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供水管道45°斜穿地裂缝足尺模型试验研究

土木工程学报 2023年第5期56卷 102-111页

作者：刘聪乔建伟闫腾飞卢全中占洁伟彭建兵长安大学陕西西安710054 自然资源部地裂缝地质灾害重点实验室江苏南京210018 自然资源部陕西西安地裂缝与地面沉降野外科学观测研究站陕西西安710054 机械工业勘察设计研究院有限公司陕西西安710043 陕西省特殊岩土性质与处理重点实验室陕西西安710043

西安地裂缝是一种典型的城市地质灾害,对供水管道造成严重危害。以西安市球墨铸铁供水管道穿越地裂缝为工程背景,通过供水管道45°斜穿地裂缝足尺模型试验,研究地裂缝作用下供水管道的变性特征、结构应力与土压力变化规律。试验结果表明... 详细信息

西安地裂缝是一种典型的城市地质灾害,对供水管道造成严重危害。以西安市球墨铸铁供水管道穿越地裂缝为工程背景,通过供水管道45°斜穿地裂缝足尺模型试验,研究地裂缝作用下供水管道的变性特征、结构应力与土压力变化规律。试验结果表明,在地裂缝作用下,上盘管道产生差异沉降,远离地裂缝管道末端沉降量最大,上盘管道顶部和底部部分区域形成脱离区或脱空区。管道表现出复杂的伸臂梁受力模式,竖向上上盘管道产生“上凸下凹”的弯曲变形,顶部形成受拉区,底部形成受压区;下盘管道产生“上凹下凸”的弯曲变形,导致其顶部形成受压区,底部形成受拉区;水平方向上,地裂缝与管道锐角侧形成受拉区,钝角侧形成受压区。管道柔性T型接口可一定程度调节管道两侧差异沉降,且在管道接口处轴向应力最大。基于模型试验结果,提出地裂缝发育区管道建设应合理规划线路、浅埋或架空布设、采用柔性接口并增加接口强度和刚度、布设监测装置的工程措施。

关键词：供水管道地裂缝柔性接口球墨铸铁模型试验工程措施

供水管道水平定向钻穿越航道关键技术研究——以闽江水平定向钻穿越工程为例

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安全与环境工程 2023年第1期30卷 46-55页

作者：焦广宇陈杨曹良闫雪峰马保松中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 苏州科艺油气工程设备服务公司江苏苏州215000 中山大学土木工程学院广东珠海510275

为解决福州市琅岐岛供水不足问题而建设的塘坂引水工程琅岐支线(马尾段)供水管道,横跨穿越闽江航道,该管道内径为1 200 mm,长度为1 934 m,管材采用Q345B钢管。为减少该工程施工对现有地面设施的破坏并保证闽江主航路畅通,采用水平定向... 详细信息

为解决福州市琅岐岛供水不足问题而建设的塘坂引水工程琅岐支线(马尾段)供水管道,横跨穿越闽江航道,该管道内径为1 200 mm,长度为1 934 m,管材采用Q345B钢管。为减少该工程施工对现有地面设施的破坏并保证闽江主航路畅通,采用水平定向钻穿越施工法进行施工。本工程穿越地层为岩石与淤泥质黏土软硬交替地层,采用我国自主研发的新型2 000 t级电驱动水平定向钻机,应用新型的KY-100水平定向钻磁靶导向定位系统,并采用国际先进的双钻机对接穿越施工工艺,确保工程顺利实施;同时为了克服该工程穿越地层复杂、人工磁场铺设困难、穿越距离长、入出土点易冒浆等一系列工程技术难题,采取了双层套管、壁钩打捞及套洗钻具解卡等技术手段对钻杆弯曲、断裂等孔内事故进行了处理,提高了施工工效,减小了定向钻施工对地面设施和环境的影响。该相关技术经验可为类似工程的安全施工提供数据和技术支撑。

关键词：供水管道软硬交替地层水平定向钻穿越航道磁靶导向定位系统闽江穿越工程

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供水管道中金属污染物富集与释放研究进展

中国给水排水 2022年第2期38卷 21-29页

作者：何楠郭浩刘菁褚献献贾世超田一梅天津大学环境科学与工程学院天津300350 自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所天津300192

在一系列物理、化学和生物作用下,金属管道腐蚀产生金属污染物,同时出厂水中的微量金属污染物在管网输配中可能沉积到管壁。当管道水的环境条件发生变化时,金属污染物则从沉积物中直接释放或随其他金属氧化物一同释放至水中,对饮水安全... 详细信息

在一系列物理、化学和生物作用下,金属管道腐蚀产生金属污染物,同时出厂水中的微量金属污染物在管网输配中可能沉积到管壁。当管道水的环境条件发生变化时,金属污染物则从沉积物中直接释放或随其他金属氧化物一同释放至水中,对饮水安全构成潜在危害。归纳了管道腐蚀沉积物中金属污染物在沿程及管壁方向上的分布及存在形式等特征,阐述了水质、水力、微生物和消毒剂对金属污染物富集与释放过程的影响,梳理了沉积物富集与释放金属污染物的机理;最后基于研究现状展望未来的研究方向,以期为保障饮水安全、完善相关研究提供参考和帮助。

关键词：供水管道腐蚀沉积物金属污染物

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供水管道球形检测器超声波定位技术研究

吉林大学学报(工学版) 2022年

作者：李云飞汪炜昊付明张飞周扬清华大学合肥公共安全研究院灾害环境人员安全安徽省重点实验室清华大学工程物理系

针对自主研发的球形检测器在供水管道中的定位需求，提出一种基于超声波定位技术的供水管道球形检测器定位方法，采用圆弧形压电陶瓷与球形检测器金属球壳本体相结合的方式，设计了一种圆弧形复合超声波振子，并基于压电方程，对其振动... 详细信息

针对自主研发的球形检测器在供水管道中的定位需求，提出一种基于超声波定位技术的供水管道球形检测器定位方法，采用圆弧形压电陶瓷与球形检测器金属球壳本体相结合的方式，设计了一种圆弧形复合超声波振子，并基于压电方程，对其振动特性和机电能量转化效率进行理论和仿真分析，得出主要振型和最优工作频率。研究基于大功率场效应管和中高频变压器相组合的超声波发射电路，并进行发射电路与圆弧形复合超声波振子之间阻抗匹配设计，实现最优的超声波能量转换驱动效率。基于小波变换包络检测方法的超声波信号检测技术，结合包络峰值检测法确定主波峰的过零检测方法，计算得出超声波信号传输的精确时间。基于上述技术实现了球形检测器定位系统，经测试，100米管道长度静态测距定位精度为2%左右，动态定位距离达到170米，且与惯导数据计算距离之间误差不超过6%，符合球形检测器在供水管道中的实时定位需求。

关键词：检测技术供水管道球形检测器超声波定位复合超声波振子阻抗匹配包络检测

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供水管道焊缝的超声红外热像检测技术研究

激光杂志 2022年第9期43卷 203-207页

作者：方立友姚晓峰无锡太湖学院江苏无锡214064

超声红外热像检测技术可以对供水管道焊缝质量实施精准评判,明确焊缝类型与位置,保证水管的正常使用。为此提出供水管道焊缝的超声红外热像检测技术研究。通过分析超声红外热像检测机理,推算特定检测条件下焊缝缺陷检出概率与检测报警概... 详细信息

超声红外热像检测技术可以对供水管道焊缝质量实施精准评判,明确焊缝类型与位置,保证水管的正常使用。为此提出供水管道焊缝的超声红外热像检测技术研究。通过分析超声红外热像检测机理,推算特定检测条件下焊缝缺陷检出概率与检测报警概率,明确检测条件选择范围;使用有限元数值计算方式,分析脉冲超声波在缺陷处激发的热源所引发的瞬态温度场;运用超声换能器和DSP处理芯片,构建超声红外热像检测系统,依据焊缝图像内的分离程度,获得识别性能良好的SVM决策树,将该方法引入超声红外热像检测系统内,完成供水管道焊缝缺陷检测。实验仿真结果表明,超声红外热像检测技术能够有效观察到焊缝缺陷位置在超声激发时的温度变化情况,当k值是9试件激励时间为0.04 s,出现峰值,表面温度为25.4℃,检测缺陷位置精度高达99%,实现供水管道焊缝的高精度、高速率无损检测。

关键词：供水管道焊缝缺陷超声红外热像技术无损检测

东北地区城市供水管网分类地震易损性初步研究

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自然灾害学报 2023年第5期32卷 80-89页

作者：代鑫郭恩栋吴厚礼王晓娜中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

供水管网是城市生命线工程的重要组成部分,大区域城市供水管网地震灾害风险评估是进行区域地震灾害风险区划及对策制定的重要基础性工作之一。目前,国内学者针对我国供水管网给出了不同材质管道的地震易损性模型,但尚未对不同区域城市... 详细信息

供水管网是城市生命线工程的重要组成部分,大区域城市供水管网地震灾害风险评估是进行区域地震灾害风险区划及对策制定的重要基础性工作之一。目前,国内学者针对我国供水管网给出了不同材质管道的地震易损性模型,但尚未对不同区域城市的供水管网整体进行分区分类的地震易损性研究,限制了大区域供水管网地震灾害风险评估工作的顺利实施。基于这一研究现状,利用东北地区部分城市管网结构组成及规模基础资料,结合不同材质管道的地震易损性,对东北地区城市管网综合抗震能力进行分类,建立了5个不同抗震能力类别城市供水管网的地震易损性模型,为缺少基础数据支持城市的供水管网地震灾害风险评估提供了参考地震易损性模型。

关键词：供水管道供水管网城市分类易损性

供水管道漏损病害的探地雷达时频特征及智能解译研究

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供水管道漏损病害的探地雷达时频特征及智能解译研究

作者：叶子豪浙江大学

学位级别：硕士

随着城市供水管道的老化,我国供水管网的漏损问题日益严重。作为一种高效、无损的检测方法,探地雷达通常被用于漏损检测定位。然而,雷达图像的诊断分析主要依赖于人的主观经验,这将增加不确定性并限制检测效率。目前对不同工况环境下的... 详细信息

随着城市供水管道的老化,我国供水管网的漏损问题日益严重。作为一种高效、无损的检测方法,探地雷达通常被用于漏损检测定位。然而,雷达图像的诊断分析主要依赖于人的主观经验,这将增加不确定性并限制检测效率。目前对不同工况环境下的漏损特征也尚不明确,针对这些问题,本文较系统地开展了基于探地雷达管道漏损时频特征以及智能解译研究,主要研究内容如下:（1）漏损特征分析。在实际运行管道的基础上延伸出一根DN150的球墨铸铁管用以场地试验,分别以原土、海砂、碎石三种材料作为覆土介质,找寻漏损前后的图像异常,总结各种覆土条件下的漏损特征并对量化后的特征进行排序。（2）DBSCAN测线聚类。针对多道相邻测线的漏损识别,提出一种基于异常检测思路的漏损识别方法,并将其应用于某漏损实训基地的漏损检测中。该方法首先借助数理统计方法、随机Hough变换、傅里叶变换提取雷达剖面中的时域、频域特征,将复杂的图像剖面简化为离散的特征点,然后根据特征值间的距离进行聚类分析,最后按先验经验对每个聚类簇进行类别划分。（3）CNN漏损识别。针对单条测线的漏损识别,提出一种基于小波变换-CNN的漏损识别方法,并将其应用于某大型钢铁厂中进行实地检测。该方法首先借助小波变换将Ascan波形转变为时频尺度图,然后将其输入到Res Net50模型进行预测,最后以不同颜色透明叠加到B-scan剖面的方式将识别结果可视化成像。本文研究发现:（1）在原土和碎石介质中,速度参数是更为重要的分类指标,漏损前后电磁波传播速度相差较大。在海砂工况,能量参数是更为重要的分类指标,在能量分布上差异较大。（2）不同环境工况下的漏损特征有所不同,但均在漏损处出现有别于其余测线的异常反射信号,根据DBSCAN聚类的方法可以实现对多条平行测线进行异常检测,能够有效地将漏损数据与正常数据区分,且选用特征重要性排序靠前的特征值聚类效果更佳。（3）基于小波变换-CNN神经网络的漏损识别方法具有较高的识别准确率,经模型验证,在测试集中的准确率达到91.3%。

关键词：探地雷达供水管道漏损检测时频特征智能解译

供水管道中球墨铸铁和304不锈钢的电偶腐蚀特性

同方学位论文库评论

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中国给水排水 2019年第17期35卷 37-42页

作者：张海亚刘迪波李舒阳赵律童张晓健汪隽陈超清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100084 清华苏州环境创新研究院江苏苏州215163

以常用的供水管材球墨铸铁和304不锈钢为试验材料,采用电化学自腐蚀试验和电偶腐蚀试验研究了这两种金属偶接的电偶腐蚀行为,并探讨了阴离子浓度、阴阳极面积比对电偶腐蚀效应的影响。结果表明,球墨铸铁和304不锈钢偶接过程中,球墨铸铁... 详细信息

以常用的供水管材球墨铸铁和304不锈钢为试验材料,采用电化学自腐蚀试验和电偶腐蚀试验研究了这两种金属偶接的电偶腐蚀行为,并探讨了阴离子浓度、阴阳极面积比对电偶腐蚀效应的影响。结果表明,球墨铸铁和304不锈钢偶接过程中,球墨铸铁的自腐蚀电位比304不锈钢的要低,当两者偶合后,球墨铸铁作为阳极腐蚀被加剧,而304不锈钢作为阴极受到保护而腐蚀减缓。电偶电位随Cl^-浓度的增大而显著降低,但SO4^2-浓度的增大对其影响不大;电偶电流密度与Cl^-和SO4^2-浓度均呈线性正相关关系。随着阴阳极面积比的增大,电偶电位呈对数增长趋势,而电偶电流密度呈线性增长趋势。

关键词：供水管道电偶腐蚀球墨铸铁 304不锈钢

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基于迭代递推的供水管道多泄漏点声定位方法

振动与冲击 2020年第14期39卷 1-8页

作者：焦敬品任玉宝吴斌何存富北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124

针对多泄漏点产生的声发射信号及环境噪声对供水管道泄漏定位的影响,进行供水管道多泄漏点声定位方法研究。发展了一种基于迭代递推的供水管道多泄漏点声定位方法,研究迭代递推中品质因数阈值、信噪比阈值、相位偏移量的寻优区间和泄漏... 详细信息

针对多泄漏点产生的声发射信号及环境噪声对供水管道泄漏定位的影响,进行供水管道多泄漏点声定位方法研究。发展了一种基于迭代递推的供水管道多泄漏点声定位方法,研究迭代递推中品质因数阈值、信噪比阈值、相位偏移量的寻优区间和泄漏相关时频点的判定阈值等参数选择对泄漏定位效果的影响,并优选出适合的参数值。在此基础上,进行供水管道多漏点检测实验;结果表明,该方法可以实现管道上多个泄漏检测和定位,且定位误差小于1 m。研究工作为实际供水管道多泄漏点检测及定位提供了可行的解决方案。

关键词：供水管道声学检测迭代递推多泄漏点定位