管網技術管理課件

110.1管網的技術資料管網養(yǎng)護時所需的技術資料有：（1）管線圖，表明管線的直徑、位置、埋深以及閥門、消火栓等的布置，用戶接管的直徑和位置等。它是管網養(yǎng)護檢修的基本資料；（2）管線過河、過鐵路和公路的構造詳圖；（3）閥門和消火栓記錄卡，包括安裝年月、地點、口徑、型號、檢修記錄等；（4）竣工記錄和竣工圖。第1頁/共57頁210.2檢漏

供水系統(tǒng)水量漏失主要指通過系統(tǒng)輸配水管網及城市蓄水設備滲漏、漏失及溢流到外界的部分水量。一般發(fā)生在系統(tǒng)的輸水干管、配水管網、連接管件、閥門與計量儀表、水池或水塔等處。按水量漏失的大小及形式，水量漏失可分為背景漏失、暗漏和明漏。第2頁/共57頁3

背景滲漏，又稱為不可檢測滲漏，當單個的漏點的漏水量低于400～500L/h，一般的檢漏設備則難以檢測，多發(fā)生在管道的接頭，密封性差的管件，以及金屬管道中微小的腐蝕漏孔。雖然每一個漏點的漏水量非常微小，但由于它們難以被檢測到，并且大量的存在，所以其總量非?？捎^，占漏失量的很大一部分。背景滲漏通過更換管道管件的方式可以有效的降低，但成本非常昂貴。第3頁/共57頁4

暗漏，又稱為可以檢測到的漏點，在系統(tǒng)中經常出現(xiàn)，其漏失水量處于中等水平，取決于系統(tǒng)的壓力，運行情況，土壤情況及管道的狀況等等。暗漏持續(xù)時間取決于主動檢漏措施的積極性及強度。供水系統(tǒng)的檢測周期如果為一年，漏點當中的一些有可能發(fā)生在剛剛檢測之后，則其持續(xù)時間將為近一年，而有些漏點也有可能僅僅發(fā)生幾天而已。綜合而言，暗漏平均持續(xù)時間為檢測周期的一半。第4頁/共57頁5

明漏，流量一般都很大，是可以被用戶或路人發(fā)現(xiàn)的漏失，多為爆管事件，對周圍環(huán)境及用戶會產生較大的影響。一般對其處理速度都很快，漏失的持續(xù)時間不長，即使具有較大的漏水流量，但漏水的量卻不大。在當今的技術水平及條件下，無論采取什么技術手段都無法避免的供水系統(tǒng)理論上的最小漏失水量，稱為不可避免的漏失水量，包括一定的背景滲漏，一些明漏及暗漏。第5頁/共57頁6

導致給水管道漏水的因素主要有以下幾個方面：①.管材強度低；②.管道接口質量差；③.溫度變化過大；④.沉降及外部荷載的影響；⑤.施工造成的損壞；⑥.管網運行壓力過高；⑦.管道受到腐蝕作用。第6頁/共57頁7

產銷差水：供水企業(yè)提供給城市輸水配水系統(tǒng)的自來水總量與所有用戶的用水量總量中收費部分的差值。產銷差水=免費供水量+物理漏水量+帳面漏水量

免費供水量：實際供應于社會而不收取水費的水量。如消防滅火等政府規(guī)定減免收費的水量及沖洗管道的自用水量。第7頁/共57頁8

供水系統(tǒng)物理漏失：通過系統(tǒng)輸配水管網及城市蓄水設備滲漏，漏失及溢流到外界的部分水量。供水系統(tǒng)帳面漏失(紙上漏水量)：由于用戶水表計量不準確，收費或財務上的錯誤，未經授權的非法用水等給水公司帶來經濟上損失的部分水量。第8頁/共57頁9系統(tǒng)供水總量系統(tǒng)有效供水量售水量計量售水量售水量未計量售水量免費供水量計量免費供水量產銷差水量未計量免費供水量系統(tǒng)漏水量帳面漏水量非法用水(偷盜，欺詐)表計量誤差輸水管及干管漏水量輸水管及干管漏水量水池/水塔等滲漏及溢流進戶管漏失量第9頁/共57頁10中國產銷差水控制的市場有多大？根據2002城市供水年鑒，2001年中國供水總量為269.83億立方米，全國平均漏失率為16.07%，產銷差率為20%。平均水價為1.084元/立方米。保守估算，若將漏失率降為《城市供水管網漏損控制及評定標準》中規(guī)定的漏失率低于12%，將非管網漏損原因造成的產銷差水降低一半，則全國每年的市場潛力為17.6億元/年，這其中不考慮水價上漲所帶來的更大的利潤空間及由于產銷差水控制帶動的相關產業(yè)所帶來的收益。第10頁/共57頁11檢漏的方法：實地觀察法是從地面上觀察漏水跡象，如排水窨井中有清水流出，局部路面發(fā)現(xiàn)下沉，路面積雪局部融化、晴天出現(xiàn)濕潤的路面等，本法簡單易行，僅較粗略。聽漏法：聽漏工作一般在深夜進行。所用工具為聽漏棒和聽漏儀。分區(qū)檢漏：是用用水表測出漏水地點和漏水量，一般只在允許短期停水的小范圍內進行。第11頁/共57頁12

多探頭相關儀：集漏水預定位和精定位于一體，僅一次檢測即可完成一定區(qū)域內的漏點預定位和漏點精定位的儀器，而且對管道屬性要求不高，可以在不清楚管材管徑的情況下，進行漏水點定位。

檢漏儀：可自動把漏水聲與環(huán)境噪音分別記錄，達到在環(huán)境噪聲較大情況下精確定位漏點。其頻率分析和組合數(shù)字濾波也可有效地抑制干擾噪聲。第12頁/共57頁13第13頁/共57頁1410.3管網水壓和流量測定1.測壓地點：測定管網的水壓，應在有代表性的測壓點進行。測壓點的選定既要能真實反映水壓情況，又要均勻合理布局，使每一測壓點能代表附近地區(qū)的水壓情況。測壓點以設在大中口徑的干管線上為主，不宜設在進戶支管上或有大量用水的用戶附近。第14頁/共57頁152.測壓方法：將壓力表安裝在消火栓或給水龍頭上，定時記錄水壓，能有自動記錄壓力儀則更好，可以得出24h的水壓變化曲線。①.將自動水壓記錄儀設在測壓點上，連續(xù)記錄該測點的水壓，每天定時調換水壓記錄紙，根據各測壓點的連續(xù)水壓記錄，整理統(tǒng)計出全市的水壓分布情況。②.將測壓點的水壓用有線或無線的方式及時和連續(xù)地傳至調度中心，作為水量調度和機泵開停的主要參考依據。③.人工量測，用壓力表在規(guī)定時間內測定指定的消火栓內的瞬時水壓，也可測定用戶水龍頭上的水壓作為該點附近的水壓參考資料。第15頁/共57頁16第16頁/共57頁17測流量原理：第17頁/共57頁18

電磁流量計工作原理：當導電液體流過電磁流量計時，導體液體中會產生與平均流速V（體積流量）成正比的電壓，其感應電壓信號通過兩個與液體接觸的電極檢測，通過電纜傳至放大器，然后轉換成統(tǒng)一的輸出信號。第18頁/共57頁19

頻差型超聲流量計是以超聲多普勒效應為原理，利用安裝在管道外壁上的傳感器探頭向流動著的液體發(fā)射一固定頻率的超聲波束，液體里的顆粒反射信號的頻率受流速的影響而發(fā)生偏移，根據頻率變化與流速變化成正比的關系，求出管道內的流量。

時差型超聲流量計利用超聲波脈沖在通過流體的順逆兩方向上傳播速度之差，求出流體的流量。第19頁/共57頁20第20頁/共57頁2110.4水管防腐蝕類型：

化學腐蝕、電化學腐蝕現(xiàn)象：

生銹、坑蝕、結瘤、開裂、脆化危害：

水質惡化、水頭損失增大、管道漏水甚至爆裂、閥門操作失靈影響因素：

溶解氧、pH值、流速、含鹽量防護措施：

表面處理、陰極保護第21頁/共57頁22防腐方法：采用非金屬管材，如預應力或自應力鋼筋混凝土管、玻璃鋼管、塑料管等。在金屬管表面上涂油漆、水泥砂漿、瀝青等，以防止金屬和水相接觸而產生腐蝕。陰極保護。陰極保護是保護水管的外壁免受土壤侵蝕的方法。根據腐蝕電池的原理，兩個電極中只有陽極金屑發(fā)生腐蝕，所以陰極保護的原理就是使金屬管成為陰極，以防止腐蝕。使用消耗性的陽極材料。通入直流電的陰極保護法。第22頁/共57頁2310.5清垢和涂料10.5.1管線清垢松軟的積垢，可提高流速進行沖洗。氣壓脈沖射流法。堅硬的積垢須用刮管法清除。酸洗法。10.5.2涂料一般涂水泥砂漿。第23頁/共57頁2410.6維持管網水質通過給水栓、消火栓和放水管，定期放去管網中的部分“死水”、并借此沖洗水管。長期未用的管線或管線盡端，在恢復使用時必須沖洗干凈。管線延伸過長時，應在管網中途加氯，以提高管網邊緣地區(qū)的剩余氯量，防止細菌繁殖。盡量采用非金屬管道。定期對金屬管道清垢、刮管和襯涂水管內壁，以保證管線輸水能力不致明顯下降。無論在新敷管線竣工后，或舊管線檢修后均應沖洗消毒。消毒之前先用高速水流沖洗水管，然后用20—30mg/L的漂白粉溶液浸泡一晝夜以上，再用清水沖洗，同時連續(xù)測定排出水的濁度和細菌，直到合格為止。定期清洗水塔、水池和屋頂高位水箱。第24頁/共57頁25其他一些新技術（不講）10.5免開挖更新技術10.6GIS及其在供水管網中的應用第25頁/共57頁2610.5免開挖更新技術

給水管道使用一定時期后，內壁結垢導致過水面積減少，影響輸配水能力并造成水質污染；或滲漏超量，破壞道路、影響市容，增加運行和維修成本。開挖方法不僅工期長，費用高，而且在重要路段難以施行。免開技術具有施工場地小，工期短，不影響交通，造價較低等優(yōu)點，已廣泛應用于對舊管道的改造更新。第26頁/共57頁27管內壁噴涂：對供水管道做襯里，在原管道內壁噴涂還氧樹脂或水泥沙漿。

優(yōu)點：無須在管內的支管、閥門等處再作處理，管壁涂上材料后，提高過水能力，造價比較低。

缺點：施工時間長，內涂層不能作為管道的結構層支持管道受力，對于破損、漏水等結構損壞的管道不適用。第27頁/共57頁28方法步驟：

①.開挖工作坑；②.對原有管道進行沖洗或刮管；

③.用CCTV（車載管道內視鏡）進行檢查；

④.樹脂或水泥沙漿噴頭由卷揚機拉入管道，邊移動邊在管壁上均勻噴射樹脂或水泥沙漿。第28頁/共57頁29內襯管拉入襯裝：將一條新的ＰＥ管道（管徑略小于舊管道）拉入到原有舊管道中。

優(yōu)點：操作簡單，施工周期短，費用低，降低管道的摩阻，降低原管道承壓力；

缺點：加內襯后管道的橫截面積變小，管道過水能力有所降低。第29頁/共57頁30施工步驟：①.切斷水源，排放管道中的積水，按設計位置挖掘長方形操作坑；②.將內襯PE管用Y字型滑輪支撐，沿管道軸線方向布置；③.在操作坑內割掉一段原管道，放入清管器，對舊管內固體雜物進行清掃；④.用管道攝像機檢查清理效果；⑤.在管段的另一端設置牽引絞車，將牽引鋼絲繩穿過舊管道；第30頁/共57頁31⑤.在工作坑放入一段短聚乙烯管與牽引鋼絲繩連接，進行管道試襯；⑥.試襯通過后，利用絞車緩慢牽引，將已焊接好的PE管道拉入舊管道中；⑦.在前后兩端原管道與PE管的縫隙之間灌注水泥砂漿，固定內襯的PE管；⑧.用機器人在管內自動切割閥門、消火栓、支管接口等處被內襯管“糊死”的接口?；蛟陂y門、消火栓、支管接口等處挖工作坑，人工在PE管上開口。第31頁/共57頁32注意事項：①.拉入時，原有管段端部要加裝PE管保護圈；②.襯裝牽引頭應為錐形擴管頭，便于克服原有管線的阻力，并應具有足夠的強度；③.牽引過程中，應該隨時記錄牽引鋼絲繩的長度；④.試襯時要檢查短管有無嚴重劃傷；⑤.內襯管在牽引力作用下產生的拉伸應力，應小于材料屈服拉伸強度的50%。第32頁/共57頁33無縫襯裝：將直徑等于或略大于原有管道直徑的低密度或中密度薄壁聚乙烯管襯入管道。施工過程與拉入襯裝基本相同，襯裝前要采取措施，減小管道的截面積。

優(yōu)點：施工期短，輸水能力一般不會下降，兩層管線間不需灌漿固定；

缺點：所需特殊設備較多，如熔焊機、高壓蒸汽發(fā)生器、縮徑鋼?；蚺で撃５?，操作技術性較強。第33頁/共57頁34

方法一：將PE管拉長，減小管道直徑，從而減小管道的截面積，PE管襯入后不再受到拉力的作用，長度縮短，管徑變大，復原后與原有管道緊緊套在一起。方法二：通過專用的設備使管道橫截面變形，將橫截面由圓形變?yōu)椤癠”字形，也可以將PE管沿圓周方向扭曲，利用高壓水或高溫水的作用將變形的管線復原。第34頁/共57頁35施工步驟：①.關閉被修復管段的連接閥門，對被修復管段進行開口，排除余水；②.利用管道攝像系統(tǒng)探測被修復管段的管徑、管道附件及支管連接情況；③.清洗管壁上的沉積物；④.利用高壓水泵清除殘渣；⑤.利用空壓機吹風使管段干燥；⑥.在內襯管外壁均勻涂上適量的粘合劑，利用牽引機具牽入舊管道；⑦.待內襯管復原后用管內機器人切割器打開內襯封死的支管。第35頁/共57頁36管道翻襯：利用現(xiàn)有管道系統(tǒng)的地面開口，將比較柔軟的帶有防滲透、耐腐蝕保護膜的復合纖維增強軟管作為載體，飽和浸漬熱固型環(huán)氧聚合物后，在水壓或氣壓的作用下，將軟管翻轉襯入并緊貼在舊管道內，然后通過熱水水溫或蒸氣氣溫的作用進行加熱固化，在舊管內形成堅硬的整體性強的“管中管”。第36頁/共57頁37

優(yōu)點：軟管材料外表表面粗糙度只有約5μm，翻轉襯入管道后沿程阻力系數(shù)大幅度降低，而內襯后管道內徑變化不大，可提高原有管道的輸水能力；內襯管沒有固化前，以翻轉的方式進入舊管，與原管之間沒有相對滑移現(xiàn)象，不存在劃傷問題。

缺點：施工期較長，翻襯材料的選擇、加工問題較難解決，一般只適合于鋼筋混凝土管，鑄鐵管，焊接鋼管等。

第37頁/共57頁38施工步驟：①.根據管道埋深、口徑、彎頭、管件等情況，開挖工作坑；②.去除舊管內壁上的結垢層，平整舊管內壁上的尖銳凸出物；③.將軟管材料按需修復管道直徑和工作段長度預制成筒狀，而后將混合好的樹脂灌入其中，利用碾壓機具搟平；往返折疊放置在冷凍箱內，運送到施工現(xiàn)場；第38頁/共57頁39④.將襯管首端外翻，用卡箍固定在導入管出口，開啟注水閥門向導入管注水，使襯管勻速地導入工作段；⑤.用車載鍋爐上的加熱管將工作段的水加熱到65～75℃，保持6～7小時使襯管成為剛性承壓管道；⑥.切掉多余的襯管，用快速密封膠封閉襯管和舊管內壁的結合面；⑦.在支管接口、消火栓等處要挖工作坑進行人工開孔。

第39頁/共57頁40軟管翻襯、開挖、襯管拉入修復技術的比較

項目軟管翻襯開挖襯管拉入

施工費用小于60％100％70％左右

施工期較長長短作業(yè)范圍開挖小作業(yè)坑全線開挖開挖大作業(yè)坑

施工設備施工器具較少重型機具較多有大型機具

材料進場在施工當日進入現(xiàn)場占用現(xiàn)場時間長占用現(xiàn)場時間短

使用壽命30年以上取決于新管材質30年以上

對周邊環(huán)境影響小大較大

適用管徑DN50以上各類管徑DN500以下

一次施工長度長較長較短

適用管材鋼筋混凝土管，鑄鐵管，螺旋焊接管等各類管材各類管材

工程意外無易損壞其它交叉管道無

環(huán)境污染無塵土、噪音、破壞植被無

其他影響因素少涉及多方面較少

第40頁/共57頁41爆（碎）管襯裝：

用于原有管線為易脆管材且管道老化嚴重的更新。將碎管設備放入舊管中，由卷揚機拉動沿舊管前進，沿途由碎管設備將舊管破碎，在碎管設備后連著擴管頭，擴管頭的管徑比原有舊管大，負責將破碎的舊管壓入到周圍的土壤中，緊跟著是內襯管線，一般為PE管材，管徑小于擴管頭，在卷揚機的拉動下拖入原有管道的管位。第41頁/共57頁42

優(yōu)點：新管的管徑可以比原有管道管徑大，完全擺脫了PE管內襯時減小過水能力的缺點，其施工工期較短，一次安裝的長度可達幾百米。

缺點：在支管、消火栓、閥門等處需要局部開挖，對于埋深較淺的管線，碎管設備的震動可能會對地面造成影響，對鄰近的其他地下管線也有可能造成破壞。碎管設備大致可以分為氣動碎管、液壓碎管和刀具切割碎管三類。第42頁/共57頁43定向鉆(導向鉆)：用于給水管道穿越河流、沼澤、堤壩及高等級路面等不便開挖的場合。鉆孔時利用地面上的導航儀，引導地下裝有無線電發(fā)射器的鉆頭，沿著施工圖要求的供水管道平面位置和高程等參數(shù)計算出的鉆孔軌跡，向前鉆導向孔至下一個工作坑。在導向孔出口將鉆孔鉆頭換成擠壓式出土擴孔鉆頭，回拉擴大鉆孔孔徑，依次多級擴孔，直到可容納預定管道的外徑，新鋪管道由擴口管拉入管位。第43頁/共57頁44

優(yōu)點：可避免開挖路面，減少對交通、環(huán)境等方面的影響，能避開不利于施工的障礙物，降低施工費用。

缺點：受鉆孔技術的影響，這種方法主要用于管線繞過短距離障礙物時管線的鋪設，適用的管線口徑也較小，為避開障礙物，管道穿越障礙時要有一定的弧度，對于土壤的土質條件也有一定的要求。第44頁/共57頁4510.6GIS及其在供水管網中的應用

地理信息系統(tǒng)(geographicinformationsystem，簡稱GIS)是20世紀60年代開始迅速發(fā)展起來的一門新技術，它綜合了計算機科學、系統(tǒng)工程、管理學、地理學、測量學、地圖學等多學科的知識，屬于跨學科的技術系統(tǒng)。

定義：GIS是處理地理數(shù)據的輸入、輸出、管理、查詢、分析和輔助決策的計算機系統(tǒng)。第45頁/共57頁46

地理信息是表征地理系統(tǒng)各要素的數(shù)量、質量、分布特征、相互聯(lián)系和變化規(guī)律的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱。地理信息屬于空間信息，它把位置識別與數(shù)據聯(lián)系在一起，這是地理信息區(qū)別于其他類型信息的最顯著的標志。第46頁/共57頁47

雖然GIS使用了地圖可視化、數(shù)據庫等技術，但與CAD、計算機地圖系統(tǒng)、數(shù)據庫等均有很大的區(qū)別。

CAD提供交互式的圖形處理功能，用來輔助進行對建筑、VLSI之類的人造對象的設計，主要特點是設計者與計算機模型的交互。而GIS處理的數(shù)據大多來自現(xiàn)實世界，比CAD的人造對象更為復雜，數(shù)據量更大。CAD中的拓撲關系較簡單，GIS強調對空間數(shù)據的分析，CAD這方面的功能要弱得多。第47頁/共57頁48計算機地圖系統(tǒng)側重于數(shù)據查詢、分類及自動符號化，具有輔助設計地圖和產生高質量矢量形式的輸出功能，強調數(shù)據顯示而非數(shù)據分析，地理數(shù)據缺少拓撲關系，它與數(shù)據庫的聯(lián)系通常是一些簡單的查詢。數(shù)據庫是各種類型信息系統(tǒng)的核心，側重非圖形數(shù)據的優(yōu)化存儲與查詢，其圖形查詢與顯示功能極為有限，數(shù)據分析功能也很有限。但數(shù)據庫的一些基本技術，如數(shù)據模型、數(shù)據存儲、數(shù)據檢索等，都在GIS中廣泛采用，成為GIS的核心技術。第48頁/共57頁49主要用途：①.對空間數(shù)據進行快速搜索和復雜查詢；②.通過地理相關性將不同數(shù)據集成在一起，實現(xiàn)數(shù)據共享和交流；③.將數(shù)據集成、空間分析、可視化表達應用于區(qū)域綜合治理、宏觀規(guī)劃的輔助決策；④.繪制以任何地點為中心，比例尺任意和突出特殊字符效果的高品質地圖。第49頁/共57頁50管網圖形管理用戶信息管理緊急事故處理固定資產管理管網運行模擬供水水質管理管網改擴建規(guī)劃GIS在供水管網管理中的應用：第50頁/共57頁51管網圖形管理：

1.應用數(shù)字化儀輸入、修改給水管、排水管、建筑物、地下電纜及文字標注等各信息；

2.實現(xiàn)圖紙的自動拼接，對圖紙上的各類圖形進行疊加顯示；

3.對圖形的任意部分進行開窗放大顯示，對圖形進行平滑滾動流覽；

4.錄入、修改管網設備及設施的基礎數(shù)據，建立相應數(shù)據庫；

5.實現(xiàn)圖形與管網基礎數(shù)據和運行數(shù)據的交叉互訪，如管網壓力、流量、水質等實時數(shù)據的交換。第51頁/共57頁52用戶信息管理：

1.用戶屬性數(shù)據：包括用戶編號、名稱、所在地、水表口徑等；

2.用戶水量數(shù)據：包括水表讀數(shù)、用水量；用水類別等；

3.用戶接水點位置，包括接水