埋地输水管道在线渗漏检测装置及检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种埋地输水管道在线渗漏检测装置及检测方法，检测装置包括设于输水管道外的渗漏水收集装置、设于渗漏水收集装置内的盐包以及用于检测渗漏水电导率的双股检测线；盐包设于渗漏水收集装置的底部，其内装有抗腐蚀可溶性电解质；检测线的第一端固定于渗漏水收集装置底部，第二端引出至地面上的检测点；检测方法是用电导率仪测量检测点的两股检测线之间的电导率值，根据既定水温下的含盐量-电导率关系式、盐包的含盐量计算出渗漏水量的方法。本发明通过渗漏水收集装置和盐包、检测线的设置，利用可溶盐电解质水溶液状态下含盐量与电导率之间的定量关系，在对正常输水不产生任何影响的前提下，实现了准确检测出渗漏点及渗漏水量。
【专利说明】埋地输水管道在线渗漏检测装置及检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及埋地式输水管道的渗漏检测，更具体地说，本发明涉及一种埋地输水管道在线渗漏检测装置及检测方法。
【背景技术】
[0002]地球的水资源因干旱、人口增长、地域及季节分布不均等因素而更加珍贵，但渗漏水量在世界各国的输水过程中均存在不小比例，如中国《室外给水设计规范》(GB50013-2006)规定:管网的渗漏水量宜按需水量之和的10%?12%计算，当单位管长供水量小或供水压力高时可适当增加。实际统计数据也表明，中国一些城市供水的漏失率在25%?30%，其中约70%是管道漏水造成的。
[0003]由于输水管道大多埋设在地下，因此管材及其附件的老化、地基下沉、内部介质及外部土壤腐蚀、地面荷载、施工不良等原因，都会导致管道出现微孔、小孔或裂纹而发生水渗漏，若任其发展，漏水孔将会越来越大。可见，输水管道发生渗漏是难以避免的，及时发现渗漏的具体位置才是实现治漏和减少水量损失的关键。
[0004]目前，输水管道的检漏已受到各国政府、供水公司和用水企业的重视，但中国输水管道的检漏工作仍旧是主要以管道事故抢修为主，漏水调查则主要依靠供水公司员工的经验和市民报警，因此多数输水管道的漏水控制效果很不好。各供水公司检漏技术人员少、专业技能低、工程经验积累不足等现状，加之先进设备引进不足且造价昂贵、引进后未能很好消化，或是引进的设备不适合中国国情等，都导致渗漏占输水比重大的状况无法得到根本改变。
[0005]现有的输水管道检漏方法主要有声波检漏法和升压检漏法两种。
[0006]声波检漏法是指以被输送的水由管道裂缝、孔洞溢出时所发出的声音作为声源，用灵敏的传感器将渗漏声转换成电信号，再经信号处理确定漏点位置的方法，具体包括使用音响探知仪通过间歇触地来提取漏水声音的地面听漏法、使用漏水检测仪直接接触输水管道的方式提取漏水声波的接触听漏法、通过钻机或插钎直接用听音器提取漏点声音来判断漏点的开挖式听漏法等。但是，声波检漏法存在以下不足:1)漏水声波受渗漏点塌陷缺口的形状和大小影响较大，如管道基础下是岩石或者有空洞时，传出的漏水声音会很大，以至于对管道渗漏情况判断不准确；2)在许多情况下，即使已经判定某段输水管道有漏水现象，却往往因为渗漏声音信号太弱或者衰减太快，而难以通过漏水声波检漏法准确给出漏水点，其原因是传出声波很弱的小流量渗漏是目前发生概率最高的渗漏，而且传出的声波信号还会受到输水管道的材质、管径以及周围介质对渗漏声音吸收性能等因素的影响，这都增大了准确判断漏水点的难度。
[0007]升压检漏法是在所测管段多点安装测压表，根据该管段管材及使用年限，结合平时实际工作压力，对该管段进行“打压试验”(一般在午夜)，并安排多名测压人员在打压点处随时观察并及时相互通报所在点的水压情况，逐步提高管段水压至承压极限的60%?90%;随着升压的持续，地下渗漏点将变为地上明漏点，渗漏点地面会出现湿痕或湿陷，及时修复该漏点后提高水压值再次试验反复检测；阴天或雨后地面潮湿无法看到湿痕时可以另外安排观察人员在午夜随开亮大灯的汽车沿管线慢慢步行，仔细观察灯光通道，在渗漏点附近地面会出现尘埃的“布朗运动”现象，而且渗漏范围越大、水压越高，“布朗运动”越明显。但是，这种方法具有以下缺点:1)只对于覆土不深、大流量、高压输水系统的检漏效果较为明显，对小流量、低扬程的渗漏效果很不明显；2)检测期间需要停水，因此对生产影响较大；3)虽然打压试验时会仔细地观察压力变化，但也难免对输水管道特别是老旧管道造成新的破坏。
[0008]有鉴于此，确有必要提供一种准确有效且不影响正常输水的埋地输水管道在线渗漏检测装置及检测方法。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于:提供一种准确有效且不影响正常输水的埋地输水管道在线渗漏检测装置及检测方法，以实现治漏并减少水量损失。
[0010]为了实现上述发明目的，本发明提供了一种埋地输水管道在线渗漏检测装置，其包括设于输水管道外的渗漏水收集装置、设于渗漏水收集装置内的盐包以及用于检测渗漏水电导率的双股检测线；盐包设于渗漏水收集装置的底部，其内装有抗腐蚀可溶性电解质；检测线的第一端固定于渗漏水收集装置底部，第二端引出至地面上的检测点。
[0011]作为本发明埋地输水管道在线渗漏检测装置的一种改进，所述渗漏水收集装置为开设有进水孔的检测管，检测管固定在待检测输水管道的外壁上，其进水孔位于邻近输水管道的位置；检测管周围设置有防止进水孔堵塞并避免渗漏水以外的水进入检测管的间隔材料。
[0012]作为本发明埋地输水管道在线渗漏检测装置的一种改进，所述检测管环绕输水管道至少一周后，两端分别与等径三通的两个垂直支管连接；检测线的第二端穿过检测管后，自三通的第三个支管引出。
[0013]作为本发明埋地输水管道在线渗漏检测装置的一种改进，所述检测管的进水孔包括等距离设置的两排，两排进水孔分别设于检测管与输水管道接触区的两侧。
[0014]作为本发明埋地输水管道在线渗漏检测装置的一种改进，所述间隔材料包括透水挡土布和不透水挡水布；透水挡土布通过胶带粘结固定在输水管道的外壁上，从而将检测管上开设进水孔的开孔管段包覆在透水挡土布与输水管道之间，避免检测管进水孔与土壤接触；不透水挡土布敷设于检测管上方，防止地面雨水下渗后进入检测管。
[0015]作为本发明埋地输水管道在线渗漏检测装置的一种改进，所述检测管内收容有开设进水通孔的溶质盒，盐包设于溶质盒内；检测线的第一端伸入溶质盒中并与溶质盒相对固定。
[0016]作为本发明埋地输水管道在线渗漏检测装置的一种改进，所述检测线为双股绝缘电线，两根电线的第一端分别去除部分绝缘皮而露出金属导电线；同时，两根电线的第一端存在一定的长度差，该长度差足以保证两根金属导电线始终不会相互接触。
[0017]作为本发明埋地输水管道在线渗漏检测装置的一种改进，还包括检测线套管和收容管；检测线套管的一端连接在三通的第三个支管上，另一端延伸至地面以上的检测点；收容管的一端与检测线套管的地上端部连接，另一端封闭；检测线的第二端依次穿过检测管、三通、检测线套管后，伸入收容管内，留待输水管道检测时使用。
[0018]作为本发明埋地输水管道在线渗漏检测装置的一种改进，所述检测管和收容管为硬质管道，检测线套管为软质套管。
[0019]为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种埋地输水管道在线渗漏检测方法，其包括以下步骤:
[0020]I)在埋地输水管道敷设时安装好上述任一段落所述的埋地输水管道在线渗漏检测装置；
[0021]2)初步判断渗漏管段的区间，用电导率仪测量该区间检测点的两股检测线之间的电导率值，根据既定水温下的含盐量-电导率关系式，计算出渗漏水收集装置内的溶液浓度，进而求得渗漏水收集装置内的含水率；
[0022]3)根据盐包的含盐量和计算出的含水率，得到渗入渗漏水收集装置中的水量，从而决定是否实施治漏。
[0023]与现有技术相比，本发明埋地输水管道在线渗漏检测装置通过渗漏水收集装置和盐包、检测线的设置，利用可溶盐电解质固体状态下不导电的特性及其水溶液状态下含盐量与电导率之间的定量关系，在对正常输水不产生任何影响的前提下，实现了准确检测出渗漏点及渗漏水量。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明埋地输水管道在线渗漏检测装置、检测方法及其有益效果进行详细说明。
[0025]图1为本发明埋地输水管道在线渗漏检测装置的结构示意图。
[0026]图2为本发明埋地输水管道在线渗漏检测装置的溶质盒结构示意图。
[0027]图3为本发明埋地输水管道在线渗漏检测装置的溶质盒侧视图。
[0028]图4为本发明埋地输水管道在线渗漏检测装置的检测管安装前结构示意图。
[0029]图5为图4中检测管的EG管段放大图。
[0030]图6为本发明埋地输水管道在线渗漏检测装置的透水挡土布敷设示意图
[0031]图7为本发明埋地输水管道在线渗漏检测装置的部分剖视示意图。
[0032]图8为本发明埋地输水管道在线渗漏检测装置的检测线尾端结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和【具体实施方式】，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的【具体实施方式】仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
[0034]请参阅图1，本发明埋地输水管道在线渗漏检测装置包括溶质盒10、检测管20、三通30、检测线40、检测线套管50和收容管60。
[0035]请参阅图2和图3，溶质盒10为对称结构的圆筒盒，其两端壁12的圆心处分别设有进水通孔14。溶质盒10内收容有一只盐包(图未示)，盐包内装有抗腐蚀可溶性电解质，如氯化钠；进水通孔14的直径小于盐包的尺寸而保证盐包不会从溶质盒10中掉出。为了方便盐包的装入和取出，溶质盒10是由两个较短的开口圆筒通过螺纹16相对组接而成的。溶质盒10收容在检测管20内，其大小需保证自身能够在检测管20内自由移动，且内部空间足以装入能够满足检测精度所需电解质的盐包。
[0036]请参阅图1、图4-5和图7，检测管20固定在待检测输水管道70外壁上(字母E、F、G、H示出了各管段与输水管道70的对应关系)，其环绕输水管道70 —周后，两端分别与三通30的两个垂直支管D、J连接。检测管20紧贴输水管道70的EG管段(即位于输水管道70水平直径以下的检测管段)在靠近输水管道70处的管壁上设置有两排等距离的进水孔22。由于检测管20紧贴输水管道70的外壁，因此其长度L=3* (DO* Ji) /4+ (D0_2*b2)，D0=Dl+dl，其中，Ji为圆周率常数，DO为检测管20在输水管道70外壁固定后管中心处的转弯直径，Dl为输水管道70的外径，dl为检测管20的外径，b2为三通30的单个支管长度。
[0037]请参阅图6和图7，检测管20的EG管段(即开孔管段)外敷设有透水挡土布24。透水挡土布24由透水性能好的亲水材料制作而成，如无纺布或土工布，其长度LI为(DOX Ji )/2+2b5，其中，DO为检测管20在输水管道70外壁固定后管中心处的转弯直径，b5为透水挡土布24各端的裕量长度。透水挡土布24通过胶带26粘结固定在输水管道70的外壁上，从而将检测管20的开孔管段包覆在透水挡土布24与输水管道70之间，避免检测管20的进水孔22与土壤接触。
[0038]三通30为等径三通，其三个支管分别为C、D、J。
[0039]检测线套管50的一端连接在三通30的第三个支管C上，另一端延伸至地面以上(输水管道70和检测管20埋在地下)的检测点；收容管60的一端与检测线套管50的地上端部连接，另一端与堵头62热熔连接而封闭。其中，检测管20和收容管60为硬质管道,检测线套管50则为软质套管。
[0040]请参阅图8，检测线40为双股绝缘电线，其尾端固定在溶质盒10内，前端则依次穿过检测管20、三通30的支管D、C、检测线套管50后，伸入收容管60内，留待测漏时使用。在溶质盒10内，检测线40的两根电线42、44末段分别去除部分绝缘皮420、440而露出金属导电线422、442,但由于两根电线42、44的尾端存在一定的长度差，二者的金属导电线422、442始终不会相互接触。
[0041]本发明埋地输水管道在线渗漏检测装置的安装是按先地下后地上、土建施工与检测装置安装交叉进行的，具体过程为:
[0042]I)挖掘沟槽并做好管道基础:管道基础若是沙、土基础，检测管20可以随同输水管道70 —起直接敷设在管道基础上，但管道基础若是混凝土，则需要为检测管20预留安装管槽；
[0043]2)组装溶质盒10:将检测线40的其中一根电线42在尾端剪短，再将两根电线42、44的末段去除绝缘皮420、440，露出大致等长的金属导电线422、442，两根电线42、44的长度差需保证二者的导电线422、442始终无法相互接触；将电线42、44穿过溶质盒10 —端的进水通孔14后打结而固定在溶质盒10内；在溶质盒10内放直盐包后，抒紧溶质盒10 ；
[0044]3)安装检测管20:将装好盐包和检测线40的溶质盒10放置在检测管20内的F点处，将检测管20紧贴并束紧在待检测输水管道70的外壁上，检测管20的两端分别与三通30的两个垂直支管D、J热熔或电熔连接，检测线40的自由端从三通30的支管C引出；利用透水挡土布24包覆检测管20的EG管段，透水挡土布24的两端用胶带粘接在输水管道70的外壁，以防止土石或沙粒堵塞检测管20的进水孔22 ;在此步骤中，检测管20的敷设位置选择如下:输水管道70管道一般逐根安装，有自流坡度的设于本管道的下游端，承插式安装的设于插口处下游端，焊接或热熔、电熔施工的设于焊缝处下游端，管道外壁有波纹的设置在凹纹处；
[0045]4)安装检测线套管50:采用自锁式捆扎带将检测线套管50与三通30的支管C紧固，检测线40的自由端伸入并穿过检测线套管50，在检测线套管50的保护下引出基坑外；为防止硬质管道在输水管道70顶部回填土夯实过程中发生破裂而损坏检测线40，输水管道顶至地面之间的检测线40采用软质的检测线套管50保护；
[0046]5)沟槽回填:安装好检测管20的输水管道70可以放入基坑，接着进行管道连接或管接头施工；沟槽回填分两步执行，输水管道70两侧及管顶0.5m之下部分须采用人工回填，接着进行水压试验，试验合格后采用轻型压实机具压实；然后把检测线套管50偏离检测管20正上方，并在检测管20的正上方放置足够宽度和长度的不透水挡水布(在管顶以上0.5m高度处放置不透水挡水布是为了防止地面雨水下渗时进入检测管20，不透水挡水布可以为塑料等材质)，然后回填沟槽的其余部分并压实；输水管道70的管顶0.5m以上回填部分可以使用机器从管道轴线两侧同时夯实，逐层回填压实；回填和压实结束后将地面上的检测线40放置在收容管60内，并将收容管60与检测线套管50采用自锁式捆扎带紧固；最后，将收容管60埋设在输水管道70沿途的检测点标识桩下。
[0047]本发明埋地输水管道在线渗漏检测方法为:根据输水管道70起止点进出水流量的差值或管网的流量平衡计算，通过流量损失值所占比例判断是否达到了需要检测的限度；若需要实施检测，则首先根据管段间设置的流量计读数初步来判断渗漏管段的区间，然后在该管段区间内用电导率仪测量检测点的两股检测线40之间的电导率值:由于盐包内的电解质常温时在未溶解的固体状态下不导电，而在水溶液状态下，水温一定时，电导率与含盐量存在相应的定量关系式，因此根据既定水温下的含盐量-电导率关系式，可以很简便地计算出检测管20内的溶液浓度，进而求得检测管20内的含水率；根据溶质盒10内储存的含盐量和计算出的含水率，即可得到渗入检测管20中的水量，从而决定是否实施治漏。
[0048]另外，也可以将输水管道70—定长度区间内的多个检测点一并检测，若线路不导通则表示此段没有渗漏，若导通再逐一检测，来判断到底是哪个点发生了渗漏。
[0049]通过以上描述可知，本发明利用可溶盐电解质固体状态下不导电的特性及其水溶液状态下含盐量与电导率之间的定量关系，在对正常输水不产生任何影响的前提下，实现了准确检测出渗漏点及渗漏水量。本发明埋地输水管道在线渗漏检测装置及检测方法至少具有以下优点:
[0050]I)采用极为普通易得的材料、利用稳定的物理化学反应，解决了输水管道的渗漏检测难题；
[0051]2)只需根据在线测得的电导率就可以判断渗漏水量的大小和持续时间的长短，因此每次检测时输水管道70可以正常工作，不需要停水，也不受天气影响，可以全天候实施检测；
[0052]3)操作简单，检测结果准确率达100% ；
[0053]4)每次治漏结束后，只要更换溶质盒10内的盐包即可，其他的在线检测装置可以重复使用，费用低廉。[0054]根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的【具体实施方式】，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
【权利要求】
1.一种埋地输水管道在线渗漏检测装置，其特征在于:包括设于输水管道外的渗漏水收集装置、设于渗漏水收集装置内的盐包以及用于检测渗漏水电导率的双股检测线；盐包设于渗漏水收集装置的底部，其内装有抗腐蚀可溶性电解质；检测线的第一端固定于渗漏水收集装置底部，第二端引出至地面上的检测点。
2.根据权利要求1所述的埋地输水管道在线渗漏检测装置，其特征在于:所述渗漏水收集装置为开设有进水孔的检测管，检测管固定在待检测输水管道的外壁上，其进水孔位于邻近输水管道的位置；检测管周围设置有防止进水孔堵塞并避免渗漏水以外的水进入检测管的间隔材料。
3.根据权利要求2所述的埋地输水管道在线渗漏检测装置，其特征在于:所述检测管环绕输水管道至少一周后，两端分别与等径三通的两个垂直支管连接；检测线的第二端穿过检测管后，自三通的第三个支管引出。
4.根据权利要求3所述的埋地输水管道在线渗漏检测装置，其特征在于:所述检测管的进水孔包括等距离设置的两排，两排进水孔分别设于检测管与输水管道接触区的两侧。
5.根据权利要求2所述的埋地输水管道在线渗漏检测装置，其特征在于:所述间隔材料包括透水挡土布和不透水挡水布；透水挡土布通过胶带粘结固定在输水管道的外壁上，从而将检测管上开设进水孔的开孔管段包覆在透水挡土布与输水管道之间，避免检测管进水孔与土壤接触；不透水挡土布敷设于检测管上方，防止地面雨水下渗后进入检测管。
6.根据权利要求2所述的埋地输水管道在线渗漏检测装置，其特征在于:所述检测管内收容有开设进水通孔的溶质盒，盐包设于溶质盒内；检测线的第一端伸入溶质盒中并与溶质盒相对固定。
7.根据权利要求6所述的埋地输水管道在线渗漏检测装置，其特征在于:所述检测线为双股绝缘电线，两根电线的第一端分别去除部分绝缘皮而露出金属导电线；同时，两根电线的第一端存在一定的长度差，该长度差足以保证两根金属导电线始终不会相互接触。
8.根据权利要求3所述的埋地输水管道在线渗漏检测装置，其特征在于:还包括检测线套管和收容管；检测线套管的一端连接在三通的第三个支管上，另一端延伸至地面以上的检测点；收容管的一端与检测线套管的地上端部连接，另一端封闭；检测线的第二端依次穿过检测管、三通、检测线套管后，伸入收容管内，留待输水管道检测时使用。
9.根据权利要求8所述的埋地输水管道在线渗漏检测装置，其特征在于:所述检测管和收容管为硬质管道，检测线套管为软质套管。
10.一种埋地输水管道在线渗漏检测方法，其特征在于包括以下步骤: 1)在埋地输水管道敷设时安装好权利要求1至9中任一项所述的埋地输水管道在线渗漏检测装置； 2)初步判断渗漏管段的区间，用电导率仪测量该区间检测点的两股检测线之间的电导率值，根据既定水温下的含盐量-电导率关系式，计算出渗漏水收集装置内的溶液浓度，进而求得渗漏水收集装置内的含水率； 3)根据盐包的含盐量和计算出的含水率，得到渗入渗漏水收集装置中的水量，从而决定是否实施治漏。
【文档编号】F17D5/02GK103697332SQ201310690633
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月15日 优先权日:2013年12月15日
【发明者】程道仓, 胡少华, 南卫, 吴庆旺, 王志明, 李岚, 吴襄竹, 王东志 申请人:中广核工程有限公司, 中国广核集团有限公司