供水管線探測方法技術(shù)的研究研析討論

文／羅序斌 安慶供水集團公司 安徽安慶 246000

引言：

隨著我國城市化進程的推進，城市規(guī)模不斷擴大，對供水管網(wǎng)等市政基礎設施的管理維護工作也提出了更高的要求。供水管線的運行狀態(tài)將直接影響城市居民的正常生產(chǎn)生活秩序，因此必須通過各項先進探測技術(shù)的合理應用，準確掌握供水管線的狀態(tài)信息。目前在供水管線管理工作中已經(jīng)發(fā)展出多項探測技術(shù)，供水管線探測人員應加強對各類型探測技術(shù)的研究，并根據(jù)供水管線特點合理選擇相應的探測技術(shù)方法。在供水管線探測實踐中則應嚴格遵守相關操作規(guī)程，準確掌握各項探測技術(shù)要點和技術(shù)規(guī)范，積極總結(jié)探測技術(shù)應用經(jīng)驗，以確保探測技術(shù)應用科學合理，從而提高供水管線探測工作的質(zhì)量和效率，使探測數(shù)據(jù)更加精準全面，為城市建設以及供水管理維護等各項工作的開展提供更加客觀的數(shù)據(jù)基礎。

1、概述供水管線探測技術(shù)特點分析

1.1 探測技術(shù)設備的有效性會受到供水管線分布的影響

在現(xiàn)代城市中，供水管線大多處于地下空間，而其地面部分通常有密集建筑物或者大流量車流。同時，在供水管道的鋪設中一般會采取沿建筑物敷設方式，不僅會對很多探測設備的正常使用產(chǎn)生不利的影響，加大供水管道的探測難度，而且還會對探測以及測量人員的人身安全構(gòu)成一定的威脅。

1.2 探測技術(shù)設備的有效性會受到供水管線材質(zhì)的影響

通常城市中的供水管線工程是在不同時期建設完成的，而隨著技術(shù)設備的發(fā)展，所采用的供水管道材質(zhì)也在不斷的變化，客觀上造成了供水管道材質(zhì)的多樣性。不同材質(zhì)的供水管道對探測技術(shù)以及探測設備都有不同的要求，也加大了探測的難度。

1.3 對探測數(shù)據(jù)精度有較高的要求

供水管線的探測工作主要是為管線的維護管理以及城市建設等工作提供參考依據(jù)，因此對探測數(shù)據(jù)的準確性、精度以及探測效率均有很高的要求，因此探測人員必須積極采用先進的探測技術(shù)設備，不斷提高探測工作的質(zhì)量和技術(shù)水平，才能滿足探測要求。

2、現(xiàn)階段供水管線探測工作中常用探測技術(shù)方法分析

2.1 供水管線探測中的電磁感應技術(shù)分析

在供水管線探測工作中，電磁感應技術(shù)是比較常用的探測方法之一，其能夠?qū)饘俨馁|(zhì)的供水管線進行有效探測。目前在電磁感應探測技術(shù)的實際應用中主要采用的是人工激發(fā)方式對管線中的電流進行激發(fā)，根據(jù)激發(fā)方法的不同，可以將電磁感應技術(shù)劃分為磁偶感應方法、直連方法以及夾鉗方法等。其中磁偶感應方法一般適用于無出露管線以及遠距離供水管線的探測，當供水管線有部分外露時，則可以采用直連法進行探測。在探測直徑相對較小的金屬材質(zhì)供水管線時，應采用夾鉗法，其能夠通過夾鉗來直接耦合電磁場，從而對供水管線位置進行準確的探測。

2.2 供水管線探測中的探地雷達技術(shù)分析

探底雷達技術(shù)也是供水管線探測工作中的重要輔助性技術(shù)方法。探底雷達技術(shù)能夠?qū)Ψ墙饘俨馁|(zhì)的供水干線進行有效探測，從而準確掌握供水管線的布局結(jié)構(gòu)。在應用探地雷達技術(shù)時，主要是通過發(fā)射天線發(fā)射電磁波，并利用接收天線對反射電磁波進行接收，從而根據(jù)電磁波的波形變化等對供水管線位置、埋深以及走向等進行判斷分析。

2.3 供水管線探測中的電探測技術(shù)分析

當供水管線布局結(jié)構(gòu)或者地下環(huán)境較為復雜時，可以采用電探測技術(shù)開展探測工作。電探測技術(shù)可以分為之列電探測技術(shù)以及交流電探測技術(shù)這兩大類。其中直流電探測技術(shù)主要是采用兩個供電電極作為直流電供電來源，并使供電電流在地下環(huán)境中形成循環(huán)，電流應保持穩(wěn)定，以便對金屬材質(zhì)的供水管線位置進行準確地判斷。在應用該技術(shù)方法時，應確保供水管線材質(zhì)和其周邊環(huán)境介質(zhì)之間具有明顯差異性的性質(zhì)特點，這樣才能根據(jù)電流在不同阻值介質(zhì)中的傳播差異對供水管線進行有效探測。同時，該技術(shù)在低阻體中的探測效果更為準確。而交流電探測技術(shù)則主要是通過交流電在地下環(huán)境中所產(chǎn)生的磁場效應來實現(xiàn)對供水管線的探測。與直流電探測技術(shù)相比，交流電探測技術(shù)能夠?qū)β裆罡蟮墓┧芫€進行大范圍探測，因此在供水管線探測工作實踐中得到了廣泛的應用。

電探測技術(shù)中的瞬變電技術(shù)是應用較為廣泛的探測方法。所謂瞬變電探測技術(shù)主要是通過發(fā)射脈沖電磁波使底層介質(zhì)中形成二次電磁場，并利用線圈來實現(xiàn)對電磁信號的接收。之后即可根據(jù)所接收的電磁信號對供水管線的位置和埋深等進行判斷。該技術(shù)與探底雷達技術(shù)有一定的相似之處，均主要應用于對金屬材質(zhì)類供水管道的探測，且被測管道應為低電阻材質(zhì)，而其環(huán)境介質(zhì)則應呈高阻體特征，以便根據(jù)電磁波在不同阻體介質(zhì)中的波形變化進行判斷分析。

2.4 供水管線探測中的新型技術(shù)分析

隨著探測技術(shù)的發(fā)展，陀螺儀定位技術(shù)以及音聽定位在供水管線探測中的應用范圍不斷擴大。其中陀螺儀定位技術(shù)也就是以慣導定位原理為基礎，利用穿入管道的測量單元以及行進部分進行探測，并通過專業(yè)軟件處理分析探測數(shù)據(jù)，是一種對塑料管材進行探測的有效技術(shù)手段。而聽音定位也是對塑料管材供水管道進行探測的重要技術(shù)方法，其能夠使聲音加入管道，通過地面聽音來判斷管線位置，具有較高的探測精度。

3、供水管線探測技術(shù)應用方法分析

3.1 全面收集供水管線資料

在探測供水管線前，工作人員應對測區(qū)范圍內(nèi)所有供水管線的資料進行全面的收集，應涵蓋所有供水管線工程的設計和施工土質(zhì)、工程竣工土質(zhì)和其他的技術(shù)資料等。工作還應地測區(qū)地形圖以及相關的控制點坐標數(shù)據(jù)等進行收集整理，為后續(xù)探測技術(shù)的選擇應用以及探測、測量工作的開展提供可靠的參考依據(jù)。

3.2 對測區(qū)開展現(xiàn)場踏勘調(diào)查

在開展供水管線探測工作前，工作人員應根據(jù)測區(qū)資料分析結(jié)果對測區(qū)進行實地勘測，以便合適測區(qū)現(xiàn)場情況，對所收集資料的準確性和全面性進行科學評估，以便制定供水管線探測技術(shù)方案，為后續(xù)探測以及測量工作的順利實施奠定良好的基礎。在現(xiàn)場踏勘工作中，工作人員應對測區(qū)的地形條件、地面建筑和交通情況進行詳細的了解，對供水管線管徑、材質(zhì)、埋深以及閥門等重要節(jié)點情況進行核對。同時應對測區(qū)內(nèi)控制點的位置以及狀態(tài)進行檢查，以便在后續(xù)測量中選擇未損壞的控制點作為已知點。

3.3 合理選擇探測技術(shù)方法

在探測供水管線時，工作人員應根據(jù)管線材質(zhì)的不同選擇相應的探測技術(shù)方法。由于建設年代的不同，我國目前的供水管線有多種材質(zhì)，例如PE 管、水泥管、球墨鑄鐵管、鍍鋅管、鋼管以及其他一些材質(zhì)的管線，可以分成非金屬類以及金屬類這兩大類型。各類型材質(zhì)管線在性能特征上存在明顯的差異，而不同探測技術(shù)的適用對象也各不相同，探測人員應加強對管線材質(zhì)特點以及探測技術(shù)的研究，以確保探測技術(shù)選擇應用科學合理。在對供水管線材質(zhì)進行調(diào)查時，工作人員可采取現(xiàn)場調(diào)查等方式結(jié)合前期所收集的資料信息，以確保準確掌握供水管線材質(zhì)，之后再據(jù)此采用相應的探測技術(shù)和儀器設備，從數(shù)據(jù)資料較為完整能夠準確掌握詳細情況的供水管線開水進行探測，再逐步向未知管線部分推進。在探測實踐中也可以采用不同探測技術(shù)方法綜合應用的方式，通過對不同來源探測數(shù)據(jù)的對比分析檢驗探測數(shù)據(jù)的準確性，從而更加全面客觀地了解供水管線情況。在對非金屬類隱蔽式供水管線進行探測時可以通過磁偶極感應技術(shù)。

偶極感應技術(shù)是通過管線探測儀上所配置的發(fā)射線圈和發(fā)射設備等以人工方式產(chǎn)生電磁場，使電磁信號在供水管道內(nèi)傳播。這樣就可以通過接收設備所接收到的電磁信號對供水管線走向、埋深等情況加以判斷分析。與其他電磁感應技術(shù)相比，偶極感應探測技術(shù)主要適用于干擾信號較少且敷設方式較為簡單的供水管線探測工作。在實際應用中應合理控制信號發(fā)射功率以及接收裝置與信號發(fā)射裝置之間的距離。該技術(shù)能夠?qū)︿摻钏嗟炔馁|(zhì)的供水管線進行有效探測，工作人員在利用管線探測儀基本確定了供水管線未知后還可以采取直接打開閥門井等方式對供水管線的管徑大小以及埋深等數(shù)據(jù)加以驗證。在對塑料材質(zhì)的供水管線進行探測時，工作人員應加強對管線開挖資料以及其他已知相關資料的了解，為管線埋深、位置以及走向的推測提供參考依據(jù)。

在探測供水管線時還可以采用直連技術(shù)，也就是將電流信號施加在已知供水管線上，以便對管道走向和埋深等進行探測。與其他探測技術(shù)相比，應用直連探測方法，由于可以將其他干擾信號有效排除，因此具有較高的探測準確性，可以適用于有多類型管道共存在同一地下空間時的供水管線探測要求。

而在對球墨鑄鐵以及鑄鐵類供水管線進行探測時可以采用電磁感應技術(shù)，其技術(shù)原理仍然是電磁感應原理，電磁信號由發(fā)射裝置發(fā)出，但采用了不同的連接發(fā)射方式使信號能夠被傳輸至地下金屬材質(zhì)的供水管線上，而金屬材質(zhì)的供水管線在感應到電磁波后就會有感應電流形成，并沿管線走向方向傳播感應電流。感應電流在傳輸時會產(chǎn)生電磁波并向四周輻射，當設置于地面的接收裝置探測到輻射電磁信號時就可以根據(jù)電磁信號的波形變化來對地下供水管線的具體走向以及位置埋深等情況進行準確地判斷。

對金屬類供水管線進行探測時還可以采用夾鉗法等探測方法。在實際應用中應采用配置有專業(yè)夾鉗以及感應線圈的供水管線探測設備，并在金屬材質(zhì)的供水管線上直接施加電磁波，之后就可以根據(jù)所接收的反射信號來判斷管線位置和埋深。

此外，在應用陀螺儀定位技術(shù)以及音聽定位對非金屬材質(zhì)的如塑料管等材質(zhì)的供水關系進行探測時，工作人員應全面收集管線資料，熟練掌握陀螺儀以及音聽定位儀的操作方法，以確保探測數(shù)據(jù)客觀準確。

3.4 精確測量供水管線數(shù)據(jù)

3.4.1 供水管線測量要求分析

在對供水管線進行測量時應包括地下管線點聯(lián)測以及控制測量這兩部分內(nèi)容，同時應按照國家所頒布的地形圖圖示要求繪制供水管線圖。在測量地下供水管線時，工作人員首先根據(jù)相關技術(shù)規(guī)范要求認真檢測復核已有控制測量成果，如在檢核中發(fā)現(xiàn)測區(qū)存在已有控制測量成果不完成度情況時應先通過基本控制測量工作的開展補充完全。測量人員應在正式施測前對所有測量儀器設備進行檢校，以確保其工作狀態(tài)良好，測量精度以及量程等各項指標參數(shù)均能夠達到測量要求，為提高測量精度奠定良好的基礎。

在對供水管線進行測量時，工作人員應先標注以探明的供水管線，再對其進行定位測量，特別是要對供水管線的閘閥、三通以及彎頭等重要節(jié)點坐標進行精確測定。當測區(qū)具有較好的信號接收條件且地勢較為空曠時，可以通過GPS RTK 技術(shù)設備開展供水管線的定位測量工作。GPS RTK 系統(tǒng)主要包括基準站以及流動站兩大部分。在施測時應先在已知坐標點安裝固定好基準站，然后通過流動站對測管線點進行動態(tài)測量。流動站能夠?qū)崟r接收來自基準站的發(fā)射信號，并可以通過無線傳輸網(wǎng)絡將所采集的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給基準站。

雖然GPS RTK 技術(shù)設備在定位測量精度以及測量效率方面均具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，不過由于城市中建筑密集，如在城市住宅小區(qū)等測區(qū)環(huán)境下開展供水管線測量工作時，GPS 信號會受到周邊建筑的遮擋影響，導致測量數(shù)據(jù)段全面性和精度下降，難以適應供水管線測量的實際需要。因此當測區(qū)環(huán)境較為復雜時，工作人員可結(jié)合全站儀及其他測量技術(shù)設備的綜合應用，以保證測量數(shù)據(jù)的準確性。全站儀能夠?qū)σ阎鴺它c與待測點之間的水平和垂直角度以及直線距離等進行測量，并可以通過計算獲得測點坐標數(shù)據(jù)。工作人員在應用全站儀測量供水管線時應首先利用GPS RTK 技術(shù)對已知點坐標進行測點，之后再以此為依據(jù)測定供水管線的坐標數(shù)據(jù)。通過全站儀對供水管線進行坐標測量時，雖然其在測量效率以及工作強度方面與GPS-RTK 技術(shù)相比存在明顯的不足之處，不過該技術(shù)的適應性相對較好，能夠更好地滿足城市復雜環(huán)境下的供水管線測量要求。

3.4.2 圖根測量技術(shù)要點

在應用GPS-RTK技術(shù)對供水管線進行圖根測量時，工作人員應選擇地勢相對較高單位制設置基準站，以避免GPS 信號的發(fā)送和接收受到干擾。在將基準站安裝完成后，測量人員應在WGS-84 坐標體系下對基準站坐標進行測算。實際操作中應選擇3 個以上的控制點進行聯(lián)測，且控制點應呈均勻分布特征，以便對測區(qū)坐標系的具體轉(zhuǎn)換參數(shù)進行準確的解算。當基準站設置完畢后，工作人員還應對已知控制點坐標加以校核，所選擇已知控制點應達到二級控制點以上的等級，且平面位置差應控制在5cm以內(nèi)。觀測前工作人員還應在手簿內(nèi)合理設置收斂值，其中垂直收斂值應控制在3cm 以內(nèi)，而水平收斂值則應控制在2cm 以內(nèi)。

在正式施測過程中，工作人員應選擇衛(wèi)星觀測條件較好的時間段開展觀測，衛(wèi)星高度角應達到15°以上，且可觀測衛(wèi)星數(shù)量應達到5 顆以上，而PDOP 值則應控制在6 以下。測量時利用三腳架進行天線的架設，且應確保氣泡在儀器居中位置。工作人員應對在同一參考站以及不同參考站條件下分別對同一測點進行兩次測量，且應確保測量數(shù)據(jù)的高程較差控制在3cm 以內(nèi)，而平面坐標較差則應控制在2cm 以內(nèi)。然后應對符合較差標準的數(shù)據(jù)取平均值，并將其作為最終觀測結(jié)果。當觀測數(shù)據(jù)較差較大時，應重新進行測量。如果在供水管線測量時采用的是GPS RTK 單基站測量方式，各測點均應在兩個不同時段分別進行獨立觀測，且兩個觀測時段之間應間隔1h 以上。在各觀測時段均應進行2-3 個測回的觀測，以便獲得固定解，收斂值應達到毫米級，而垂直以及平面精度則應分別控制在2cm-3cm 以內(nèi)。在測量實踐中，為準確獲得固定解，測量人員應在觀測數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定后再進行記錄，以提高測量效率和質(zhì)量。

3.5 供水管線圖編繪技術(shù)要點

在完成了供水管線的外業(yè)探測工作后，工作人員還應對探測數(shù)據(jù)進行內(nèi)業(yè)處理，并在相關探測數(shù)據(jù)的準確性和精度等檢查合格后編繪供水管線圖。在繪制供水管線圖時，工作人員應根據(jù)實際需要合理確定比例尺，準確確定成圖中的供水管線要素，科學編輯圖例，以保證成圖質(zhì)量。完成供水管線圖的編繪后應輸出管線點探測成果表和供水管線圖。在成圖編繪作業(yè)中應積極采用具有較高自動化以及信息化水平的數(shù)字成圖技術(shù)，其不僅能夠有效提高成圖編繪的效率，而且能夠減少人為因素對成圖質(zhì)量的影響，確保供水管線圖各點號均能夠準確反映實際情況。在供水管線中應詳細反映供水管線的位置、走向、布局、埋深以及連接關系等各項數(shù)據(jù)信息。在編制點線表文件時，工作人員應采用Excel 數(shù)據(jù)格式，并設置點sheet 表和線sheet表這兩個工作表。點sheet 表中應主要記錄供水管線點坐標數(shù)據(jù)，工作表應包括點號、設備名稱、橫縱坐標值、管線埋深、高程以及相關的全書信息等。而在線sheet 工作表中則應體現(xiàn)供水管線的主要連接關系，且表格中應包括供水管線的點號、類型、材質(zhì)、直徑、敷設類型以及相關權(quán)屬信息等內(nèi)容。

3.6 探測供水管線技術(shù)應用中的注意事項分析

在探測供水管線時，探測技術(shù)應用的有效性和合理性會受到作業(yè)環(huán)境條件、技術(shù)方法選擇的合理性、探測設備的質(zhì)量性能以及探測人員的技術(shù)水平和操作規(guī)范性等多種因素的影響。因此，在供水管線的探測工作中，工作人員應注意加強對測區(qū)環(huán)境的勘測，充分了解測區(qū)地面建筑分布、交通流量、地面平整度、供水管線以及與其存在平行或交叉關系的其他各類管線的分布特點以及周邊區(qū)域的電磁干擾情況等。同時探測人員應注意準確把握各項探測技術(shù)的適用條件、技術(shù)原理以及相關探測設備的具體量程、操作方法等。在正式施測前則應注意所制定的探測以及測量技術(shù)方案的合理性以及可行性，并要注意供水管線探測工作實施方案的經(jīng)濟性和進度計劃安排，以便高效、優(yōu)質(zhì)地完成供水管線探測工作。

結(jié)語：

在供水管線的探測工作中，探測人員應全面收集探測目標管線的各項資料信息，并通過現(xiàn)場勘測等方式加強對測區(qū)實際情況的了解，以便根據(jù)供水管線的具體埋深、材質(zhì)特點和測區(qū)環(huán)節(jié)條件等因素合理選擇供水管線探測技術(shù)方法，制定科學的供水管線探測技術(shù)方案。在對供水管線進行探測時，工作人員應嚴格遵守供水管線探測技術(shù)規(guī)范要求和操作規(guī)程，確保探測技術(shù)應用準確有效，以獲得更加全面、精準的供水管線空間位置以及狀態(tài)信息，從而為供水管線的管理維護提供可靠的參考依據(jù)，推動我國現(xiàn)代化城市建設的健康發(fā)展。