浅议城市地下管线探测技术与信息化管理

收稿日期：!"!"#$"#!%
作者简介：李广超（$&’’#），男，高级工程师，主要从事
水利水电工程勘察及质量检测工作。

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浅议城市地下管线探测技术与信息化管理
李广超
（黄河勘测规划设计研究院有限公司，河南郑州56"""%）
!引言
随着国家城镇化建设的进程，城市地下管线也随之不断地发展。

前些年由于各种因素，城镇化的质量还不高，城市地下管线的管理机制还不健全，管线管理单位存在着各自为政、沟通缺乏的情形，使管线的建设和整修呈现此起彼伏的状况，老百姓戏称应建设拉链式路面。

近些年来，城市管理不断规范化、信息化，多数城市开展了管线普查工作，调查管线铺设分布情况，摸清雨污混接、错搭、偷排状况，为管网雨污分离、标准化建设提供依据，并建立规范化、信息化、科学化的地下管线综合管理平台。

管理平台建设需要开展普查、测绘、探测、入库、建模等工作。

"市政管线种类及探测方法
城市地下管线根据应用功能不同，主要有城市
供排水、电力通信、燃气等地下管线，还有其他特殊的国防等专用管线，承担着为城市供水、排污、
输送能量、传递信息等相应的重要任务
［$］。

城市地下管线根据材质的不同，主要分为金属管线、非金属管线、带金属骨架的电缆线等。

现阶段城市地下管线探测主要通过两种方法：一是通过观测井出露部分调查和部分开挖法对城市地下管线进行直接观测，是管线普查中最直接的调查方法。

另一种方法是使用设备在地面上直接探测或者利用检查井中的裸露段辅助仪器设备探测。

金属材质的供水管线和工业管线可用电磁感应法、直接法。

非金属材质管线包括混凝土、塑料等材质的排水管线和工业管线可用示踪电磁法、“7”尺或者地质雷达法、开挖等。

带金属骨架的电缆线可以利用6"89的单相交流电的工频信号或感应电磁场来确定深度和位置，也即工频法。

通讯线和电力线均可以使用夹钳法：夹钳产生较强的环形磁场，再通过接收机接受此磁场信号换算出通信类管线的掩埋深度和平面位置。

#管线探测技术原理
地下管线材质具有丰富的种类，在同一种应用
功能管线系统中，运用的材质也有很多种。

常用的管线仪适宜于金属管线的探测，无法完成非金属类管线的探测任务，需要根据实际情况选择效果最佳
的其他物探技术或方法［!］。

常用的方法有电磁感应
法和地质雷达法。

电磁感应法是以探测目标体与周边介质之间的导电性、导磁性、介电性差异为基础，通过电磁发射机向探测目标发射谐变电磁场，研究接收由地下管线产生感应电流过程中电磁场的空间分布和时间（频率）变化规律，对地下管线所发出的电磁场跟踪定位，确定管线的平面位置和埋深。

金属材质的管线可以直接采用电磁感应法探测，而对于有出入口的非金属管道（如排水管）配上可塞入管道内的
示踪器，也可以很好地进行探测［%)6］。

应用电磁法探测地下管线的工作方式有：被动源法的工频法和甚低频法，主动源法的直接法（充电法）、夹钳法、磁偶极感应法、电偶极感应法和
·
$2·小水电!"!"年第2期（总第!$2期）
经营管理
示踪电磁法。

直接法又叫充电法，针对管线向外出露的位置进行充电，可分为单端充电法和双端充电法，可根据管线上已知点的多少情况采用不同方
法
［!"#］。

输电线一般由绝缘橡胶外层和金属导电芯组成，一般情况下采用工频法接收工频信号或感应磁场即可探测电缆的埋设情况。

当平行的电缆条数较多又要区分每条的具体位置时，需要用到夹钳法，采用夹钳法能产生较强的感应磁场，接收机根据接收到的磁场信号可以计算相应的埋设深度和平面位置。

地质雷达法是在浅地表的探测中精度最高的一种方法，利用地下管线与周边介质之间存在的物性不同，发射高频电磁波，电磁波遇到电性界面，会发生反射现象。

如果周边介质与管材之间存在的电性差异越大，反射回的波能量也越大。

随着发射接收天线的移动，地质雷达不断接收来自地下的电磁波反射信息，记录包括波长、振幅、相位与时间等信息，分析地下介质的电性剖面，获取地下管线对应的分布状态与位置。

影响地质雷达探测效果的因素有几个。

电磁波的穿透深度与地下介质的电性吸收系数有关，吸收系数越大，电磁波的穿透深度越小，难以接收到反
射信号
［$］。

因此在介质含水后，介质的介电常数也发生了变化，吸收系数变大，在同样的地层条件下低含水率的区域使用地质雷达得到更好的效果。

在埋设管线时，回填土中如果含有砖头、块石、混凝土块等建筑垃圾，会影响到管线周边土的介电常数，杂乱的介电常数分布情况会影响到雷达剖面中识别管线工作。

地形起伏、周边的金属构件也会影响地质雷达探测。

因此，在开展电磁感应法探测管线工作时，需要调查范围内管线的填埋位置、埋深、材质、规格及外在的干扰因素等，在探测的时候应有针对性地采取措施避免干扰。

管线周边固定难以移除的电磁干扰物要尽可能避开。

对于难以避开严重干扰的管线，要改变探测方法，避免使用电磁感应法，选择直接法、激发或夹钳法等方法中有效的方法，或者采用其他的物探方法。

!管网信息管理化
地下管网的重要性是毋庸置疑的，是整个城市
运转的地下干道，城市建设施工需要了解管线的分布状况，管理者需要了解管网的运行状况是否健康，暴雨积水区域及道路塌陷区域是哪些问题引起的。

依靠过去的报表图纸的模式已经不能适应当前信息化管理的需求，大量的数据需要信息化智能平台来实现展示、统计、汇总、预警、决策等。

特别是市政雨污管网在经过几次暴雨、干旱的交替后会出现淤积、堵塞等问题，甚至一些新修工程因周边施工排放的淤泥造成严重淤堵，一到雨天就形成内涝，堵塞交通，甚至往低洼建筑倒灌，人民对于不断修补、不断内涝的问题很有看法；同时还存在一些管网破损渗漏、长久土层流失形成空洞引发道路坍塌的现象。

$%&’年&&月，住建部等四部门联合发文，其重点是要求加强管线普查、保障运营安全，推进管线综合管理系统建设，以大数据物联、安全等理念创新建设管理方式，构建安全可靠、智能高效的地
下管线管理平台
［#］。

随着()*的发展和应用，管线管理系统和()*相结合方面取得了很大的进展。

许多城市开始了雨污排水管网地理信息系统的建设应用，部分实现了管网的智能化、信息化管理。

城市管网信息管理平台不仅局限于雨污管网，而且可以涵盖所有管网，实现市政规划建设的统一决策，其基本功能是实现管网分类查询，浏览导航，放大、缩小、平移、全局显示等；除了这些基本的浏览功能还有管网的属性查询、统计、筛选等报表功能。

管线在日常运行过程中需要巡检，避免因泄漏引起塌陷、火灾甚至爆炸等事故给人民的生命财产安全带来威胁。

因此，科学管理巡检工作就非常重要，需要具有记录巡检路线、巡检时间等，并实现位置监控、记录回放、里程统计等。

市政工程规划设计需要在以往管网资料清楚的情况开展，城市仿真技术和地理信息系统相结合更加直观，可以直接
展现管网铺设连接的空间关系
［+",］。

以此理念设计的管线系统的用户管理基本满足城市地下综合管线
（下转第,-页）
·
$+·经营管理
*./001234565784$%$%!"#$，%"&’(!"#)*$
式中，!!"#为施加电压后!"$时间的绝缘电阻值（%!）；!&’#为施加电压后&’$时间的绝缘电阻值（%!）。

（(）处理方案
"方案一。

由于前期不具备条件，仅采用了机组空转&")的方案，测得的绝缘数据如下所示（见表&）。

定子冷态绝缘满足标准，但吸收比还未能满足要求，表示发电机还有受潮现象，故此方案一不理想。

表!
方案一定子绝缘数据&’$
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1""%!
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#方案二。

总结了方案一的不足之处，现场通过将励磁加压至额定电压的("2，机组开机空转&")，测得的绝缘数据如下所示（见表/）。

定子冷态绝缘数据和吸收比均能满足规范要求。

表"
方案二定子绝缘数据&’$
!"$吸收比*相1!+%!&,!34!&,3!-相&,+.4!/,.&4!&,1+0相
&,"+4!
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（+）处理后效果。

定子绝缘达标后机组进行了./)的满负荷试运行，机组各项技术指标均满足国标，能安全稳定地运行。

!结论
通过此次对546一级水电站的故障分析，简要总结了电站实际安装和试运行过程中发现的不可预见的问题。

经过对故障问题进行具体分析，找到源头，并结合相关实际案例，将安装过程中的问题一一解决，大大减少了电站的安装工期，为电站早日发电提供了保障。

!
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""责任编辑
吴
昊
（上接第!/页）
统一管理的要求，对于提高城市地下管线信息的利用以及保障管线正常稳定运行都具有重要意义，是市政建设决策的重要依据。

"结语
城市地下管线的管理是系统化的工程，原有老旧工程需要摸排普查，新建工程需要经过检查验收，将新旧信息录入管理系统，作为不符合目前规划设计需求或因功能性缺陷等问题重建修整的依据。

新的管网需要从城市的规划设计源头做起，做好管网的城市规划管理和权属的双重管理，同时做好管网入小区“最后一公里”的工作，才能实现提质增效污染防治的管理目的。

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!
责任编辑
吴
昊
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1.·运行与维护
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