城市地下管線探測(cè)與管理技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

【摘 要】隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷提高，人們的生活水平越來越高，對(duì)自身居住環(huán)境也有了更高的追求，同時(shí)對(duì)城市地下管線的認(rèn)識(shí)也不斷的提高。我國最近幾年積極的推進(jìn)城市的地下管線的信息化建設(shè)，本文淺析城市地下管線探測(cè)與管理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】城市地下管線；管線探測(cè)；管理技術(shù)；

一、前言

我國的城市地下管線探測(cè)技術(shù)已經(jīng)由早期的摸黑進(jìn)行，到了現(xiàn)在的利用國內(nèi)外先進(jìn)的儀器設(shè)備進(jìn)行探測(cè)；人機(jī)一體化的成圖模式，以及全方位信息化的管理方式，來管理數(shù)字化的信息。但目前還是存在著一定的實(shí)際問題。

二、城市地下管線探測(cè)方法

常用的和較為有發(fā)展前景的探測(cè)方法包括電磁法、電磁波（地質(zhì)雷達(dá)）法、磁梯度法、綜合分析法、釬探法、聲波法、紅外輻射法以及其它方法等等。其中，前五種是現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的最基本的探測(cè)方法，后兩種是我個(gè)人認(rèn)為今后可能會(huì)有一定的發(fā)展的探測(cè)方法。

1、電磁法：

簡單地說就是交變電磁場(chǎng)（一次場(chǎng)）可以在地下金屬管線上感應(yīng)產(chǎn)生次級(jí)交變電磁場(chǎng)（二次場(chǎng)），由于一次場(chǎng)在空氣中的傳播距離有限，而二次場(chǎng)則可以沿金屬管線傳播很遠(yuǎn)，所以我們可以在離開一次場(chǎng)的地方通過測(cè)量二次場(chǎng)來確定地下管線的位置。電磁法是目前地下管線探測(cè)的最核心的技術(shù)方法。它探測(cè)結(jié)果精確、探測(cè)方法多種多樣，可以適用于絕大多數(shù)情況下的地下金屬管線探測(cè)，是在包括技術(shù)理論、儀器生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用等方面都最為成熟的地下管線探測(cè)技術(shù)。

2、磁梯度法：

通過測(cè)量單位距離內(nèi)地磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，可以發(fā)現(xiàn)近地表的金屬物體。主要用于探測(cè)被掩埋的金屬井蓋，缺點(diǎn)是易磁性體干擾。

3、釬探法：

沿管道可能的走向上垂直布設(shè)釬探點(diǎn)，在各個(gè)釬探點(diǎn)上先用沖擊鉆鉆透堅(jiān)硬路面，再將鋼釬逐漸打下，直到超過管道可能的深度再換下一點(diǎn)重新開始，一直到打到管道為止。釬探需要避開地下電纜和其它地下重要設(shè)施，具有一定的危險(xiǎn)性和破壞性，要求具有釬探經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)指揮操作。當(dāng)其它方法均不奏效時(shí)，釬探法往往是最后的選項(xiàng)。它也被事實(shí)證明是一種非常有效的探測(cè)方法，對(duì)解決探測(cè)中的難點(diǎn)問題幫助巨大。

4、綜合分析法：

搜集一切可以搜集的直接證據(jù)、間接證據(jù)以及相關(guān)參考，通過綜合的邏輯分析來判斷地下管線的真實(shí)情況，從而對(duì)地下管線精確定位。以供水管道為例，直接證據(jù)包括在明顯管線點(diǎn)上調(diào)查的閥門、消火栓、排氣閥、排污閥、預(yù)留口、減壓閥、檢修井以及管道出露位置和用戶情況等等。間接證據(jù)則包括各種管網(wǎng)資料圖、各種探測(cè)方法所提供的信號(hào)信息等等。相關(guān)參考則包括探測(cè)方法的基本原理及技術(shù)理論、管道施工及管網(wǎng)布設(shè)的一般規(guī)律及本地特殊規(guī)律、干擾因素的估判、個(gè)人探測(cè)經(jīng)驗(yàn)、相關(guān)人士提供的管道信息等等。直接證據(jù)是最根本有效的探測(cè)依據(jù)，間接證據(jù)和相關(guān)參考都必須和直接證據(jù)存在邏輯關(guān)系才能成為探測(cè)依據(jù)。綜合分析法是地下管線探測(cè)中最根本最普遍的技術(shù)方法，它始終貫穿于各種探測(cè)方法之中，是探測(cè)得以實(shí)現(xiàn)的根本原因。

5、電磁波（地質(zhì)雷達(dá)）法：

電磁波法是一種使用高頻電磁波探測(cè)地下介質(zhì)分布的非破壞性探測(cè)方法。它通過剖面掃描的方式獲得地下剖面的掃描圖像。通過在地面上移動(dòng)的發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻電磁波，在地下旅行的電磁波遇到不同的電性界面時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射、透射和折射。電介質(zhì)間的電性差異越大，反射回波能量也越大。反射到地面的電磁波被與發(fā)射天線同步移動(dòng)的接收天線接收后，通過接收主機(jī)精確地記錄下反射回波到達(dá)的時(shí)間、相位、振幅、波長等特征，再通過信號(hào)疊加放大、濾波降噪、圖像合成等數(shù)據(jù)加工處理手段，形成地下剖面的掃描圖像。通過對(duì)圖像的判讀，便可得到地下目標(biāo)物的分布位置和狀態(tài)。

6、聲波法：

由于聲音在大地土壤中的傳播與沿地下管道傳播存在著差異，如果使一定頻率和強(qiáng)度的聲波沿管道傳播，通過儀器在地面尋找并接收這個(gè)聲波，就可以推斷出地下管道的位置和走向。它應(yīng)用的是波的傳播原理，可以用于探測(cè)那些對(duì)測(cè)深精度要求不高的、或者深度數(shù)據(jù)可以通過調(diào)查彌補(bǔ)的金屬及非金屬管道。這一方法目前還有待于進(jìn)一步的研究和開發(fā)。

7、紅外輻射法：

在有些地區(qū)、或者在某個(gè)季節(jié)里，地下供水管道中水的溫度較其周圍土壤偏低，使得我們有可能通過熱輻射檢測(cè)來確定地下管道的平面位置以及發(fā)現(xiàn)漏水。應(yīng)用的是熱交換原理。它可以用于探測(cè)那些對(duì)測(cè)深精度要求不高的某些金屬及非金屬管道，具有一定的發(fā)展前景。

8、其它可選方法：

其它可選的物理探測(cè)方法還有：電阻率法、充電法、磁場(chǎng)強(qiáng)度法、淺層地震勘測(cè)法、面波法等等。這些也都具有良好的應(yīng)用開發(fā)前景。也許，將來還會(huì)有一些前所未知的新技術(shù)、新方法也逐漸進(jìn)入人們的視野，為我們提供更多的選擇。

三、地下管線技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

地下管線探測(cè)是地下管線信息獲取重要的基礎(chǔ)工作。直到目前，隨著我國城市地下管線管理事業(yè)的不斷的發(fā)展，地下管線探測(cè)技術(shù)技術(shù)也越來越信息化了。

1.管道管理信息化

是改變了傳統(tǒng)管理方式，提高了工作效率和管理水平。原來對(duì)城市地下管線以人工管理方式為主，但往往是現(xiàn)狀不清、資料不全、不準(zhǔn)確、不現(xiàn)勢(shì)，并且管線檔案均以紙介質(zhì)存儲(chǔ)。通過地下管線普查，查清了地下管線現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)了管線信息的數(shù)字化與信息化管理，促進(jìn)了地下管線管理的科學(xué)化、規(guī)范化。

因?yàn)橹挥薪⒘说叵鹿芫€的準(zhǔn)確的信息系統(tǒng)，才可以及時(shí)的為城市的建設(shè)與建筑的施工提供服務(wù)，這樣可以避免許多挖斷管線的施工事故，同時(shí)可以對(duì)城市的面貌和環(huán)境產(chǎn)生良好的影響，為構(gòu)建數(shù)字城市創(chuàng)造條件，及時(shí)有效的對(duì)數(shù)字信息的動(dòng)態(tài)的更新，實(shí)現(xiàn)管線信息的資源共享奠定一個(gè)美好的基礎(chǔ)。

2.地下管線技術(shù)發(fā)展

傳統(tǒng)二維的管理模式難以對(duì)大量的管線信息進(jìn)行有效的描述和表達(dá)，管線三維模型能直觀地描述管線的特征及管線間的空間關(guān)系，能真實(shí)地反映地下管線的空間分布狀況，因此在三維系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)管線的三維顯示與管理可使系統(tǒng)的直觀性和可操作性得到大大的改觀，使得本來在平面顯示下錯(cuò)綜復(fù)雜的管線變得更加清晰明了。城市三維地下管線管理系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為載體，GIS軟件為平臺(tái)的應(yīng)用型技術(shù)系統(tǒng)，整合城市地下綜合管線數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)了地下管線的三維可視化管理、存儲(chǔ)、查詢、分析、定位等功能，形成了一套完善的城市地下綜合管線數(shù)據(jù)資源管理數(shù)字化、可視化的三維管線系統(tǒng)。

整合城市地下綜合管線基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源，推進(jìn)數(shù)字地理空間信息平臺(tái)建設(shè)，逐步通過數(shù)據(jù)資源的“集中管理、分布應(yīng)用”實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理部門和應(yīng)用部門之間的共建共享。實(shí)現(xiàn)決策基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源管理數(shù)字化、可視化。通過整合GIS技術(shù)，將地圖元素和地下空間信息融入到管理體系中，以三維的形式展現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)城市決策信息資源的數(shù)字化和可視化，提高了決策的科學(xué)性和合理性。提高政府保障公共安全和處置突發(fā)公共事件的能力。

突發(fā)應(yīng)急事故發(fā)生后，政府可在第一時(shí)間了解災(zāi)害發(fā)生地周邊管線分布情況，高效調(diào)用相關(guān)資源，迅速完成應(yīng)急處置，使產(chǎn)生的危害降到最低程度。提高基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理水平。既可以查閱局部地區(qū)管線的各種細(xì)節(jié)，又可瀏覽區(qū)域管線的宏觀分布；既可研究單種管線情況，又可了解各種管線的整體分布關(guān)系；既可用以指導(dǎo)工程施工，又可用來做新區(qū)規(guī)劃或管線設(shè)計(jì)，使管理工作得心應(yīng)手。

四、地下管線管理進(jìn)入數(shù)字化和信息化時(shí)代

首先要加強(qiáng)法規(guī)建設(shè)，完善管線的法治化管理，將地下管線管理列入地方性法規(guī)立法的計(jì)劃。同時(shí)要從市級(jí)層面進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，理順地下管線管理體制機(jī)制，明確市、區(qū)兩級(jí)政府和各部門管理職責(zé)，建立跨區(qū)域跨部門的協(xié)調(diào)管理機(jī)制。

從提升信息化管理水平方面，建議提出要打造智慧網(wǎng)絡(luò)體系。從全市層面進(jìn)行一次地下綜合管線數(shù)據(jù)的全面普查，建立標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的綜合管線數(shù)據(jù)庫。同時(shí)借助云計(jì)算等信息技術(shù)，建立信息共享機(jī)制，打造全市統(tǒng)一的地下管線協(xié)同管理網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

五、結(jié)束語

健全地下管線的管理?xiàng)l例和體系，統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)高科技的技術(shù)水平是城市地下管線信息化的基本條件，所以要在監(jiān)督檢測(cè)城市地下管線的同時(shí)，完成對(duì)地下管線的維護(hù)和管理，并進(jìn)一步的推進(jìn)探測(cè)技術(shù)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)健全的社會(huì)體系。

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