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工程技术漏损分析

浅谈供水管网物理漏损的原因分析

熵澜水务研究
2025年10月31日 08:02
预计阅读 10 分钟

摘要: 供水管网漏损是水务行业面临的全球性难题,直接影响企业的经济效益和社会效益。本文重点从管材材质、施工质量、外界环境及运行调度四个维度,深入分析了造成管网物理漏损的主要原因,旨在为水司制定科学有效的漏损控制和管网改造策略提供理论依据。

一、 引言

物理漏损(Physical Loss)是指供水管网中因管道破裂、接口泄漏或溢流等原因造成的实体水量损失。 要控制漏损,首先必须找准“病灶”。不同于计量误差或管理疏漏,物理漏损往往与隐蔽工程的质量和外部环境密切相关。

二、 物理漏损的主要致因分析

通过对大量爆管事故的统计分析,我们将造成物理漏损的原因归纳为以下四大类:

供水管网物理漏损四大致因分析

管材与老化
01

灰口铸铁管脆性大,镀锌管易腐蚀穿孔。随着管龄增加,管壁变薄,承压能力大幅下降。

电化学腐蚀接口松动
施工与地质
02

管道基础处理不当导致不均匀沉降,产生剪切应力。回填土质量差或压实度不足也是隐患。

不均匀沉降野蛮施工
外界环境荷载
03

地面交通动荷载造成管道疲劳损伤。季节性温差导致管道热胀冷缩,引发接口拉裂。

交通动载温度应力
运行调度因素
04

管网压力过高会成倍增加背景漏损量。泵站启停操作不当产生的水锤效应极易导致爆管。

高压运行水锤破坏

漏损风险 (R) = f(管材质量, 施工规范, 环境荷载, 运行压力)

1. 管材与接口因素 (Material & Interface)

管材质量是管网安全的根本。早期铺设的灰口铸铁管性脆、耐腐蚀性差,在长期运行后极易发生断裂。镀锌钢管则容易产生内腐蚀穿孔。此外,接口是管线的薄弱环节,刚性接口(如水泥接口)缺乏柔性,在外界应力作用下极易松动脱节。

2. 施工质量与地质条件 (Construction & Geology)

“三分材料,七分施工”。管道基础处理不当(如遇到软硬地基交界处未做过渡处理)会导致管道发生不均匀沉降,产生巨大的剪切应力将管道折断。 回填土中夹带砖块、石块等尖锐物,直接压在管壁上,在地面荷载作用下会形成点荷载破坏。

3. 外界环境影响 (Environmental Stress)

交通荷载: 铺设在道路下的管道,长期承受车辆的动荷载和振动,容易产生疲劳裂纹。温度变化: 在北方地区,冬季低温会导致管材收缩,当收缩应力超过接口摩擦力或管材抗拉强度时,就会发生拉裂(即“冻裂”)。 此外,土壤的腐蚀性、杂散电流也是导致金属管道穿孔的重要原因。

4. 运行调度因素 (Operational Factors)

漏损量与压力呈非线性正相关关系($Q = C \cdot P^N$)。高压运行不仅会增加背景漏损量,还会加速微小裂纹的扩展。 频繁的泵机启停或阀门快速开闭会产生水锤,瞬间压力可能达到正常压力的数倍,直接击穿薄弱管段。

三、 防治对策建议

针对上述原因,建议采取以下综合防治措施:
  • 严把材料关: 推广使用球墨铸铁管(DIP)和优质 PE 管,淘汰劣质管材。
  • 规范施工: 加强隐蔽工程监理,确保管道基础平整、回填规范。
  • 压力管理: 实施分区计量(DMA)和压力调控,避免管网长期处于超压状态。
  • 主动更新: 建立管网健康评估模型,有计划地对高危管段进行改造。
关键词:
物理漏损爆管分析管材腐蚀水锤效应
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