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供水管網(wǎng)探測淺談
作者:劉愛國
供水管網(wǎng)探測主要包括供水管道平面位置、埋深的探測,管道屬性信息(管徑、材質(zhì)、所在道路、埋設(shè)年代等)數(shù)據(jù)的收集和整理,各種建構(gòu)筑物(閥門、消防栓、水表等)的屬性信息的調(diào)查等。
一、供水管道的探測
供水管網(wǎng)有以下特點和敷設(shè)規(guī)律:
①供水管道為有壓管道。一般由水廠或水源井加壓后輸入供水管道中;
②一般采用樹狀供水,也就是說供水管道可分為主干供水管道和枝狀供水管道。由供水點(水廠、水源井)出來的主干管道管徑大,向用水點方向管徑逐漸變??;
③金屬供水管道無防腐外層,常采用抗腐蝕的管材。如鑄鐵管道、球墨鑄鐵管道、水泥管道、塑料管道等;
④管道埋設(shè)深度一般較大等特點。
根據(jù)不同管道材質(zhì)選擇不同的探測方法。
1.金屬管道的探測
金屬供水管道與周圍的土壤存在明顯的電性差異。其與周圍土壤直接接觸形成無數(shù)電流回路。在外界電磁場的作用下產(chǎn)生感生電流,用管線探測儀接收該感生電流產(chǎn)生的二次電磁場信號來確定管道的位置和埋深;亦可用充電法直接在管道出露點施加諧變電流,探測該諧變電流產(chǎn)生的一次諧變電磁場來確定管道的位置和埋深。
管道探測首先要遵循從已知到未知再到已知的原則。即從明顯點開始進行管道的探測、追蹤,直到下一明顯點才能確定管道探測的正確性。
供水管道的埋設(shè)階段性較強,隨著管道材料的變化、管道質(zhì)量的不同、管徑大小、管道接頭方式不同等,探測中各段管道的信號特征和變化也不相同。在實際探測工作中,首先試驗管線探測儀可用性及各種修正系數(shù),并在探測工作開始后對不同管道段進行驗證。在同期埋設(shè)、同管徑、同材質(zhì)、同埋深等相同環(huán)境下的管道,在同一信號施加方式下其探測信號的穩(wěn)定性、衰減率等具有相似特征。因此,在探測中采用連續(xù)追蹤方式可以準確確定管道的連接關(guān)系和走向、位置。為了更準確地分析、把握這一特點,提高工作效率,需要探測人員在探測工作開始前仔細研究施工資料、竣工資料等。
管道平面位置探測推薦使用極大值法測定。極大值法測定的為磁場強度的水平分量,極小值法測定的為磁場強度的垂直分量,在管道上方極小值信號比極大值信號弱很多,其抗干擾能力也就相對弱。極大值法更易于區(qū)分其它管線的干擾。大口徑的管道,由于在其管道中形成的是柱狀電流,探測信號的極值位置比較寬緩,不易辨識,建議采用三角法方式確定探測信號的極值位置。
管道埋深探測推薦使用三角法測定。根據(jù)磁場水平分量的函數(shù)圖形,在地面上探測信號某個百分比(不同型號的探測儀的設(shè)定不同)處到管道中心位置的平面距離等于管道中心埋深的一半,即管道兩側(cè)該百分比的平面位置間距離等于管道中心埋深。在有旁側(cè)干擾時,兩側(cè)的距離出現(xiàn)不對稱現(xiàn)象,通過分析和探測確認干擾位置,選取無干擾的半側(cè)埋深或另選測深位置來獲得準確的埋深。
在金屬管道的探測中存在三通、四通、交叉管線及平行管等探測難點,下面進行簡單的探討。
三通的探測根據(jù)連接管道的材質(zhì)、接頭的方式其電磁信號特征也不同。在主干管上施加信號其分支處信號分流(在信號延伸方向突然衰減至無);在支管上施加信號,則在靠近三通處的主管上信號相互抵消。水泥管為主管,金屬管為支管的三通,其電磁信號在支管三通(馬鞍、三通管件)接頭點處形成管道終止點特征。確定三通點位置,則要在信號突變點位置確定主干管的大致位置后,用地質(zhì)雷達測定其準確位置(下面進行論述),通過交匯法確定三通的準確位置。
四通相當于兩個三通對頂連接。在管道導(dǎo)電性較好時,連接四個方向電磁信號都較好,其信號特征為四通處信號分流(突然衰減)。垂直信號施加方向的兩個方向管道上探測信號在靠近四通處相互抵消,向外延伸則有衰減后的探測信號;在信號施加方向的延伸方向上則為連續(xù)的衰減后的信號。管道中心埋深也是判斷四通的重要因素,根據(jù)管道中心埋深的幾何狀態(tài)分析管道是交叉還是四通。對于不同材質(zhì)管道連接的四通可能形成三通、直通的假象,需對不同期的施工資料、竣工資料進行分析。
平行管線是管線探測中常見和難以解決的問題。在探測工作中,首先要對探測路段進行踏勘,熟悉現(xiàn)場環(huán)境,分析可能存在的平行管線的種類和條數(shù)。在實際探測中才能有的放矢。供水管道與其他類別的管道比較容易區(qū)分。金屬供水管道比其它城市管道對施加的電磁信號的傳導(dǎo)性好。利用連接法時,探測到的最強信號一般為供水管道,注意區(qū)分淺層金屬網(wǎng)、欄桿、電纜的干擾。感應(yīng)法探測時除路燈電纜易混淆,其他管線信號干擾比較弱,注意信號施加點處盡量避開其他管線。
平行供水管道的探測。首先根據(jù)管道材質(zhì)對施加的電磁信號的傳導(dǎo)性不同探測出信號較強的供水管道,埋深和管徑也對探測到的管道電磁信號有較大影響,在探測時需注意信號的變化。利用連接法、旁側(cè)法、壓線法、差異激發(fā)等可以探測信號較弱的金屬供水管道。
差異激發(fā)法是探測平行管道很實用有效的方法。差異激發(fā)法是選擇平行管道上有分支、轉(zhuǎn)折等的管道,將其分支或轉(zhuǎn)折后的管線段作為電磁信號的施加點,以最大降低施加信號在非目標管道上的耦合,能更準確探測到目標管道。
2水泥和塑料等非金屬管道的探測
探測水泥管道的前提必須充分分析現(xiàn)有的資料、現(xiàn)場踏勘,根據(jù)管道連接情況、現(xiàn)場實際情況,結(jié)合多種方法進行。
由電磁波反射原理可知,電磁波反射主要發(fā)生在介電常數(shù)存在差異的界面上。地質(zhì)雷達是利用電磁波在地下介質(zhì)電磁性差異界面產(chǎn)生反射來確定地下目標體的一種探測技術(shù)。它利用發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻寬頻短脈沖電磁波,電磁波在介質(zhì)中傳播時,遇到與周圍介質(zhì)電磁性差異較大地下管線將產(chǎn)生反射,通過接收天線可接收來自地下介質(zhì)界面的反射波。來自地下界面的反射波其路徑、電磁場強度與波形將隨所通過介質(zhì)的電磁性質(zhì)及幾何形態(tài)而變化,由此可根據(jù)反射波的旅行時間(雙程走時)、幅度、波形及介質(zhì)電磁波速度等資料,可推測地下物體的空間位置和埋深。
水泥、塑料等非金屬材質(zhì)供水管道與周圍土壤等介質(zhì)存在明顯的介電常數(shù)差異。利用地質(zhì)雷達沿管道段進行剖面探測可取得管道的平面位置和埋深。
城區(qū)外圍、土質(zhì)路面可以開挖的地段采用釬探,并輔以開挖驗證是很好的解決辦法;在不能開挖的地段要根據(jù)施工資料、竣工資料,并結(jié)合現(xiàn)場實際情況以及前面講道的利用金屬分支管道大致確定的非金屬管道位置,用地質(zhì)雷達在管道段進行剖面探測,最后將剖面中的供水管道位置連接起來。
二、供水管道屬性信息的收集
供水管道的屬性信息可分為常規(guī)信息(材質(zhì)、管徑、所在道路、埋設(shè)日期等)和拓展信息(管道的維修記錄、閥門信息、水表信息等)。
(一)供水管道常規(guī)屬性信息的收集
常規(guī)信息通過查閱施工資料、竣工資料,經(jīng)實地調(diào)查驗證后取得。
將管網(wǎng)探測成果和常規(guī)屬性信息進行整理,就可以形成一套完整的供水管網(wǎng)資料,滿足供水管網(wǎng)的管理、維護、規(guī)劃設(shè)計需要。
(二)供水管道拓展屬性信息的收集
在有了一套準確、完整的供水管網(wǎng)資料,實現(xiàn)信息化管理后,可以增加更多的信息進去實現(xiàn)查詢、統(tǒng)計、管理,促進供水管網(wǎng)管理、供水管道運行的合理化、科學化。
管道的埋設(shè)年代、維修記錄等的調(diào)查需根據(jù)相關(guān)的資料,關(guān)聯(lián)到管網(wǎng)信息數(shù)據(jù)中。
水表、閥門、消防栓等的管理也是供水管網(wǎng)探測調(diào)查內(nèi)容。
1.水表的調(diào)查。由于各地方的水表安裝現(xiàn)狀不同,采用的調(diào)查內(nèi)容也不盡相同。一般以用戶總表為終端點,調(diào)查水表的鋼印號、用戶編號、所在地址、表徑等內(nèi)容,以實現(xiàn)對水表信息化管理。
水表位置的圖面表示
水表的安裝位置基本存在三種模式:每戶水表分開安裝;多戶水表集中在一個水表井中;水表分散在住宅樓樓道各層住戶墻外。圖面不能清晰表示出每一塊水表的信息??梢圆捎萌N模式在圖面表示水表的位置:單個水表按實際位置表示在圖面上;集中多個水表的水表井,用水表組表示;集中在樓道內(nèi)的水表,在樓道進口處虛擬以水表組。水表組中各水表以水表組為單位單獨建立水表信息。
水表鋼印號的調(diào)查
水表鋼印號是水表出廠時在表盤上用鋼印打印水表編號。實地調(diào)查時,查明每一塊用戶水表的鋼印號。有些城鎮(zhèn)大部分舊水表沒有鋼印號,水表鋼印號調(diào)查基本無法進行。為了將探查中查明的每一塊水表與用戶建立對應(yīng)關(guān)系,可以采用調(diào)查用戶編號方式。
用戶編號的調(diào)查
用戶編號是自來水公司為每一用水終端水表編制的數(shù)字代碼。
水表所在地址的調(diào)查
所在地址是指水表的安裝地址。由于實際中并不是每一塊水表都安裝在用戶門前,所以水表的所在地址也是水表的重要信息,應(yīng)盡量描述準確詳盡。
水表表徑的調(diào)查
水表表徑是指水表的通水口直徑,代表用戶的最大用水能力。管網(wǎng)探測中調(diào)查的管徑是表前的供水管道的內(nèi)徑,而水表的表徑經(jīng)常小于管道管徑。每一塊水表側(cè)面都標明了其表徑和進水方向。
通過水表的鋼印號或用戶編號,可以實現(xiàn)管網(wǎng)信息與收費系統(tǒng)的聯(lián)動,進行各種查詢、管理。
2.閥門、消防栓的調(diào)查
閥門的調(diào)查主要包括閥門規(guī)格、型號、開關(guān)狀態(tài)、詳細地址等。通過閥門的查詢可以迅速維護保養(yǎng),保證閥門的良好運行狀態(tài);明確其管理的片區(qū),迅速為維修、搶修、安裝提供最佳停水方案。
消防栓的調(diào)查主要包括規(guī)格、型號、詳細地址等。目的是保障消防區(qū)域內(nèi)正常化供給消防用水,保證居民生命、國家和公民財產(chǎn)安全。
供水管網(wǎng)的探測的意義和內(nèi)容隨著社會、科技的進步也越來越重大、廣泛。探測中的新難題、新內(nèi)容的不斷出現(xiàn),也需要工程技術(shù)人員的不斷鉆研解決。
文中的一些觀點、看法是本人淺見,敬請批評、指正、探討。