赵爱英
摘 要：自来水的漏失是供水企业普遍面临的问题，其中管网漏损率能反映供水企业管理水平，管网漏损水量不仅造成了水资源的浪费，也会降低供水企业的经济效益。通过分析供水产销差率，可以看出玉门市老市区的供水资源流失现象非常严重，管网漏损率有逐年增高的趋势，其原因有管外、管内以及管道自身等因素等。运用管理和技术手段，控制管网漏损，提高供水商品率，降低供水成本，对供水企业具有非常重要的意义。
关键词：供水管网；漏损率；控制措施
中图分类号： TU99 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）10-161-2
0 引言
城市供水管网是供水系统主要组成部分，被誉为城市“大动脉”，是供水单位实现供水产销的必备环节。城市供水管网在日常运行过程中，受各种无法预测，甚至是无法控制的因素影响，无法避免一定程度的损坏，引起部分自来水漏损。就城市供水管网来说，自来水漏损是长期待解决问题，漏损率的大小是衡量供水管网运行状况是否优良的一个重要指标，也是直接影响供水单位经济效益的指标。
1 概况
玉门老市（矿）区供水系统始建于上世纪四十年代，其含有水源地2处，日处理能力11万吨的水处理厂2座，年供水能力2400万吨。玉门老市（矿）区供水配套管网设施至今已有近六十年的历程，其间随着玉门市、油田公司规模的变化经历了数次增建，2005年后，大部分居民迁走，造成管线废弃导致隐蔽泄漏点多，水损率高，水资源浪费较大。目前日供水量为3.7万吨。
2 供水管网漏损的原因
2.1 管网漏损分析
城市供水产销差率是分析管网漏损的重要指标，城市供水产销差率是指供水总量和售水总量之差与供水总量之比，主要包括：
①管网漏损水量（供水管网中漏损掉的水量）；②水厂出水计量及用户用水计量误差；③市政消防及绿化用水（目前基本无计量）；④管网维护用水量（冲刷管网）；⑤无法回收的水等[1]（因用户原因）；⑥违反计量法规及未经授权的非法用水。近年来，玉门老市区的供水总量无大的变化、售水总量却逐年降低，造成城市供水产销差率连续多年呈上升趋势。这说明了供水管网漏损率一直居高不下，且有逐年增高之势。
2.2 供水管网漏损的原因分析
2.2.1 管线陈旧、老化
目前，玉门市矿区供水管线于不同年代铺设，而且年代跨度较大，其中相当一部分于上世纪六七十年代铺设，这些管线接口多为钢性接口，经不起温度变化、地基下沉、各种腐蚀、地面荷载等众多因素的影响，极易爆管。
根据已有研究数据表明，埋地管线的寿命周期可分为3个阶段，即“浴缸曲线”寿命周期曲线[2]。第一个阶段为初安装后的使用时期，在这一周期内，管材质量问题和管道施工质量问题是爆管的主要原因。在这期间内，爆管事故可能频繁发生，经修复后，爆管事故发生频率逐渐降低。第二阶段是管道的稳定运行时期，此阶段，管道运行状态相对稳定，爆管事故发生频率较低。第三个阶段是管道的老化时期，因管道老化，造成爆管事故发生频率大大增加。但是，并不是每一个管段都会经历上述3个阶段，对于大多管道来说，每个阶段的时间长短会有不同，这与管段的工作条件有关。
据研究，管道爆管事故的发生存在聚集现象[3]。根据国外学者Goulter和Kazemi的研究，管道爆管事故在时间和空间上存在以下结论：有足够的案例可以表明，在某一次管道维修结束后，很可能在不长时间内会在维修点附近连续发生更多爆管事故。相比之下，新安装的管道爆管事故发生概率较小，但经过维修后，后续一系列爆管事故发生时间间隔会逐次减小。一般来说，在经过2～3次事故之后，管道就会进入事故多发阶段。
2.2.2 管网中管材的原因
供水管材种类繁多，厂家不一，质量优劣不同，部分零配件质量参差不齐，管网各处采用不同材质，铺设管道时管道安装水平和制造技术参差不齐，这些因素都会对管道爆管率有较大影响。例如，在管材中，镀锌钢管和灰口铸铁管的破损比例最大，其约占破损管材量的70%，相比较而言，球墨铸铁管比较理想[4]。在所有管材中，灰铸铁管质地较脆，抗冲击和抗震能力差，重量大，经常发生接口漏水、水管断裂和爆管事故等；钢筋混凝土管接口的胶圈易老化，水压过高时容易被冲出，同时由于钢筋抗拉强度过高造成管身受损，管身易出现环向裂缝而引发漏水；镀锌钢管耐腐蚀性差，老化后，接口管箍断裂，管身锈蚀剥落，管壁变薄，从而引发漏水。一些管材因铸管工艺的缺陷，管道质地脆性大、强度低、残余应力大，这些因素成为管道爆裂和暗漏的主要原因。
2.2.3 温度变化对管网漏失有不可忽视的影响
管道在一定的环境温度下敷设，在环境温度不断变化时运行。管道在温度变化时发生热胀冷缩，相应管壁上产生轴向压应力或拉应力，即称温差应力或温变应力[5]。假设一根铸铁管长5m，敷设温度26℃，冬季最低温度1℃时，经计算变形为1.50mm，变形应力为3.6kg/mm。根据虎克定律和线膨胀定律可知，温差应力计算公式如下：
σ=-αEΔt （1）
式中： σ——管材所受轴向应力；
α——管材的线膨胀系数；
E——管材的弹性模量；
Δt——温差，升温时取正值，降温时取负值。
当环境温度上升时，Δt>0，则σ<0，管道受到轴向压应力；环境温度下降时，Δt<0，则σ>0，管道受到轴向拉应力。温度随四季作周期性变化，管道所受的温差应力也发生周期变化，该变化随温度的变化发生周期性的变化。另外，管道所受温变应力属于交变应力，在经历了长期的运行之后，虽然管道所受温变应力小于其许用应力，甚至管材在远低于材料强度极限的交变应力作用下，但在周期性变化的力的作用下，管道经过一定时间后发生突然断裂。铸铁管的抗压能力是其抗拉能力的6～7倍，即在相同条件下，其发生受拉破坏的概率要比受压破坏的概率大得多。在管段由不同管径管道组成情况下，其较小管径的管道要承受较大的温差应力，结果是在寒冷冬季较小管径灰铸铁管更易断裂。由此可见，管径与爆管率呈负相关关系。
玉门市（矿）区地处高原高寒地带，属北亚季风型大陆性气候，年平均气温6.5℃，四季不甚分明，年极端最高气温38.1℃，年极端最低气温-21.2℃，早晚温差大。因此，玉门市（矿）区四季温差和早晚温差较大，温度是造成供水管道频繁发生破损的原因之一。
2.2.4 闸阀和消防栓漏水的情况
在实际运行中，闸阀丝杆的密封圈被水长期浸泡，容易生锈，且处于频繁操作状态的闸阀，其丝杆在旋转过程中发生磨擦，另外受到压力水的冲挤，很容易发生漏水现象。地上式消防栓也会出现相似情况，因老化造成漏水。
2.2.5 设计与施工质量引起的问题
供水管道设计与施工中，由于地下资料不确切，导致在施工过程中，局部发生变更，从而造成以下情况：
①局部管网的流体阻力增大，管道抗冲力减弱；②管道受压过大或覆土过浅；③由地基下沉引起的管道接口松动脱节；④管道支墩设计受力小于实际受力；⑤管道伸缩节设计、安装不到位，管材发生热胀冷缩造成焊缝开裂。以上情况都会造成管道漏水。
2.2.6 供水用户发生大的改变
2005年以前，市（矿）区供水系统日供水量可达6.58万吨，2005年后，部分水用户迁走，造成供水量急剧下降，目前日供水量为3.7万吨。部分水用户的迁走，造成大量管线废弃，进而导致隐蔽泄漏点增多，水损率增高，水资源浪费较大。
3 降低供水管网漏损的控制措施
如何降低供水管网漏损需要做系统性的工作，结合具体实际情况和以往的措施，可从以下几方面着手：
3.1 选用符合现场地质条件和气候条件的管材
使用新材料、新技术的管材，及时更新使用年限长、技术落后、漏水腐蚀严重的管段。新建和改造管道，要积极跟踪、采用新技术、新型管材，淘汰易锈蚀、易损坏的管材。从当前大量使用的管材来看，球墨铸铁管得到了广泛推广，其有强度高、抗腐蚀、抗老化、延伸率大、重量较轻等优点，使用寿命长。球墨铸铁管采用推入式楔形橡胶圈柔性接口，也可采用法兰接口，其施工安装方便，且接口的水密性好，适应地基变形的能力较强，抗震效果也好。为了减少金属消耗，有关部门早已提倡使用新型管材，如PVC、PE、PPR等管材，该类管材具有以下优点：造价低、重量轻、耐压强度大、流体阻力小、耐腐蚀性强、不影响水质，而且运输、安装方便。从技术指标来看，DN75～DN200口径的管道可用PVC管或PE管；DN300～DN1000口径的管道可首选球墨铸铁管；DN1000以上口径的管道宜采用水力条件好、耐腐蚀、造价低的预应力钢筋混凝土管[6]。在新敷设给水管道和维修已有管道的工程中，应严格执行国家规定，精心研究设计选材和接口形式，积极探索新型材料，保证管道的施工质量，避免因工程质量造成的管道破损。同时，根据实际地质与环境情况，合理确定管道埋深、管道整体稳定措施、管道伸缩设施、防冻措施及桩基础，降低管道受外部荷载、土壤腐蚀造成的损坏概率。
3.2 加强供水管网技术档案建立及管理
加强供水管网技术资料的管理，包括管道建设原始资料、管道漏点维修记录、管网改造记录等资料，对上述资料进行归档管理，有效地利用。
3.3 建设专业的管网巡检队伍
建设业务能力强、综合素质高的管网巡检队伍，运用先进可靠的仪器，对管网进行周期性检查，积极开展探漏工作，科学合理地安排捡漏时间，定期进行查漏，发现漏点及时修复，这样将有助于更好保护管网，降低管网损坏概率，消除安全隐患，避免由城市道路施工等原因造成的管道损坏。同时，打击违章用水、私自接水的行为，维护管网安全。
4 结束语
总之，玉门市（矿）区供水管网的漏水问题，给玉门油田造成了经济损失，造成了水资源的浪费。因此，供水管网漏损控制是一个急待解决的问题，同时也是一个持续工作，应通过供水管网改造，进一步更新改造老化、陈旧管段，积极采用新技术和新型管材，加强管网档案建设、巡检力度，提高探漏水平，通过加强企校间技术交流，提高供水管网管理水平和技术水平，将供水管网漏损减少到最小。
参 考 文 献
[1] 中华人民共和国建设部.CJJ92-2002城市供水管网漏损控制及评定标准[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.
[2] PELLETIER G，MAILHOT A，VILLENEUVE J P.Modeling Water Pipe Breaks-Three Case Studies，Water Resources Planning and Management，2003（3/4）：115-123.
[3] 何芳，刘遂庆.供水管网爆管事故分析与对策探讨[J].管道技术与设备，2004（5）：20-23.
[4] 周新梅，吴仕荣.城镇供水系统漏损原因分析及对策[J].中国农村水利水电，2003（1）：37-38.
[5] 赵乱成.给水管道损坏的主要原因和对策[J].给水排水，1997（12）：55-58.
[6] 曹邦卿，孙昊.从供水产销差率分析供水管网漏水现状[J].市政技术，2005，23（6）：355-358.
