供水管网爆管原因分析及对策研究论文2
供水管网爆管原因分析及防治对策研究
刘胜祥广州市自来水公司天河供水管理所
摘要从研究我国历年爆管事故统计数据入手，详细分析爆管事故原因，从而在管材的选用、施工质量的提高、接口工艺的改进、排气系统的完善、水锤作用的消除、温度应力的防止、给水管道压力的调整；运用给水管网监控和数据采集系统SCADA、理信息系统GIS等进行动态系统管理，建立事故快速反应及处理机制等方面提出了防止爆管的对策。关键词爆管给水管网防治对策
一、引言
随着社会进步和发展，企业和居民对供水量需求也越来越大。鉴于其运行正常与否，会直接影响供水的安全性和企业的社会效益和经济效益。为此，保证给水管网安全、稳定运行是供水的根本任务。而爆管会引起局部断水和降低水压、甚至造成停产，带来重大损失，对安全供水构成了极大的威胁，因此，有必要对爆管原因、机理进行深入研究，以便提出防治对策。
二、爆管事故的统计分析
为弄清爆管原因，找到引起爆管的主导因素，以总结其规律性，我们对历年爆管事故进行了统计分析，总结出爆管日期、使用材质、接口形式、当时气温、水压情况、交通情况、埋设深度、使用年限、管道口径以及人为因素等方面对爆管的影响。
1、各种管材中，以铸铁管爆管频率最高，而预应力钢筋混凝土管、钢管则爆管频率
较低。在铸铁管中，以连续浇铸铸铁管爆管事故率最高，其次为直浇灰铸铁管、离心浇铸铸铁管，而球墨铸铁管发生爆管现象极少。
2、爆管多数发生在冬季低温期间，而且爆管与气温骤降、回暖密切相关，霜冻、雨雪过后，气温回升，爆管、断管现象大量发生，可能集中在几天内涌现。各种形式接口的爆管频率，石棉水泥接口略高于膨胀水泥接口，而青铅接口最小。3、材质是决定爆管的主要因素，管龄影响较小。但是，同时也发现对于管龄较长的
老管道，口径越小，爆管越频繁，无论管材如何均存在此现象，这主要是由于结
垢严重所引起的，口径越小，结垢对通水能力降低影响越大，造成超压爆管。相同管材的管道，管龄越长，爆管几率越高，这与结垢、腐蚀严重有很大关系。4、水压越高、埋深越浅，外部负载过大，爆管越频繁，例如：堆积重物、车辆碾压
等均会引起爆管。因此，敷设于快车道的管道较人行道的管道爆管次数为多。5、地基土质对爆管影响亦较大。地基土质不良的管道爆管频率远远高于正常情况。尤其在施工、设计不完善时更为严重。
6、因施工质量造成管道爆裂的现象也屡见不鲜。管道附件、爬坡处未砌支墩，打口
质量及接口材料配料不当，钢管焊接有问题，试压过高，冬季试水未做好保温、泄水工作造成冰冻事故时，经常发生爆管现象。
三、爆管的原因总结
给水管道在施工、运行过程中，会受到各种各样因素的影响，因而爆管原因复杂，且有很大的随机性，通过上述统计分析，对爆管原因分析如下：
1、铸管工艺与材质的影响
在给水工程上，大量使用抗拉强度为1.4Mpa普压铸钢管，但往往管内压力小于1.4Mpa就会发生爆管事故，主要原因是：连续浇铸工艺铸铁管，管体组织疏松、夹气、夹渣、内沟、重皮，可能造成纵向裂缝。浇铸工艺过程中管体剧冷，无退火，收缩不均匀，存在温度应力。管身硬脆，不耐震，不耐冲击，抗弯、抗拉强度差。给水管道往往适应不了高压、重载、震动、冲击和不均匀沉降等环境条件影响，造成管道破裂。
3、管道接口的影响
管道接口是管道施工过程的重要环节之一。接口形式及填料选择是管道工程设计的重要内容之一。目前，管道接口填料存在着过硬、刚性过强的弊病。管道受侧向推力作用，承口受拉，插口受压，而铸铁管抗拉强度差，导致承口破裂。
另外，水泥砂浆和膨胀水泥砂浆填料都具有膨胀性，一旦膨胀强度超过承口强度时，将导致承口破裂。并且这两种填料具有抗压强度高的特点，能够传递侧向位移，这也会导致爆管。
4、温度应力的影响
刚性接口管道中，因温度变化而产生温度应力，造成管路爆裂。特别是在土层中不同土质含水率不同，冻胀系数相异，在春秋溶冻和封冻季节爆管频繁。此外，管道埋深过浅，未敷设于冰冻线以下，也会因产生温度应力而爆管。
5、管网老龄化、腐蚀、结垢的影响
长期埋设在地下的供水管道由于受到土壤腐蚀和电化学腐蚀的作用，造成管壁变薄、强度降低，从而增加发生爆管事故的可能性。此外，管道结垢，造成过水断面减小，通水能力降低，管道阻力增大，管道超负荷运行而引起爆管。而管龄过长的管道，腐蚀、结垢交互作用，管壁疲劳，更加剧了爆管的危险。
6、管道施工质量
⑴管道埋设过深或过浅都会容易形成爆管。管道埋设过深时，由于上部荷载加重管道又没有基础，致使管道发生局部沉陷而产生爆管；管道埋设过浅时，抗重压能力较差，受到管道上面土层，路面的静荷和交通车辆的动负荷作用下，容易造成断裂。比外，如果管道埋深过浅，在冬天气温较低时，由于冰冻的作用，对于使用年限较长的铸铁管更容易造成断裂。
⑵管道安装时没有严格按照规范进行管道基础和回填土的处理。
7、管网运行压力
如果在管网压力调度运行方面采取措施不当，使得管网运行压力超出最不利点压力过高，既不能达到节能的目的，而且管网爆损几率随管道压力的增加而增加；如果管网压力不能保持相对稳定，由于高、低峰水压波动会引起管网爆损事故发生，尤其是相对老化的管网发生事故频率更高。
四、爆管问题的防治对策
爆管问题的防治措施分为主动措施和被动措施两大类。主动措施是一种预防性措施，是事故发生之前采取的。被动措施是指当爆管事故发生之后，采取的及时、有效的救急措施，使事故的影响范围和事故造成的各种损失控制在最小的范围之内。
爆管防治的主动措施主要包括:1、精心设计，周密考虑
⑴改进铸管工艺，合理选材，推广新型管材，如球墨铸铁管、PE管等。淘汰灰口铸铁管，并采用柔性接口;从源头上减少供水管网爆管的可能性。
⑵在管线工程中应因地制宜设置有效的排气阀、水锤消除器、调压井或空气室，钢管每隔一段距离设置管道伸缩节，泵房设微阻止回阀。
⑶在硬基和软基交接处安装万向伸缩器，消除不均匀沉降造成管道位移，引起管道内部产生的应力。
⑷钢管设计中药注意在适当的位置设置柔口。当从两侧向中间装管时，要严格按闭合温度以防温度应力。
⑸管道设计埋深部宜过浅，以减小气温影响，同时也能增大土壤对管壁的摩擦力。⑹系统设计方案应充分考虑避免可能生成的水锤的条件，并加强防水锤的技术措施，保证水泵供电安全。
2、改进管道接口工艺
过去由于单纯着眼于接口本身强度而忽略了管线整体，以石棉水泥口取代了青铅口，虽节约了投资，但出现了温差爆管事故。因此，应考虑向柔性接口发展，采用刚性、柔性相结合的接口方式，例如采用膨胀水泥和胶圈接口，石棉水泥口与青铅口间用，以提高耐压及抗弯强度。同时用CCTV的方法验收更可以探查管道内部接口等处安装是否符合规范。
3、提高施工技术水平，加强施工全过程的质量控制保证施工质量，严格按照设计要求和施工规范施工。
施工操作人员要考核上岗，对管道安装过程中的主要工序及隐蔽工程进行检查验收，加强施工的全程质量控制。施工中按验收标准检查，埋深要够，覆土要密实，做好管道基础和回填土的处理工作，管件制作要标准，给水管道必须在冲洗试压及消毒合格后才能投入使用。
4、建立供水管网科学管理的软硬件系统
⑴硬件系统
给水管网监控和数据采集系统SCADA(SupervisoryControlandDataAcquisition)，它可对给水管网一些节点的水压和流量进行实时监测，并采用无线传送方式实时将水压和流量信号传回控制中心，以此来监测整个给水系统的工作状况，并设置管网压力限值报警，从而及时采取措施，降低管网中爆损发生的可能性。
⑵软件系统
a．给水管网地理信息系统
建立在地理信息系统(GIS)软件平台基础上的给水管网的图形与数据库系统。主要功能有：准确描述管网及其组件的空间和属性信息：高效、生动地定位管道、阀门、水表等管网组件，为实际生产运行提供可靠的依据；为施工人员提供管线及其组件的空间位置，避免人为的开挖破坏；事故时快速制定关阀策略,定位需要关闭的阀门.
b．给水管网水力模型
首先，通过建立管网的水力模型，对现有管网的运行状态做出正确评价，提出今后一年或几年的管网改造计划，便于给水工程的投资管理；其次，通过对管网的分析计算，核定各水厂的布局合理性；第三，结合给水系统优化调度模型的建立：对各水厂的出水流量、出水压力进行合理调配，以满足管网的需要；第四，在供水系统发生重大事故时，利用管网水力模型对配水管网运行状态的模拟，分析事故时管网中存在的供水问题，以便采取合理的调度策略，尽可能减少事故的影响范围。因此，建立一个实际运行的管网水力模型、分析管网运行状态、预测各类操作对供水管网运行状况的影响，是十分必要的.
5、调整管网压力
降低过高的管网供水压力是降低管网爆损的有效措施之一。在供水管网建立测压点，根据各测压点的压力变化调度水厂二泵房运行台时，使整个管网压力保持相对稳定，避免由于高、低峰水压波动引起管网爆管。
降低管网中的压力有多种方法，如通过设置减压阀分为不同的压力区，适当降低压力过高地区的压力；泵站的合理调度；装置泄压水池；管网中设置电子控制阀门进行调节等等。这些方法都可以在保证供水服务的前提下，适当降低配水系统局部供水水压，既可减少漏水量，又可减少因水锤造成的瞬间压力巨大波动，确保管道安全。
防治爆管的被动措施，主要是指爆管事故发生后的应急措施，它包括:1、建立事故快速反应及处置机制。
建立全方位和高效的事故管理网络可以迅速对事故做出反应，包括调动维修队伍、改变事故区供水等等;尝试采用新材料和新的先进设备（如断管设备、小型挖土机、新型抽水设备等），淘汰效率低的旧设备。采用市场上出现的新型材料，如配件抢修器、快凝水泥、止水胶带等以提高抢修效率.
2、建立事故处理的优化决策支持系统(例如施工力量的最优调度、最优路线选
择等)，合理组织抢修施工，提高抢修速度，减少停水范围及时间;
3、加强管线巡查维护力度
⑴建立健全工作责任制。将全市管网分片划分，落实到巡线人员，实行定线、定时、定人、轮流巡线，明确要求巡线工作人员压熟悉自己职责范围内的管网资料。
⑵外单位在管线周围施工时，巡线工作人员要跟踪监护管线，防止人为挖断管线和影响管线日后维护。
⑶要经常对裸露的钢制供水管道进行检查，定期做好防腐维护工作。⑷充分调动群众的积极性，旦发现漏水要及时向供水部门报告。
五、结论
广州供水企业服务于社会的宗旨是：优质供水，诚信服务。供水管道由于各种原因引起的爆管现象，确实影响到安全供水、优质服务和供水企业的形象。爆管问题是值得供水企业研究的一个重要课题，预防和减少突发性爆管显得更为迫切。供水企业面临的紧迫任务是根据具体情况建立管网科学管理的软硬件系统，制定相应的管网爆损预防、管理和及时抢修对策，保证供水管网的安全运行。供水企业的全体员工应该齐心协力，统一认识，形成一个职责明确、协调配合、科学调度、科学管理的机制，利用先进的科技手段和先进的仪器设备，彻底根治爆管这个顽症，确保城市供水动脉的畅通，以达到提高供水企业的社会效益和经济效益的目的。
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作者简介刘胜祥男1985年4月24日本科武汉工程大学学士广州市自来水公司工程监理工程管理助理工程师广州市天河区中山大道西250号51000015902098058yalucha521@163.com
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abstract:inordertoreducethenumberofpipeexplosion,lowerproductionratedifferential,ensurethesafesupply,weofzhuhaisince201*thepipeexplosionrepairrecordsweresummarizedandanalyzed,themarketingorganizationtorepairalineworkerschang,knowmoreseriouspipeexplosion,reason,andthecircumstancesonhowtoprevent,howtotimelymakeemergencyrepairdiscusses,throughtheresearchandthecityinrecentyearsofwatersupplynetworkpipeexplosionsituationinvestigation,thispaperwaterpipetubeblastingandleakingtheconceptdefinitiondo,fromseveralaspectsarebrieflyanalyzedthecausesofthetubeblasting,fromdesigntoconstruction,pipeandaffiliatedfacilitieschoice,
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