排水管道检测

随着现代交通、能源、石油、化工、城市建设的高速发展，煤气、自来水、给排水工程、石油化工生产系统等管道的铺设长度也急剧增长。管道系统在输送各种液体和气体物质时，由于受到工作介质与环境等其它因素的影响，造成很多管道内部结垢、腐蚀情况严重，严重的影响了管道的正常运行，为管道事故的发生埋下了隐患。许多管道在服役运行期间发生了液体、气体泄露事故等，对经济造成了巨大的损失。

以排水管道为例，这类管道大多埋于地下，在长期使用过程中,由于受到管内、管外介质的腐蚀等原因,会产生裂纹、漏孔而出现漏水现象,为此必须对管道进行定期检查和维修。用人携带设备进行检查十分困难，对工人的健康也带来严重的损害。采用人工开掘进行检测,不但劳动强度大、效益低,而且往往会妨碍道路交通因此，有必要研制一种装置，能够深入到管道内部完成检测任务。在这种情况下，管道机器人作为一种先进的管道检测技术得到了巨大的发展空间,成为一种较为理想的管道检测自动化装置。

随着我国城镇化的规模越来越大，排水管道的铺设也逐年增多，同时排水管道出现的问题也越来越多。到2008年时我国城镇排水网络覆盖面约为55%，到2015年时我国城镇排水网络覆盖面约为80%，在2005年到2015年10年时间内我国新增城市排水管道33万

千米，截止2015年我国城市排水管道长度总计达56.5万千米，截止2015年欧盟和美国城市排水管道均超过200万千米。我国的排水管道内径为300mm-2000mm，多数在500mm以上，在管道内多为生活排放污水和生活垃圾，以及一般外径不大于40mm的建筑泥沙废弃物。随着城市排水管道铺设的越来越长，对管道的维护需求日益增多。水力清通和机械清通是我国常见的两种排水管道的清理方式，这两种方式大量的浪费了水资源和人力资源。

城市排水管道的结构在设计时是由一定的尺寸要求，通常管道直径大于500mm，排水管道在城市交错分布，有时高低不同。为了使管道检测机器人在城市排水管道正常进行工作，就要对管道检测机器人在管道结构的约束下进行机器人的约束性分析，包括机器人在竖直管道和弯型管道的结构约束分析、转弯时结构约束分析和管道内侧倾倾覆临界角度分析。

近年来，我国城市污水管道缺陷状况越来越严重，管道所处环境十分复杂与特殊，检测与评价十分困难，是管道维护管理模式的关键。为了定量了解城市污水管道的缺陷状况并研究多种因素对管道健康状况的影响规律，本论文选取南方某典型河网城市作为研究区域，检测，评价并分析了城市污水管道的缺陷状况与影响因素的相关规律，并对污水管道内地下水入渗问题进行了研究，取得的主要研究成果如下：

（1）采用手持式管道潜望镜（QV）与管道机器人检测系统（CCTV）对28.7km的污水管道进行了检测与评价，共发现13种管道缺陷，可以归为5类主要的管道问题：变形、管内障碍物、破损/腐蚀、接口问题和渗漏问题。评价分级后，“轻微”、“中等”、“严重”、“紧急”程度的管道所占比例分别为69.1%、13.8%、4.6%、12.5%；

（2）研究了管长、管径、管龄、水力坡度、管材类型5种因素对管道缺陷与管道综合评价状况的影响发现：随着管长、管径、管龄的增长，管道缺陷率变化趋势较为明显，而缺陷程度的变化趋势并不明显；对管道综合状况的影响趋势较为明显的因素为管径与管龄；5

种管材类型的缺陷率、缺陷程度与管道综合状况的差异均十分明显；

（3）将7种因素变量与11种缺陷变量、3种管道性能变量进行典型相关分析发现：管道破损、渗漏等缺陷与管龄、管径、接口密封性等因素具有显著相关性；管道密封性、功能性、稳定性均与管龄、接口密封性呈显著正相关，管道功能性还与管长、管径呈明显负相关，可见管道综合状况与管龄为显著正相关、与管长、管径呈显著负相关，与管材类型也具有相关性；

（4）模拟了管道裂缝、接口脱节、断裂/坍塌缺陷下的管道内渗情况，测定了管外水位为150mm、200mm、250mm下的内渗速率为为5.4～27.6mL∙hି ଵ∙cmି ଶ，经线性拟合后，利用达西模型对试验结果建立入渗估算方法，并估算出南方某市651m的排水管道的入渗量范围为：1.133~2.936mଷ∙dି ଵ，在不采取其它修复措施的情况下，该管线一年的入渗量范围为413.5~1071.6mଷ。