供水管网探测探讨

摘要：供水管网探测是指采用地球物理方法查明供水管道平面位置、埋深及管道属性信息（管径、材质、所在道路、埋设年代等）数据的收集和整理，各种建构筑物（阀门、消防栓、水表等）的属性信息的调查等。

关键词：供水管网 探测方法

中图分类号：P622+.2 文献标识码B

供水管网作为城市的重要基础设施之一,它一方面关系着城市居民生活及城市工业的发展,担负着巨大的社会责任,另一方面又由于它深埋于地下,具有不透明性。管线纵横交错、结构复杂、信息量及查询量大、保存期长、要求不间断运行使用等特点,管理极为复杂。在多年的供水管线探测中摸索、总结出一些探测经验，供大家探讨。

供水管网探测主要包括供水管道平面位置、埋深的探测，管道属性信息（管径、材质、所在道路、埋设年代等）数据的收集和整理，各种建构筑物（阀门、消防栓、水表等）的属性信息的调查等。

一、供水管道的探测

供水管网具有以下特点和敷设规律：

①供水管道为有压管道。一般由水厂或水源井加压后输入供水管道中；

②一般采用树状供水，也就是说供水管道可分为主干供水管道和枝状供水管道。由供水点（水厂、水源井）出来的主干管道管径大，向用水点方向管径逐渐变小；

③供水管道一般无防腐外层，常采用抗腐蚀的管材。如铸铁管道、球墨铸铁管道、水泥管道、塑料管道等；

④管道埋设深度一般较大等特点。

在管道探测中应根据不同管道材质选择不同的探测方法。

1.金属管道的探测

金属供水管道与周围的土壤存在明显的电性差异。其与周围土壤直接接触形成无数电流回路。在外界电磁场的作用下产生感生电流，用金属管线探测仪接收该感生电流产生的二次电磁场信号来确定管道的位置和埋深；亦可用充电法直接在管道出露点施加谐变电流，探测该谐变电流产生的一次谐变电磁场来确定管道的位置和埋深。

管道探测首先要遵循从已知到未知再到已知的原则。即从明显点开始进行管道的探测、追踪，直到下一明显点才能确定管道探测的正确性。

供水管道的埋设阶段性较强，随着管道材料的变化、管道质量的不同、管径大小、管道接头方式不同等，探测中各段管道的信号特征和变化也不相同。在实际探测工作中，首先试验管线探测仪可用性及各种修正系数，并在探测工作开始后对不同管道段进行验证。在同期埋设、同管径、同材质、同埋深等相同环境下的管道，在同一信号施加方式下其探测信号的稳定性、衰减率等具有相似特征。因此，在探测中采用连续追踪方式可以准确确定管道的连接关系和走向、位置。为了更准确地分析、把握这一特点，提高工作效率，需要探测人员在探测工作开始前仔细研究施工资料、竣工资料等。

管道平面位置探测推荐使用极大值法测定。极大值法测定的为磁场强度的水平分量，极小值法测定的为磁场强度的垂直分量，在管道上方极小值信号比极大值信号弱很多，其抗干扰能力也就相对弱。极大值法更易于区分其它管线的干扰。大口径的管道，由于在其管道中形成的是柱状电流，探测信号的极值位置比较宽缓，不易辨识，建议采用三角法方式确定探测信号的极值位置。

管道埋深探测推荐使用三角法测定。根据磁场水平分量的函数图形，在地面上探测信号某个百分比（不同型号的探测仪的设定不同）处到管道中心位置的平面距离等于管道中心埋深的一半，即管道两侧该百分比的平面位置间距离等于管道中心埋深。在有旁侧干扰时，两侧的距离出现不对称现象，通过分析和探测确认干扰位置，选取无干扰的半侧埋深或另选测深位置来获得准确的埋深。

在金属管道的探测中存在三通、四通、交叉管线及平行管等探测难点，下面进行简单的探讨。

三通的探测根据连接管道的材质、接头的方式其电磁信号特征也不同。在主干管上施加信号其分支处信号分流（在信号延伸方向突然衰减至无）；在支管上施加信号，则在靠近三通处的主管上信号相互抵消。水泥管为主管，金属管为支管的三通，其电磁信号在支管三通（马鞍、三通管件）接头点处形成管道终止点特征。确定三通点位置，则要在信号突变点位置确定主干管的大致位置后，用地质雷达测定其准确位置（下面进行论述），通过交汇法确定三通的准确位置。

四通相当于两个三通对顶连接。在管道导电性较好时，连接四个方向电磁信号都较好，其信号特征为四通处信号分流（突然衰减）。垂直信号施加方向的两个方向管道上探测信号在靠近四通处相互抵消，向外延伸则有衰减后的探测信号；在信号施加方向的延伸方向上则为连续的衰减后的信号。管道中心埋深也是判断四通的重要因素，根据管道中心埋深的几何状态分析管道是交叉还是四通。对于不同材质管道连接的四通可能形成三通、直通的假象，需对不同期的施工资料、竣工资料进行分析。

平行管线是管线探测中常见和难以解决的问题。在探测工作中，首先要对探测路段进行踏勘，熟悉现场环境，分析可能存在的平行管线的种类和条数。在实际探测中才能有的放矢。供水管道与其他类别的管道比较容易区分。金属供水管道比其它城市管道对施加的电磁信号的传导性好。利用连接法时，探测到的最强信号一般为供水管道，注意区分浅层金属网、栏杆、电缆的干扰。感应法探测时除路灯电缆易混淆，其他管线信号干扰比较弱，注意信号施加点处尽量避开其他管线。

平行供水管道的探测。首先根据管道材质对施加的电磁信号的传导性不同探测出信号较强的供水管道，埋深和管径也对探测到的管道电磁信号有较大影响，在探测时需注意信号的变化。利用连接法、旁侧法、压线法、差异激发等可以探测信号较弱的金属供水管道。

差异激发法是探测平行管道很实用有效的方法。差异激发法是选择平行管道上有分支、转折等的管道，将其分支或转折后的管线段作为电磁信号的施加点，以最大降低施加信号在非目标管道上的耦合，能更准确探测到目标管道。

2水泥和塑料等非金属管道的探测

探测水泥管道的前提必须充分分析现有的资料、现场踏勘，根据管道连接情况、现场实际情况，结合多种方法进行。

由电磁波反射原理可知，电磁波反射主要发生在介电常数存在差异的界面上。地质雷达是利用电磁波在地下介质电磁性差异界面产生反射来确定地下目标体的一种探测技术。它利用发射天线向地下发射高频宽频短脉冲电磁波，电磁波在介质中传播时，遇到与周围介质电磁性差异较大地下管线将产生反射，通过接收天线可接收来自地下介质界面的反射波。来自地下界面的反射波其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电磁性质及几何形态而变化，由此可根据反射波的旅行时间（双程走时）、幅度、波形及介质电磁波速度等资料，可推测地下物体的空间位置和埋深。

水泥、塑料等非金属材质供水管道与周围土壤等介质存在明显的介电常数差异。利用地质雷达沿管道段进行剖面探测可取得管道的平面位置和埋深。

城区、土质路面可以开挖的地段采用钎探，并辅以开挖验证是很好的解决办法；在不能开挖的地段要根据施工资料、竣工资料，并结合现场实际情况以及前面讲道的利用金属分支管道大致确定的非金属管道位置，用地质雷达在管道段进行剖面探测，最后将剖面中的供水管道位置连接起来。

二、供水管道属性信息的收集

供水管道的属性信息可分为常规信息（材质、管径、所在道路、埋设日期等）和拓展信息（管道的维修记录、阀门信息、水表信息等）。

（一）供水管道常规属性信息的收集

常规信息通过查阅施工资料、竣工资料，经实地调查验证后取得。

将管网探测成果和常规属性信息进行整理，就可以形成一套完整的供水管网资料，满足供水管网的管理、维护、规划设计需要。

（二）供水管道拓展属性信息的收集

在有了一套准确、完整的供水管网资料，实现信息化管理后，可以增加更多的信息进去实现查询、统计、管理，促进供水管网管理、供水管道运行的合理化、科学化。

管道的埋设年代、维修记录等的调查需根据相关的资料，关联到管网信息数据中。

水表、阀门、消防栓等的管理也是供水管网探测调查内容。

1．水表的调查。由于各地方的水表安装现状不同，采用的调查内容也不尽相同。一般以用户总表为终端点，调查水表的钢印号、用户编号、所在地址、表径等内容，以实现对水表信息化管理。

水表位置的图面表示

水表的安装位置基本存在三种模式：每户水表分开安装；多户水表集中在一个水表井中；水表分散在住宅楼楼道各层住户墙外。图面不能清晰表示出每一块水表的信息。可以采用三种模式在图面表示水表的位置：单个水表按实际位置表示在图面上；集中多个水表的水表井，用水表组表示；集中在楼道内的水表，在楼道进口处虚拟以水表组。水表组中各水表以水表组为单位单独建立水表信息。

水表钢印号的调查

水表钢印号是水表出厂时在表盘上用钢印打印水表编号。实地调查时，查明每一块用户水表的钢印号。有些城镇大部分旧水表没有钢印号，水表钢印号调查基本无法进行。为了将探查中查明的每一块水表与用户建立对应关系，可以采用调查用户编号方式。

用户编号的调查

用户编号是自来水公司为每一用水终端水表编制的数字代码。

水表所在地址的调查

所在地址是指水表的安装地址。由于实际中并不是每一块水表都安装在用户门前，所以水表的所在地址也是水表的重要信息，应尽量描述准确详尽。

水表表径的调查

水表表径是指水表的通水口直径，代表用户的最大用水能力。管网探测中调查的管径是表前的供水管道的内径，而水表的表径经常小于管道管径。每一块水表侧面都标明了其表径和进水方向。

通过水表的钢印号或用户编号，可以实现管网信息与收费系统的联动，进行各种查询、管理。

2．阀门、消防栓的调查

阀门的调查主要包括阀门规格、型号、开关状态、详细地址等。通过阀门的查询可以迅速维护保养，保证阀门的良好运行状态；明确其管理的片区，迅速为维修、抢修、安装提供最佳停水方案。

消防栓的调查主要包括规格、型号、详细地址等。目的是保障消防区域内正常化供给消防用水，保证居民生命、国家和公民财产安全。

供水管网的探测的意义和内容随着社会、科技的进步也越来越重大、广泛。探测中的新难题、新内容的不断出现，也需要工程技术人员的不断钻研解决。

本文对供水管线探测的方法及属性信息的收集做了一系列论述，文中的一些观点、看法是本人浅见，如有不妥之处敬请批评、指正。

相关参考书目

《城市地下管线探测技术规程》CJJ61--2003