Скрити течове във водопроводната мрежа

Скритите течове във водопроводните мрежи са сред най-сериозните предизвикателства пред експлоатацията и поддръжката на водоснабдителните системи. Те често остават незабелязани за дълъг период от време, но водят до значителни загуби на вода, материални щети и повишен риск за инфраструктурата. Съвременната практика разполага с разнообразни методи и уреди за тяхното откриване, всеки със своите особености и ограничения. В следващите редове разглеждаме основните подходи за локализиране на скрити течове и факторите, които определят тяхната ефективност.

Текст: списание Инфрабилд 

Скритите течове са основна причина за физическите загуби на питейна вода във водоснабдителните системи. Борбата с тях изисква системен подход, обучен персонал и специализирана техника. Скритите течове работещи от дълго време могат да причинят значителни щети на инженерната инфраструктура и дори да застрашат човешки животи.

Тези от тях, които са по водопроводната мрежа са нещо характерно за всяка една система. Характера им на скрити повреди се обуславя от редица обстоятелства като геоложки особености на почвата, в която е положен водопроводът, силата на изтичане на самия теч и налягането на водата във водопроводната мрежа. Коварното при тези течове е, че протичат без видими външни признаци и на пръв поглед трудно могат да бъдат разпознати, тъй като се намират под земната повърхност.

Именно тази липса на визуални индикации ги прави по-трудни за откриване и налага обследване на по-големи участъци от водопроводната мрежа за установяване на наличие на скрити течове. Това отнема ресурси както времеви, така и финансови. Скритите течове са в основата на физически загуби на вода в една водоснабдителна система именно заради трудното им откриване.

Търсене на скрити течове

В съвремието има множество различни уреди за откриване на скрити течове. В основата си те разчитат на един обикновен физичен закон, а именно на издаването на шум при изтичане на флуид (в случая вода) под налягане. В най-общ план апаратурата за търсене на течове се фокусира върху намирането на шума от изтичащата от аварията вода, т.е. това е един вид прослушване на водопроводната мрежа за шумове.

Съществуват различни по вид апарати за търсене на скрити течове, като някои разчитат повече на човешкия слух, други на автоматичното изчисляване местоположението на аварията от машина (компютър). Уредите, които разчитат на човешкия слух, представляват система от микрофон, свързан към миникомпютър и слушалки, чрез която операторът, преминавайки по трасето на водопровода, прослушва за наличие на характерни шумове. Тук ключов фактор е опитът на човека, който търси скрити течове и дали неговият слух е чувствителен и трениран да различава фоновия шум от този причинен от авария във водопроводната мрежа.

Съществуват и други обстоятелства, които биха улеснили или затруднили търсенето на скрит теч по този начин. Първото е колко е силен течът като водно количество. Един слаб теч (например подлизване или капене) трудно ще генерира шум, който ясно би се идентифицирал от оператора. Обратно, един нормален теч (например с размерите на една пусната чешма) генерира отчетлив шум и вече за оператора е много по-лесно да го идентифицира. Друг фактор е материалът от който е изграден водопроводът.

Металните тръби, независимо дали са стоманени или чугунени, най-добре предават звуковите вълни от шума генериран от изтичането на водата. В този смисъл те са най-благоприятни за търсене на теч. Това се обуславя от самата кристална решетка на метала, която способства за добър акустичен резонанс. Етернитовите тръби, които представляват смес от азбест и цимент, са по-неблагоприятни откъм разпространение на звуковите вълни и скритите течове по тях се намират по-трудно.

Полиетиленовите тръби са също доста „тихи“ и често пъти особено слаби течове се локализират трудно. Геоложкият строеж на почвата също може да помогне или да попречи за по-лесното откриване на скрит теч. В твърди почви или скали струята на водата от теча удряйки се в тях генерира много по-ясен шум от колкото в меки глини, пясъци или торфени почви. Различните видове почви, скали и материали на водопроводните тръби се характеризират с различна проводимост на звуковите вълни, което може както да улесни, така и да затрудни откриването на скрити течове.

Допълнително усложнение представлява образуването на каверни, т.нар. „джобове“, които значително затрудняват локализирането на теча. Каверната представлява кухина в почвата, образувана вследствие на продължително изтичане на вода от скрит теч. С течение на времето в тази кухина се натрупва вода, която заглушава характерния шум от изтичането, тъй като се получава т.нар. ефект „вода във вода“. Това значително затруднява акустичното откриване на аварията. Намирането на слаби скрити течове може да отнеме много време и ресурси, като понякога това е свързано с големи по обем изкопни работи или подмяна на определен участък от водопроводната мрежа.

Корелатори

Корелаторите са друг вид уреди за търсене на скрити течове. Те представляват комплект от шумови логери и главен компютър, който ги управлява. Шумовите логери са уреди, които записват и/или „слушат“ за шумове по водопроводната мрежа, като се монтират на удобни за тази цел места, обикновено това са спирателните арматури. Поставени в двата края на една улица по която се търси скрит теч логерите „слушат“ шума, който се чува по спирателните арматури.

В компютъра се въвежда разстоянието между двата логера, вида на материала от който е направен водопроводът и неговият диаметър. Въвеждайки всички тези данни главният компютър изчислява чрез звукова корелация къде точно е скритият теч спрямо единия и другия шумов логер. Този вид уреди са с висока точност и при тях субективният фактор е сведен до минимум. За да се изчислява коректно местоположението на авариите е нужно да се въведат коректни изходни данни за материал, дължини и диаметър на водопровода.

В случай че изходните данни са неточни, изчисленията също се оказват неточни, което води до неефективен изкоп и невъзможност за локализиране на теча. Някои модели корелатори позволяват и прослушване на трасето на водопровода в участъка посочен за наличие на скрит теч, което е една допълнителна екстра и улеснява хората ангажирани с тази дейност. Съществуват и уреди с множество шумови логери, например 8, 10 или 12, които се поставят по спирателните арматури в една територия от водопроводната мрежа и стоят там няколко денонощия.

Записвайки шумовете по мрежата, в последствие главният компютър прави корелации между различните логери и така се показват скритите течове. Този вид уреди са много полезни за обследването на по-големи територии, защото са много производителни и процесът до голяма степен е автоматизиран. Корелаторите са едни от най-скъпите уреди за търсене на скрити течове, но и едни от най-точните и комплексни.

Стикове за прослушване

Стиковете за прослушване на водопроводната мрежа са сред най-простите, но същевременно много ефективни уреди. Те могат да бъдат както електронни, така и механични. Най-общо разчитат на откриването на шум по водопроводната мрежа на открити точки от нея като спирателни арматури и сградни водопроводни отклонения.

Механичните стикове представляват метална пръчка, обикновено с дървен или пластмасов накрайник, която се поставя върху елемент от водопроводната мрежа и предава вибрациите от течащата вода към оператора, позволявайки му да възприеме характерния шум. Електронният стик е на подобен принцип, но там вместо метална пръчка има уред с размерите на мобилен телефон, който има малък накрайник за поставяне върху водопроводната мрежа. Този уред върви в комплект със слушалки и при поставянето му върху елемент от водопроводната мрежа, например спирателен кран, операторът чува шума по водопровода.

Стиковете са с опростена конструкция и сравнително ниска цена, но възможностите им са ограничени и те се използват основно като спомагателно средство. При тях също от огромно значение е до колко операторът е с трениран слух и може да различи кой шум е авария и кой от нещо друго. Трасиращите апарати са спомагателни уреди в търсенето на скрити течове. Тяхната функция, както подсказва и името им, е да помогнат да се определят точните трасета на водопроводите, които често пъти не са съвсем ясни. Това е важно, за да се определи къде да се извършва прослушването по конкретното трасе, както и за да могат, въз основа на местоположението на водопроводната мрежа, да се въведат коректни изходни данни при корелация. Често срещан проблем са течове от водопроводи, които никой никога и никъде не е отразил, а те съществуват и са под налягане.

С помощта на трасиращ апарат могат да се проучат подобни територии. Принципът им на работа е опростен, но изключително ефективен. Състоят се от два уреда – генератор за ток и приемник. Генераторът представлява устройство, снабдено с батерии, което посредством кабел със щипка се свързва към метален елемент от водопроводната мрежа. При подаване на електрически ток по металната тръба около нея се създава магнитно поле, което се проследява с приемен уред, оборудван с бобина. По този начин може да се определи не само трасето, но и приблизителната дълбочина на водопровода. В случай че водопроводът не е метален, се предприемат действия за прокарване на метална нишка в него, по която се подава електрически ток, и водопроводът се трасира по описания принцип. Неудобството в този случай е, че това е свързано със спиране на водата.

Търсене на течове с газ Хелий

Описаните по-горе методи за търсене на скрити течове се основават на шумовата картина създадена от една авария. През последните години се използва и алтернативен метод за търсене на течове, който се основава на инжектиране на хелий във водопровода под налягане и последващо засичане на изтичането му през скрита авария със специализиран уред. Този метод е доста противоречив поради спорната му точност, нуждата от специално оборудване и добре обучен екип. Съществуват и рискове при работата с газ под налягане, неговото набавяне и съхранение.

Вредите от скритите течове

Вредите от скритите течове могат да се разглеждат в различни аспекти. От една страна са загубите на вода, които компрометират услугата по водоснабдяване и генерират загуби на ВиК дружествата. Друг аспект на вредите са материалните щети, които един скрит теч може да нанесе като наводнение на даден имот, постоянна влага в сутерена му, пропадания на пътни и тротоарни настилки.

Последните са изключително опасни, защото например едно пропадане на пътното платно на натоварен булевард може да предизвика тежко ПТП и то съвсем неочаквано. Течове, възникнали в свлачищни зони, са особено опасни, тъй като вследствие на преовлажняването на почвата може да се активира свлачищен процес, а последствията да бъдат сериозни. Районите с пропадащи почви, като льосовите терени в Северна България, също са силно уязвими при наличие на водопроводни течове. След като се преовлажни льосът има свойство да сляга и това може да доведе до значителни материални щети.

Скритите течове са един от бичовете в поддръжката и експлоатацията на водопроводните мрежи. Борбата с тях наистина изисква сериозно внимание и ресурси от всякакъв характер. Те определено са оправдани предвид потенциалните щети, които биха причинили, ако бъдат оставени да текат безконтролно.