崔 丹，孟付明

（濟(jì)南市市政工程設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250101）

0 引言

隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的加快，各地城區(qū)用水量逐年增加，城區(qū)內(nèi)使用年代久遠(yuǎn)的供水管道大多為水泥管、PP-R管及普通鑄鐵管材，由于使用年限長(zhǎng)，尤其是使用年限在15a以上的管網(wǎng)，管徑小，材質(zhì)差，承受力弱，超期服役，管線老化，布局不合理，跑、冒、滴、漏現(xiàn)象十分嚴(yán)重，爆管現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。論文結(jié)合實(shí)際情況，分析城區(qū)老舊供水管網(wǎng)滲漏問(wèn)題的原因及解決措施，對(duì)城區(qū)供水管網(wǎng)適應(yīng)城市的快速發(fā)展起到積極作用[1-3]。

1 供水管網(wǎng)滲漏原因分析

1.1 接口原因

管道接口是易發(fā)生滲漏的部位，城區(qū)供水管道早期接口多采用剛性接口，以石棉水泥或膨脹水泥作為填料，這種接口剛性強(qiáng)，容易造成松動(dòng)，易受溫度變化和外力影響引起水管收縮或管道不均勻沉降時(shí)彎距過(guò)大而徑向裂開。

1.2 管徑因素

據(jù)目前城區(qū)供水管網(wǎng)滲漏統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，DN400以下小口徑管道爆漏的發(fā)生頻率要遠(yuǎn)高于DN500以上大口徑管道，占總體爆管次數(shù)絕大部分。究其原因，主要是從材料力學(xué)角度上看，給水管道以管身縱向開裂為最普遍的破壞形式，管道材質(zhì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度無(wú)法抵抗由管道內(nèi)壓與外部動(dòng)荷載聯(lián)合造成的環(huán)向拉應(yīng)力。而大口徑給水管道具有更大的管壁厚度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，慣性矩也大，能承受更大的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力以及彎矩和扭矩，具有更高的抗環(huán)向應(yīng)力的能力。

1.3 管材原因

由于供水管網(wǎng)長(zhǎng)期埋于地下自然老化，加之酸堿土壤腐蝕等原因，有些管材很容易造成管網(wǎng)滲漏，從而導(dǎo)致管網(wǎng)不能正常運(yùn)行，尤其是鑄鐵管材，使用時(shí)間越久，腐蝕老化就越嚴(yán)重。此外，水泥管承壓能力低、脆性大、抗沖擊能力差，使用壽命短，一般都在20a以下，在負(fù)壓狀態(tài)下易于老化。PP-R管因管壁薄，抗拉、抗壓強(qiáng)度低造成斷裂。

1.4 管道附屬物易損原因

管道附屬物如閥門、排水閥、消火栓、通氣閥等因銹蝕磨損而關(guān)閉不嚴(yán)，造成滲漏。銹蝕的主要原因是由于使用年限較長(zhǎng)、受化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕作用引起的。在實(shí)際工程中，閥門等附屬物需進(jìn)行防腐保護(hù)，如噴涂熔融環(huán)氧樹脂防腐（其中環(huán)氧樹脂必須為無(wú)毒、環(huán)保的食品級(jí)材料），從而有效避免腐蝕滲漏。

1.5 近距離管道沉降原因

城區(qū)的一些管道，如光纜、電纜、污水管道等，與供水管道埋設(shè)的距離太近，這些管道的沉降會(huì)造成對(duì)供水管道的損壞。

1.6 設(shè)計(jì)、施工方面原因

管道的埋深，在實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，70%以上的漏點(diǎn)發(fā)生在埋深70cm之內(nèi)的管道上；外荷載，調(diào)研發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)多的漏點(diǎn)發(fā)生在外荷載過(guò)大的道路交叉口；施工時(shí)管道基礎(chǔ)處理不當(dāng)，導(dǎo)致在接口、腐蝕點(diǎn)等薄弱處產(chǎn)生破裂而漏水；規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，給水管與排水管、暗溝并行且間距過(guò)小，造成滲漏不宜被發(fā)現(xiàn)；管道內(nèi)外壁防腐措施不當(dāng)，管道無(wú)墊層或墊層厚度不夠，造成不均勻沉降導(dǎo)致管道破裂形成滲漏；管道施工質(zhì)量原因等。

1.7 管理維護(hù)方面的原因

城區(qū)內(nèi)有一些因老化、道路改造、居住區(qū)拆遷、戶表改造以及管道更新等原因不再使用的管道和設(shè)施沒(méi)有及時(shí)拆除，截?cái)喙┧?；許多閥門井被埋，長(zhǎng)期無(wú)人管理維護(hù)造成多數(shù)閥門有不同程度的滲漏；消火栓缺少維護(hù)而銹蝕漏水等。

2 供水管網(wǎng)降漏改造工程措施

2.1 管道改造

2.1.1 管道滲漏檢測(cè)、評(píng)定及改造方法

城區(qū)供水管道滲漏檢測(cè)以主動(dòng)檢漏法為主，被動(dòng)檢漏法為輔。主動(dòng)檢漏法主要包括音聽法、相關(guān)分析法、區(qū)域檢漏法、區(qū)域裝表法，其中城市道路下的管道檢漏宜以音聽法為主，并輔以其它檢漏方法。音聽法是用電子音聽器或聽棒通過(guò)監(jiān)聽漏水聲而發(fā)現(xiàn)漏水點(diǎn)的方法，實(shí)踐證明，音聽法能取得較好的檢漏效果，而且與幾種典型檢漏方法對(duì)比，音聽法效益投入比最高。

城市供水管道的滲漏程度以漏損率為指標(biāo)進(jìn)行評(píng)定，目前國(guó)內(nèi)漏損率基本評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)為12%，而管網(wǎng)的漏損率與單位供水量管長(zhǎng)、管網(wǎng)平均壓力有關(guān)，故不同地區(qū)，管網(wǎng)的漏損率評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)還需根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況進(jìn)行修正。

管道降漏改造的主要工程措施包括管道修復(fù)及管道更換。兩種方法相比，管道更換需采用開挖的方法，勢(shì)必會(huì)對(duì)現(xiàn)狀道路造成破壞且影響道路交通，而且施工周期長(zhǎng)、投資大，而管道修復(fù)無(wú)需大開挖，且施工周期短、投資較小、造成的社會(huì)影響小。

因此，當(dāng)供水管網(wǎng)的漏損率較小時(shí)，建議只對(duì)局部管段、接口等易漏點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)即可；當(dāng)供水管網(wǎng)的漏損率超過(guò)基本評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，建議更換管道。

2.1.2 管道修復(fù)

目前國(guó)內(nèi)常用的管道修復(fù)采用非開挖修復(fù)技術(shù)，總體上分為整體修復(fù)和局部修復(fù)兩大類。

整體修復(fù)通常指對(duì)兩座閥門井之間的管道進(jìn)行整體加固、修復(fù)的做法，主要有涂層內(nèi)襯法、翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法（CIPP）、螺旋管內(nèi)襯、PE灌漿內(nèi)襯、短管內(nèi)襯、折疊拉管、擠壓拉管幾種方法，采用整體修復(fù)可以達(dá)到防腐、防滲，增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度甚至整舊如新的目的。目前世界上使用最多的方法是翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法(CIPP)，該工藝為現(xiàn)場(chǎng)固化內(nèi)襯，將浸滿熱固性樹脂的氈制軟管用注水翻轉(zhuǎn)或牽引等方法將其送人舊管內(nèi)后再加熱固化，在管內(nèi)形成新的內(nèi)襯管。CIPP法適用范圍廣，斷面損失小，修復(fù)質(zhì)量好，可用于給排水管、燃?xì)夤艿取?/p>

局部修復(fù)通常指只對(duì)管道接口等損壞點(diǎn)進(jìn)行防滲堵漏修理的一種做法，可分為嵌補(bǔ)法、注漿法、套環(huán)法及局部?jī)?nèi)襯和局部涂層法四類。如果兩座閥門井之間的管道只有少量接口損壞并且管材結(jié)構(gòu)完好，對(duì)這類管道采用局部修復(fù)顯然有其合理性。局部修復(fù)的特點(diǎn)是針對(duì)性強(qiáng)，哪里壞修哪里，這樣可以降低修理費(fèi)用。其中套環(huán)法是各種點(diǎn)狀修理方法中施工最方便，修理質(zhì)量最可靠的方法，它是一種采用在接口部位安裝止水套環(huán)來(lái)阻止?jié)B漏的做法。

2.1.3 管道更換

隨著城區(qū)內(nèi)用水量逐年增加、供水水壓不斷更新，城區(qū)部分原有供水管道的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)超越了自身的合理參數(shù)，該部分管道由于爆管率較高、滲漏嚴(yán)重，需廢除并結(jié)合城區(qū)規(guī)劃重新建設(shè)。

新建管道的管徑應(yīng)與區(qū)域供水環(huán)網(wǎng)所要求的水量及水壓相匹配，管材建議選擇球墨鑄鐵管，因?yàn)槠渚哂谐袎耗芰Ω摺⒎栏阅芎?、密封性好、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，目前在供水管道中應(yīng)用最為廣泛。新建管道的接口應(yīng)采用柔性接口，且施工過(guò)程中管道基礎(chǔ)應(yīng)滿足不小于100kPa的承載力要求。

2.2 附屬設(shè)施更換

城區(qū)內(nèi)有些供水管道使用年限不到15a，管道運(yùn)行良好，管道滲漏主要是由于檢修閥門、水泵等附屬設(shè)施發(fā)生滲漏造成的，建議上述管道只對(duì)發(fā)生滲漏的附屬設(shè)施進(jìn)行更換，并且在檢修閥門兩端增設(shè)伸縮器，降低漏水率，節(jié)省投資。

此外，排氣閥、消火栓、泄水閥等管網(wǎng)附屬設(shè)施直接安裝在供水管網(wǎng)的主干管道上，為避免其經(jīng)常開啟而造成磨損漏水，建議在閥前增設(shè)密封閘閥或蝶閥，并設(shè)立專人定期檢查維護(hù)。

3 供水管網(wǎng)降漏管理措施

供水管網(wǎng)降漏改造除加大相應(yīng)的資金、政策投入外，采用科學(xué)的辦法，應(yīng)用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)模擬軟件技術(shù)和GIS理論，構(gòu)建城市供水管網(wǎng)的智能化管理平臺(tái)，對(duì)供水管網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一的信息采集并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控，是目前行業(yè)發(fā)展的前沿。

3.1 建立供水管網(wǎng)智能化管理平臺(tái)的內(nèi)容

建立供水管網(wǎng)的智能化管理平臺(tái)，涉及的內(nèi)容較多。如構(gòu)建能夠全面反映城區(qū)供水管網(wǎng)（包括供水管線和萬(wàn)余閘門、消防栓等附屬供水設(shè)施等）準(zhǔn)確位置的GIS系統(tǒng)，應(yīng)用于管網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、地理信息管理和用戶管理，可以方便查閱供水管線和附屬設(shè)施的所有屬性；如構(gòu)建供水管網(wǎng)水力動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)，將現(xiàn)實(shí)中供水系統(tǒng)各組件(主要包括水廠、管網(wǎng)、泵站、用戶用水點(diǎn)等)輸入數(shù)學(xué)模型中，通過(guò)水力分析和計(jì)算，模擬各節(jié)點(diǎn)、管段水力狀態(tài)及運(yùn)行工況，應(yīng)用于管網(wǎng)規(guī)劃、預(yù)案模擬、優(yōu)化調(diào)度等日常工作。

3.2 建立供水管網(wǎng)智能化管理平臺(tái)的作用

建立供水管網(wǎng)的智能化管理平臺(tái)，可以大大降低管道滲漏率，提高管道降漏改造的工作效率。如在爆管搶修決策方面，目前基本上都是由經(jīng)驗(yàn)豐富的工作人員現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行爆管分析，定位速度慢，準(zhǔn)確性低，有時(shí)還需調(diào)閱檔案，擴(kuò)大停水區(qū)域，在不利的情況下甚至要用平時(shí)幾倍、幾十倍的時(shí)間才能正確鎖定爆管位置。而利用智化信息管理系統(tǒng)，只要指定爆管地點(diǎn)就能快速、準(zhǔn)確地鎖定相關(guān)閥門，顯示受影響的用戶，這樣大大加快了工作人員對(duì)爆管事故的反應(yīng)速度，縮短了修復(fù)時(shí)間，減少了對(duì)用戶的影響，降低了水量損失，取得顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述分析，城區(qū)老舊供水管網(wǎng)的滲漏是由多方面原因造成的，為保證供水管道滿足城市發(fā)展要求，我們必須針對(duì)不同的原因，采用相應(yīng)的改造措施，以達(dá)到技術(shù)可行經(jīng)濟(jì)合理的目的。

此外，智能化管理平臺(tái)的建立，對(duì)供水管網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一的信息采集及遠(yuǎn)程調(diào)控，能夠有效降低管網(wǎng)漏損率，應(yīng)該做為城區(qū)供水管網(wǎng)降漏措施的一個(gè)新的發(fā)展方向。

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