城市给水管网探测及信息管理系统
城市给水管网探测及信息管理系统
市政10级 1023160031 周萍
0引言
给水管网遍布整个城市，他们的正常运行和通常与城市经济发展和人民生活密不可分。

一方面地下管网种类繁多、埋设纵横交错、结构复杂、埋地具有不透明性、要求不间断地运行使用，因此仅依靠传统的图纸、图表等形式记录保存管网资料及在此基础上进行的人工管理的方式，已经不能适应城市经济快速发展的需要。

寻找新的技术和管理方法取代落后的人工管理方式，成为亟待解决的问题；另一方面供水人员的迫切希望对管线的来龙去脉、规格、阀门位置了如指掌,这也是搞好管网运行的前提和基础。

但长期以来，由于管线铺设年代不同、资料不全、探测及测绘手段和技术等方面的原因，导致对管网资料的全面掌握相当困难，给管理带来诸多不便。

1给水管网的基本特征
给水管网的基本特征：一般埋深小于 1.5米，个别地区埋设较深。

管材分3类：铸铁管（较常用）、钢管和PVC管。

埋地给水管线按照管材性质可以分为两类：
（1）金属管材给水管：铸铁管、钢管等；
（2）非金属管材给水管：水泥管、PVC管等。

金属管材给水管特性：良好导体，它与周围覆盖层存在明显的电性差异且表现为二维线性特征；常规探测法就能较好的识别。

非金属管材给水管特性：外壳表现出高阻性质；常规方法较难识别。

探测管线时，周围干扰源对探测精度产生较大的影响。

这些干扰主要来自：水泥路面钢筋网、道路上的铁栏杆、铁质广告牌、架空电力线、管线间相互干扰、正在施工的电器、地表填土中的铁质杂质及来往的汽车等。

因此，在
存在诸多干扰源的环境下进行管线探测，不但需要高性能的探测仪器，并且需要结合多种地球物理探测方法，才能达到最佳效果。

2探测仪器设备及性能
2.1地下管线探测仪
它是一种非破坏电磁波探测系统，有较好的抗干扰能力和一定的探测精度。

现场可实施长距离追踪、定位，直观显示、轻便、灵活，效率较高。

它是野外作业的常用仪器，针对野外管线的埋设情况，可灵活结合两种探测方法：感应法、充电法。

2.2探地雷达
它是一种非破坏性反射波地面探测系统。

波源为高频电磁脉冲，利用雷达图像异常来判断管线的埋深和平面位置，对地表和地下无破坏作业。

可在城市内各种噪声环境下工作，受周围环境干扰较小，有较满意的探测精度。

测量金属管材和非金属管材均能得到满意的探测结果。

2.3智能型全站仪
它可以完成各种高精度测量作业、具有新型存储卡、倾斜角补偿功能、标准计算程序、电子数据传输等功能。

3探测方法
根据工作区及探测目标管线的物理特征，选择适合方法并辅助以其他探测方法。

3.1感应法
把发射机放置在目标管线上方，或用夹钳套在目标管线上，打开发射机，离开发射机20米距离，开始用接收机进行追踪搜索，确定管道平面位置。

有检修井部位，应尽量把发射机放在管壁上，测探时应注意周围是否有其他管线干扰，测定深度必须用直读法和三角法(即峰值降至70%)到相检验，最后得出正确数据，如上述两种方法不能确定，需用探针测定。

3.2直接接触法
用导线将发射机输出信号引出，一端与被测管线直接接触，另一端接地，地面干燥时，应浇水以减少接地电阻。

铸铁管用此方法效果最好。

3.3探针法
此方法可用来检验复杂地段管道定位精度，是帮助解决难点的辅助方法，也是探测中自检的一种手段，可避免开挖带来的不便以达到确保工程质量之目的。

使用探针法时，必须用仪器探明附近是否有其他殊如动力电缆，通讯电缆等管线，必须在确保安全的前提下进行针探。

3.4多种方法结合
在复杂地段应采用多种方法探测比较，获取多种参数，从而排除推断的多解性,得出正确推断。

（1）深度测量
深度测量主要用三角法(即70%峰值的距离或50%峰值距离的1/2等)。

信号较强地区可采用直读法对照。

三角法探测必须保证两曲线的对称性，如曲线不对称，须压制或去掉干扰后方能测得或计算深度。

复杂地段的深度测量必须采用多种方法。

（2）材质的测量
工作中根据电磁场(信号)的分布状况，确定管线的材质。

此外，材质的确定也可采用调查的办法。

（3）剖面测试
根据工作需要，特别是管线复杂地段，可探测一定数量的剖面，绘制剖面图。

4具体操作方法及原理
针对管线周围的地理特征，并综合考虑工作环境，应灵活采用多种综合的地理探测方法。

选择使用最佳信号源，以减少目标以外的干扰，提高精度。

4.1金属管线探测
对给水管网，由于大部分是铸铁、钢质管材，导电性好，便于管线探测。

在此类型管线探测中，用感应法或充电法效果很好。

（1）平行管线的探测
在实际探测工作中，经常能发现给水管与其他市政管线并排埋设，有的相距很近。

现场无直接接触点时，采用感应扫描的方法，首先大致确定被测管的位置，然后再用感应零点法精确定位。

野外实际探测方法是：将发射机放在目标管上，离开发射机10米处，沿与管线垂直的方向进行探测，接收机用零值档进行检测信号，此时目标管上的响应值为最大。

（2）管道与电缆的区分
用主动源（电力或通讯电缆辐射的电磁波）和被动源（仪器发出的一定值的电磁波）区分管道和电缆。

接收机上有P、R二档，P档检测电力电缆，R档检测通讯电缆，若有P或R档得特征值响应说明有电力或者通讯电缆存在。

（3）拐点的确定
用接收机沿管线走向连续追踪探测时，在拐点处，信号响应会急剧减弱，此时记下信号下降的位置，将接收机灵敏感调高，以该点为圆心做圆状搜索，直到发现新的信号响应，来确定管线新的走向。

（4）变坡点的定位
变坡点处，管线的深度值变化较大，接收机信号强弱变化也变大，此时，需加密观测点，增加或降低灵敏度，逐个测出埋深，确定管线的变破点位置。

（5）交叉管线的探测
用感应法或充电法。

将发射机放置在管的上方或将信号直接送入管线的露头上，相距一定距离的进行探测，同样的方法进行另一条管线的探测，确定其交叉点的位置和埋深。

（6）三通和四通的判定与处理
用感应法或充电法。

沿管线走向垂直探测，当发现探测前方左侧或右侧有信号且影响直线探测时，记下干扰点的位置，做圆状搜索，直到发现另一峰值点，若和直线上的信号强弱一样，说明二管相连，此时，可以判定该点就是三
通或四通的接头处。

由于两管间的相互烦扰，其埋深的测定应离开三通或四通点1米处测定。

4.2非金属管线的探测
对于非金属管线的探测，我们利用探地雷达采用剖面方式进行工作。

根据地下给水管的大致走向布置测线，使测线方向尽可能与所要探测的管线走向垂直。

在探测过程中，为了减少侧边地表金属物的干扰，必须使天线板与地面保持良好的接触，以便天线与地下介质良好的耦合。

当探地雷达发现管道时，接收其回波，将图像在屏幕上显示出来，通过判读确定地下给水管道的位置及深度。

5给水管网的管理系统
此处以金迪公司的“图件档案管理系统”为例进行简要介绍。

以相关地区管线图与地理分布有关信息为信息源，利用计算机技术将在外来探明并标注在地形图上的管线综合图，通过数字化仪或扫描仪等设备录入计算机内，利用软件对其进行编辑加工处理，建立数据文件。

实现查询检索、分析计算和输出等多种功能。

用户可以从此图件档案管理系统实施动态管理，用户管线有何变动可直接在计算机上修改，随时得到现状图。

6 给水管网科学管理的作用及前景
6.1给水管网科学管理的作用
管网科学管理为实现给水管网现代化管理奠定了基础。

成为提高管网管理和运行质量的有效途径。

在管线施工和运行方面，避免了管线位置和走向不准阀门位置不清等问题使有关人员对管网状况了如指掌，施工或运行决策准确迅速、科学；在管网设计方向简化了大量繁画图、描图和晒图(特别是对原有管线和地形)工作，只需在计算机上增补或更改所设计的管线，即可完成设计工作，使管网图纸标准、规范、美观；在管网资料的管理方面，使资料管理规范，查询方便，输出灵活 (可分层、分颜色进行屏幕显示或绘图仪绘图，并可实现放大或缩小)，数据详细。

6.2给水管网科学管理的前景
给水管网的水力计算是管网运行的一项十分重要的工作，也是制定和调整运行方案的依据和基础。

但对较复杂的管网，进行水力计算要耗费相当大的人力和时间，有较强的滞后性。

为此，我们在完成上述管网管理系统的基础上，准备进行管网计算软件的研究，并与系统接口，实现管网计算工作的自动化、科学化、高速化、准确化，并根据计算结果提出管网优化运行方案，随时调整运行中的不妥之处，以达到管网运行的科学和优质。

7 结语
随着我国经济的高速发展和城乡一体化的稳步推进，城市规模会日益扩大，我国给水管网建设的前景广阔。

实现给水管网的现代化管理已迫在眉睫，为此，采用先进的探测技术明确埋地给水管网具体信息，使用先进的科学管理手段替代落后的人工管理是必然趋势。