清楚明了，發(fā)生故障時(shí)也能夠精準(zhǔn)地進(jìn)行定位，保證在使用上的方便程度。

（3）市政給水管網(wǎng)漏損檢測(cè)與處置系統(tǒng)的使用關(guān)鍵

在使用市政給水管管網(wǎng)漏損檢測(cè)與處置系統(tǒng)時(shí)，需要注重對(duì)于整個(gè)管網(wǎng)的更新改造。在使用前期需要對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行一定的壓力傳感器的安裝，傳統(tǒng)的管網(wǎng)布局不一定能夠適合進(jìn)行壓力傳感器的安裝，并且一些年歲比較久遠(yuǎn)的市政給水管網(wǎng)中，管線的材質(zhì)較差，也可能會(huì)存在老化嚴(yán)重的顯現(xiàn)，對(duì)此在進(jìn)行管網(wǎng)改造時(shí)，就需要對(duì)管線進(jìn)行一定的更新?lián)Q代。需要多角度對(duì)升級(jí)改造計(jì)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且在改造過程中加強(qiáng)工作監(jiān)督，尤其是對(duì)其中涉及新舊管道連接的節(jié)點(diǎn)，要進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。在整體的市政給水管網(wǎng)升級(jí)完成，并且漏損檢測(cè)與處置系統(tǒng)安裝結(jié)束以后，需要進(jìn)行一定的試運(yùn)行工作，將檢測(cè)到的市政給水管網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)與之前的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，保證整個(gè)市政給水管網(wǎng)保持正常的運(yùn)行。在后續(xù)的運(yùn)行過程中，水務(wù)工作人員除了利用系統(tǒng)對(duì)市政給水管網(wǎng)進(jìn)行檢查以外，還需要定期請(qǐng)專業(yè)人員來對(duì)漏損檢測(cè)與處置系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)測(cè)，針對(duì)其中的算法運(yùn)行以及系統(tǒng)安全漏洞做好安全監(jiān)測(cè)，保證運(yùn)行上的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)對(duì)市政給水管網(wǎng)的長(zhǎng)效檢測(cè)。

四、結(jié)語

在市政給水管網(wǎng)的運(yùn)行中，一旦出現(xiàn)意外的漏損現(xiàn)象，就很有可能會(huì)對(duì)區(qū)域居民的用水情況造成干擾，因此應(yīng)當(dāng)積極開發(fā)市政給水管網(wǎng)漏損檢測(cè)與處置系統(tǒng)，通過信息化技術(shù)來改變傳統(tǒng)的人力巡查檢測(cè)方式，提高對(duì)漏損現(xiàn)象的檢驗(yàn)效率，進(jìn)一步加強(qiáng)居民用水穩(wěn)定性的有效把控，從基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)及早發(fā)現(xiàn)、及早修理，實(shí)現(xiàn)市政給水領(lǐng)域的可持續(xù)長(zhǎng)效發(fā)展。

作者：韋健