[发明专利]管网渗漏侦测方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种渗漏侦测方法和装置，尤其涉及一种管网渗漏侦测方法和装置。

背景技术

随着台湾缺水危机愈加频繁的出现，民众也越来越重视水资源的相关议题，根据2002年监察院的专案调查研究报告显示，台湾地区自来水管线漏水率达25％，而淘汰率仅为0.09％，台湾地区一年漏水量就高达八亿吨，相当于两座翡翠水库的水量。

而自来水管线漏水的议题，在世界各地亦受到相当的重视。在英国，供水系统有23％的漏水，而在美国老旧的都市管线，漏水率甚至可以会高达50％。为了降低管线渗漏所带来的损失与避免高额的操作维护成本，美国水资源工作协会(American Water Works Association)建议漏水量应在10％以内。

但自来水管线的漏水是不可避免的，且大都会的自来水管线都埋在地下，若在未知漏水位置的情形下直接开挖，寻找漏水管线并予以更换，需要耗费的成本高昂。相反的，若能通过渗漏侦测方法，先找出可能的漏水位置，再予以开挖更换，则可大幅降低自来水管线的维护成本。

然而，实际上的管网渗漏是非常复杂的问题，常常需要考虑管网内大量的管线(pipeline)、单元(component)以及不定时的操作改变(operation change)，因此近年来不断有各类型的渗漏侦测方法被提出，概括来说，根据各种渗漏侦测方法的特性，可分为三大类，包括：

第一大类为物理性侦测法(Physicalinspection)：由受过训练的稽查人员，沿着管线检查不寻常的现象，如肉眼可见的裂缝，或异常的声音等等。此法若是应用在油管或瓦斯管，则可由受过训练的狗，通过溢散的气体味道来找寻管线破洞。这种方法相当普遍，但准确性不足，且过于依赖鉴定人员的经验，因此侦测结果通常不够稳定且易产生误判。

第二大类为硬体装置侦测法(Hardware-based methods)：利用特定的装置找出漏水的位置，典型的装置有：声音感应器、压力转换器或可视装置等，但此方法需要较多的预算，成本较高。

第三大类为计算模式监测法(Computational modeling monitoring)：在经费或成本许可的状况下利用安装在管网内部的感应器来监测多个参数，如压力、流量、温度、压力降以及密度变化等参数，再将参数输入电脑，配合适当的模式，以逆推漏水的位置，甚至渗漏量，这些计算模式大致是以流量与压力的变化、流量的平衡、监测值与模式得到流量，再将得到的流量与压力的差异或统计方法为基础进行模拟，在成本与其他条件许可的状况下，采用此方法会是较佳的选择，但实施这种方法仍需要投入大量的经费与人力。

发明内容

本发明提出一种管网渗漏侦测方法，通过将实际观测值与数值模拟结果进行比较，即可轻松掌握管网中的渗漏状况的渗漏侦测方法。

首先在实际观测值的获得部分，工程师先在管网的控制阀处制造一个瞬态事件，如迅速关闭控制阀而产生水锤现象，接着记录在控制阀处水头随时间的变化关系作为观测值；然后在数值模拟(numerical simulation)部分，先将多条管线建成一个管网，再以PNSA法求解管网中流场的稳态解(steady-statesolution)，然后将管网中的渗漏点假设为孔口流，接着对管网中的稳态流场施加一个外部扰动(external perturbation)如水锤(water hammer)，使得压力波快速在管网中传递而产生瞬态(transient)流场，再以LDSA法来寻找最佳的瞬态流场解，其中LDSA法是先以特性线法(MOC)来计算管网中流场的一个试误瞬态解，再通过模拟退火(simulated annealing)演算法来寻找最佳的瞬态流场解，进行模拟退火演算法时是以观测值作为最佳化的基准。

工程师通过在电脑上输入现场观测值，就可以模拟出管网的渗漏状况，进而轻松获知管网中的渗漏状况，还可进一步掌握管网中的渗漏状况，而实际观测值的取得也只需要测量水锤效应，相较于先前技术中需要投入大量的经费与人力的管网渗漏侦测，本发明提供了一种超低成本与非常轻松的管网渗漏侦测方法。

本发明提供一种管网渗漏侦测方法，包括：建立管网，该管网中具有渗漏与流场；计算该流场的稳态解；对该流场施加扰动；以及根据该稳态解计算该施加扰动后流场的瞬态解，得到与该渗漏相关的渗漏信息。

较佳地，所述方法还具有如下特点：该管网系选包括节点、管线、漏水点和控制阀中至少一个。

较佳地，所述方法还具有如下特点：该流场受到扰动后，由稳态流场转换为瞬态流场。

较佳地，所述方法还具有如下特点：该扰动为快速关闭该控制阀后产生的水锤。