城市供水管网爆管折管分析及降漏对策_张铁刚

城市供水管网爆管折管分析及降漏对策张铁刚1,黄廷林1,何文杰2(1.西安建筑科技大学环境与市政工程学院,陕西西安,710055;2.天津市自来水集团有限公司,天津300040)摘要:对北方某城市近年来供水管网爆、折管事故进行了分析。结果表明,导致该市管网事故发生的主要原因包括管道材质、管道腐蚀、管道施工质量、水锤气囊现象和地质条件,而管道基础下沉等因素对其也有一定影响。通过分析研究,提出了降低或避免事故发生的相关对策。关键词:管网漏失;爆管;管道材质;降漏对策中图分类号:TU991.33文献标志码:C文章编号:1673-9353(2007)02-0056-03基金项目:国家教育部高等学校优秀青年教师教学科研奖励计划项目(2002-397);西安市城乡建设委员会科技计划项目1资料的收集和统计通过对北方某城市供水管网事故资料调查,得到2001年7月至2005年3月间发生管径≥DN300的774起管道爆、折事故记录。经数据统计后得出该市供水管网爆、折管事故发生的一般性规律,结果如表1至表4所示。表12002年—2004年按月份的事故分布月份123456789101112总数事故数量312336537476847064636262699比率/%4.443.305.167.6010.6010.8912.0310.039.179.038.888.88100.00表22002年—2004年按管道材质的事故分布管道材质灰口铸铁管球墨铸铁管镀锌管钢管塑料管合计事故数量591851462699比率/%84.6712.182.010.860.29100.00表32002年—2004年按管径的事故分布管径DN300DN400DN500DN600DN800DN1000≥DN1200合计事故数量4341723738864699比率/%62.1824.645.305.441.000.860.57100.00表42002年—2004年按敷设年代的事故分布敷设年代1970之前1970—19791980—19891990—19991999合计事故数量541433479225661比率/%8.1721.6352.5013.923.78100.00由表1至表3得知:每年的5月至12月是事故发生率较高的时段,且多在节假日,以每天用水高峰时段居多。在所有管道中,事故发生率较高的管材为普通灰口铸铁管和球墨铸铁管,两者共占事故总数的96.85%。事故主要发生在DN300和DN400的管段上,占事故总数的86.82%,而管径较大的管段事故发生率相对较低。由表4得知:事故主要发生在1980年—1989年敷设的管段,其次为1970年—1979年。根据相关调查统计可知,20世纪80年代制造的管材质量偏低是导致该时期敷设管道爆、折的主要原因[1]。·56·第1卷第2期2007年6月供水技术WATERTECHNOLOGYVol.1No.2Jun.20072事故原因分析2.1管道材质通过调查统计发现,普通灰口铸铁管是管道爆、折事故的隐患。球墨铸铁管作为铸铁管的新型产品,其显微结构为钢基体加球状石墨,其物理、化学和机械性能均较普通铸铁管有很大提高。由表2得知,两者的事故数量比为7∶1,由此可见,球墨铸铁管是灰口铸铁管较为理想的替代品。2.2地质条件该市地处中国北部,临近渤海湾,属于退海地,土体中含有大量沙粒。现场取样发现,该类土粒度较大,土颗粒的排列多为单粒结构,颗粒间的联结比较薄弱,土质疏松。土的密实度、结团能力和抗剪切能力均较差,遇雨天易沉降且流动性大。地下水位较高,接近地下水位区域易发生流沙和管涌现象,进而影响地表土层的稳定。土壤电阻率偏低,给管道的腐蚀提供了条件。冬季寒冷,地表土层通常形成季节性冻土,较深土层中所含水分向地表土层迁移并形成冰晶体使得土层膨胀,引起埋设在土层冻结深度附近的管线发生侧向位移而导致爆、折管事故。次年温度上升后,地表土层解冻融化,冰晶体随之融化使地表土层中含水量大大增加,土层处于饱和状态,土质软化,强度明显降低[2]。此时在地表荷载的作用下,容易导致路面开裂甚至翻浆,路面的破坏是每年5月份事故率剧增的根本原因。此外,该市市区多河流,许多管线必须横穿过河。这些过河管道所处河底的地质条件就更加恶劣。2.3管道腐蚀城市供水金属管道大多敷设在地下,其腐蚀主要包括管道外腐蚀和内腐蚀。据统计,近年来该市管道腐蚀导致的管道爆、折事故占总事故的28.43%。其中外腐蚀主要是土壤腐蚀。土壤腐蚀是一个很复杂的过程,主要由土壤微电池、宏观电池、杂散电流和土壤微生物引起[3]。金属管道外表层通常采用石棉沥青多层防腐。外腐蚀的根本原因在于施工中没有做好或损坏了管道的防腐层,防腐层的破损导致了管道的局部腐蚀。内腐蚀主要是电化学腐蚀和化学腐蚀,原因是管道内涂层(水泥砂浆或环氧树脂内涂层)