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浅谈市政给排水管道渗漏的原因与防治

城镇供水 2024年第2期 44-47页

作者：李苏仲五冶集团上海有限公司江苏南通226600

市政给排水管道是市政工程的重要组成部分,也是城市建设不可或缺的重要基础设施。给排水管道渗漏不仅会导致水资源浪费,还会造成土体流失,甚至引发地面塌陷。本文主要对给排水管道渗漏的原因进行了分析,并从预防措施、检测手段、处理方... 详细信息

市政给排水管道是市政工程的重要组成部分,也是城市建设不可或缺的重要基础设施。给排水管道渗漏不仅会导致水资源浪费,还会造成土体流失,甚至引发地面塌陷。本文主要对给排水管道渗漏的原因进行了分析,并从预防措施、检测手段、处理方法三个方面对管道渗漏的防治方法进行了探讨。

关键词：市政给排水管道渗漏渗漏防治

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管道渗漏区探地雷达响应特征分析

水电能源科学 2023年第3期41卷 124-127页

作者：徐磊吴海波安徽理工大学地球与环境学院安徽准南232001 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) 安徽合肥232000

探地雷达在供水管道渗漏区探测方面具有广阔的应用前景。为增强渗漏区探地雷达响应特征的认识,提高渗漏区定位精度,基于时域有限差分法,模拟金属管道底部渗漏的探地雷达响应特征,并提取“三瞬”地震属性进行分析。结果表明,渗漏区上边... 详细信息

探地雷达在供水管道渗漏区探测方面具有广阔的应用前景。为增强渗漏区探地雷达响应特征的认识,提高渗漏区定位精度,基于时域有限差分法,模拟金属管道底部渗漏的探地雷达响应特征,并提取“三瞬”地震属性进行分析。结果表明,渗漏区上边界信号易识别,内部信号存在多次反射和震荡现象;渗漏区瞬时振幅属性与原始剖面反映效果相似,瞬时相位属性同相轴错断明显,瞬时频率属性明显衰减;瞬时相位属性和瞬时频率属性对渗漏区的存在及微弱信号反映效果较好,故渗漏区瞬时属性分析时优选瞬时相位属性和瞬时频率属性。结果可为探地雷达管道渗漏区探测图像解译和实际工程应用提供参考。

关键词：管道渗漏探地雷达数值模拟瞬时属性

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上海浅部砂层管道渗漏引发塌陷的数值模拟

地下空间与工程学报 2021年第6期17卷 1980-1987页

作者：蔡剑韬付栋李婧铭戴轩上海市地矿工程勘察(集团)有限公司上海200072 中国民航大学交通科学与工程学院天津300300

为了揭示上海市浅部砂层中因管道渗漏引发地面塌陷灾害的发展过程,采用离散元和计算流体力学(DEM-CFD)耦合的方法,对不同地下水位、不同地层中的管道发生渗漏后引发地层变形规律及水土流失规律进行研究。研究结果表明;富水粉砂层管道渗... 详细信息

为了揭示上海市浅部砂层中因管道渗漏引发地面塌陷灾害的发展过程,采用离散元和计算流体力学(DEM-CFD)耦合的方法,对不同地下水位、不同地层中的管道发生渗漏后引发地层变形规律及水土流失规律进行研究。研究结果表明;富水粉砂层管道渗漏过程中,土体从漏点开始逐步流失,地层变形逐步向地表发展;管道渗漏过程中,地表沉降主要受影响范围为2~3倍漏点埋深;漏水流量经历快速增加进而趋于稳定的过程中,土体损失率随着渗漏时间线性发展;低地下水位时渗漏引发的地层位移发展要显著慢于高地下水位的情况;渗漏发生时,控制地下水位、改良土体性质是控制渗漏引发变形的重要手段。研究成果对管道渗漏引发地面塌陷灾害的预测预防具有一定参考意义。

关键词：离散元模拟 DEM-CFD 管道渗漏地面塌陷

管道渗漏诱发的上海砂质粉土地层渗蚀灾害细观机制研究

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管道渗漏诱发的上海砂质粉土地层渗蚀灾害细观机制研究

作者：彭一飞上海大学

学位级别：硕士

埋置在地下的排水管线随着使用年限的增加以及在外部荷载的作用下,逐渐出现了老化、破损等情况。上海地处东南沿海,雨水充沛,地下水位较高,在地下水作用下土体出现侵蚀或迁移,最终通过排水管道破损口排出。随着时间推移,排水管道周边形... 详细信息

埋置在地下的排水管线随着使用年限的增加以及在外部荷载的作用下,逐渐出现了老化、破损等情况。上海地处东南沿海,雨水充沛,地下水位较高,在地下水作用下土体出现侵蚀或迁移,最终通过排水管道破损口排出。随着时间推移,排水管道周边形成空洞,一旦超过极限承载力便会发生坍塌,对人民的生命财产造成巨大的损失,因此针对上海地区管道渗漏造成的土体渗蚀问题开展研究显得十分迫切。由于土体的渗蚀过程很难在现场试验及室内试验中进行观测,同时这一过程中涉及到水与土相互作用,因此本文借助PFC-Fluent联合计算方法对上海砂质粉土层中管道渗漏侵蚀的细观机理开展研究,主要工作内容及成果如下:(1)利用PFC建立土体模型,Fluent建立流场,通过PFC内置CFD模块实现两者的耦合计算,使用该方法建立了砂质粉土层的管道渗漏模型,将模拟结果与试验结果进行对比,验证了模型的正确性。通过分析地层沉降规律、地层损失规律、细颗粒运动轨迹、细颗粒流失数量以及地层孔隙率变化情况,从细观尺度研究细颗粒粒径、破损口尺寸、地下水位以及管道埋深等因素对管道渗漏引发土体渗蚀灾害的影响。(2)分析模拟结果发现砂质粉土层中管道发生渗漏时,细颗粒在水流作用下沿骨架颗粒孔隙进行迁移。如果破损口宽度为一倍骨架颗粒粒径时,骨架颗粒堵塞破损口,而细颗粒仍能被冲刷进管道,这时主要体现为管道内部细粒淤积,对地表沉降影响较小;当破损口宽度大于一倍骨架颗粒粒径时,骨架颗粒被冲入管道,最终造成显著的地表沉降,因此抑制破损口的扩大对于管道渗漏的治理十分重要。地下水位越高土体流失越严重,细颗粒的迁移现象也更为明显,在地下水位较高的季节,由土体渗蚀引发的地表沉降和管道淤积现象更为显著。管道埋深越小地表沉降越大,因此浅埋管道渗漏的影响更大。(3)上海市北部地区砂质粉土往往还上覆粉质黏土层,因此本文对这一类地层情况进行了模拟。模拟结果表明砂质粉土上覆粉质黏土地层中沉降槽两侧较为陡峭,上覆黏土层出现了张拉裂缝,这与砂质粉土层的沉降槽存在较大差别。并且由于上覆黏土具有一定的“自稳”能力,因此该地层的地表沉降值小于无上覆黏土的砂质粉土层。(4)分析了破损口尺寸、地下水位以及黏土层厚度等因素对砂质粉土上覆粉质黏土地层中管道渗漏引发土体渗蚀灾害的影响。破损口宽度越大,渗蚀现象越明显,骨架颗粒的流失是造成地表沉降的主要因素;地下水位越高,细颗粒流失越严重,渗漏过程中土体密实度降低且渗透性增强,地下水的冲蚀作用更加明显;由于黏土具有一定的“自稳”能力,所以黏土层越厚地表最终沉降值以及破坏范围越小,当粉质黏土塌落至破损口附近时会造成破损口的淤堵,抑制管道渗漏的发展。

关键词： PFC-Fluent联合计算管道渗漏土体渗蚀细观机理地表沉降地层损失

城市地区管道渗漏引发地面塌陷成灾机理的CFD-DEM联合计算模拟分析

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土木与环境工程学报（中英文） 2021年第2期43卷 60-67页

作者：王越林陆烨上海大学土木工程系上海200444

近年来,城市地区地面沉降和塌方事故频繁发生,管道渗漏是导致此类事故的主要因素之一。当管道破裂时,管道内流体为重力流,管道周围土体会被冲蚀进管道,最终导致沉降或地面塌陷。为探讨管道渗漏时土体在水流作用下的迁移过程,基于计算流... 详细信息

近年来,城市地区地面沉降和塌方事故频繁发生,管道渗漏是导致此类事故的主要因素之一。当管道破裂时,管道内流体为重力流,管道周围土体会被冲蚀进管道,最终导致沉降或地面塌陷。为探讨管道渗漏时土体在水流作用下的迁移过程,基于计算流体动力学(CFD)和离散元(DEM)理论,提出一种Fluent和PFC联合计算数值模拟方法。采用颗粒流程序(PFC3D)对地层进行建模,用ANASYS中的FLUENT模块计算地下水流场并导入PFC3D,进行联合计算。采用此流固耦合方法,针对上海北部地区地层情况,即上部1.5 m厚黏性土层、下部2.5 m厚砂性土层进行数值建模,研究地下管道裂缝尺寸和地下管道裂缝位置对管道渗漏引发的地下空洞区发展及地面塌陷的影响。数值模拟结果表明:裂缝尺寸越大,土体流失量越大,砂性地层内土体扰动区域范围越广,由于上部黏性土层的存在,地表沉降值不大;土体扰动区域范围以裂缝位置为起点不断扩展,越往上部延伸,扰动区域范围越大,且扰动区域范围远远大于空洞区范围。

关键词：离散元地面塌陷地面沉降管道渗漏数值模拟

基于FBG的管道渗漏监测可行性及其影响因素试验研究

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防灾减灾工程学报 2019年第5期39卷 715-723页

作者：孙梦雅施斌段新春冯晨曦周谷宇魏广庆南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023 苏州南智传感科技有限公司江苏苏州215123

针对目前多种光纤感测技术应用于管道渗漏监测中的不足,利用蒸发式湿度测量原理,提出了一种基于FBG技术的管道渗漏监测方法,并设计了试验对其可行性及影响因素进行探究。结果表明:该方法在湿度约为80%RH的环境中能测出1.84℃的渗漏稳定... 详细信息

针对目前多种光纤感测技术应用于管道渗漏监测中的不足,利用蒸发式湿度测量原理,提出了一种基于FBG技术的管道渗漏监测方法,并设计了试验对其可行性及影响因素进行探究。结果表明:该方法在湿度约为80%RH的环境中能测出1.84℃的渗漏稳定温差,具有良好的可行性;此外,风速、水温两个因素会对稳定温差产生影响,渗漏量这一因素不影响稳定温差,仅影响温差响应的等待时长,该方法在风速较大、水温较低的环境因素下具有更加良好的渗漏监测效果。

关键词：管道渗漏 FBG 监测可行性影响因素地下综合管廊

女性学术职业国际化研究——基于“管道渗漏”理论视域

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大学教育科学 2015年第2期2卷 72-78页

作者：曾晓青李碧虹湖南大学教育科学研究院

本文以管道渗漏理论为基础,通过问卷调查、数据分析,从本土国际化、跨境交流国际化和参与意识国际化三个维度对女性学术职业国际化状况进行考察。研究发现:女性的本土科研国际化、跨境科研国际化程度比男性低,但女性本土教学国际化的参... 详细信息

本文以管道渗漏理论为基础,通过问卷调查、数据分析,从本土国际化、跨境交流国际化和参与意识国际化三个维度对女性学术职业国际化状况进行考察。研究发现:女性的本土科研国际化、跨境科研国际化程度比男性低,但女性本土教学国际化的参与多于男性,并且国际化参与意识较男性更强。女性更容易从学术职业国际化管道中渗漏出去的原因,主要是由于职业生涯初期缺乏接受必要的指导、母亲社会责任以及难于权衡好家庭和职业的矛盾关系、学术职业国际化和女性自身的特性、学术体制内的因素导致的。提高女性学术职业国际化程度,是争取女性在学术世界话语权的重要内容,也是高等教育国际化的题中应有之义。

关键词：女性管道渗漏学术职业学术职业国际化

地球物理方法在含油工业污水管道渗漏探测中的应用

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地球物理学进展 2007年第1期22卷 279-282页

作者：郭秀军孟庆生王基成贾永刚郭健中国海洋大学青岛266003 齐鲁石化股份有限公司淄博255408

基于含油污水管道渗漏形成土壤污染区的物性改变,利用高密度电阻率法、自然电位法、探地雷达的方法对污染区进行了探测,试图通过污染区的分布特征确定渗漏点的存在.基于异常区布设的钻孔取样分析资料显示,含油污水的侵入会引起地下粘土... 详细信息

基于含油污水管道渗漏形成土壤污染区的物性改变,利用高密度电阻率法、自然电位法、探地雷达的方法对污染区进行了探测,试图通过污染区的分布特征确定渗漏点的存在.基于异常区布设的钻孔取样分析资料显示,含油污水的侵入会引起地下粘土层的电阻率增高,随着侵入量的增大电阻率越大,相应的探测电剖面异常区表现为高阻特征;相应位置的自然电位曲线显示低电位特征,探地雷达图像则表现为低频,高幅的特征.基于异常区的分布特征可以确定渗漏点的分布位置.研究结果证实了地球物理方法对此类工业污水污染区探测的可行性.

关键词：管道渗漏土壤污染地球物理方法污染区探测

城市排水管道渗漏探地雷达正演模拟及信号处理研究

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城市排水管道渗漏探地雷达正演模拟及信号处理研究

作者：李玉西华大学

学位级别：硕士

城市地下排水管道渗漏带来严重的安全隐患,探地雷达因其独特的无损、非接触、高效、分辨率高等检测特点,在地下管线渗漏方面具有光明的应用前景,但是目前相关研究成果还比较少,尚未形成系统的探地雷达图谱解译体系。同时,信号处理也是... 详细信息

城市地下排水管道渗漏带来严重的安全隐患,探地雷达因其独特的无损、非接触、高效、分辨率高等检测特点,在地下管线渗漏方面具有光明的应用前景,但是目前相关研究成果还比较少,尚未形成系统的探地雷达图谱解译体系。同时,信号处理也是探地雷达领域一个经久不衰的研究方向。因此,本文基于理论研究、物理模型试验、正演模拟等方法,对地下UPVC管道未渗漏和渗漏的探地雷达图谱特征以及探地雷达信号去噪方法进行了研究。主要研究内容及成果如下:(1)利用探地雷达对建立的UPVC管道未渗漏及渗漏两种工况进行了物理模型试验研究,从二维和三维的角度对探地雷达图谱特征进行了总结分析。研究表明:当测线垂直于管道时,回波呈双曲线;当测线平行于管道时,回波呈直线。渗漏发生后,回波图像有震荡信号出现,通过三维图像能识别管道走向及初步判断渗漏发生的位置。(2)编写了基于单轴各向异性完全匹配层吸收边界的探地雷达三维时域有限差分法正演模拟程序,并对建立的管道未渗漏及渗漏两种模型进行了模拟。研究表明:三维正演模拟得到的结果与物理模型试验基本一致。(3)提出了一种改进小波阈值方法并将其与硬阈值去噪方法、软阈值去噪方法通过设计的仿真去噪试验进行了对比。研究表明:改进小波阈值去噪后的信号波形与原始信号波形最为相似,信噪比比硬阈值方法、软阈值方法分别提升了约11.66%、11.27%,均方根误差比硬阈值方法、软阈值方法分别降低了约20.16%、19.61%。(4)将改进后的阈值去噪方法与自适应噪声完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN))方法相结合,通过探地雷达仿真数据和实测数据对CEEMDAN去噪算法、硬阈值去噪算法、软阈值去噪算法以及CEEMDAN-改进小波阈值去噪算法的去噪效果进行了主观和客观的分析评价。研究表明:联合算法对仿真数据的去噪效果优于其余几种算法。使用联合算法对实测信号去噪后的峰值信噪比为46.6592d B,相比于CEEMDAN去噪算法、硬阈值去噪算法、软阈值去噪算法分别提升了约35.56%、15.70%、13.24%。(5)基于联合算法去噪处理和前文总结的探地雷达图谱特征,使用探地雷达对西华大学排水管网的渗漏情况进行了检测。研究表明:联合算法应用于探地雷达检测工程实际的效果不错,同时,本文总结的探地雷达图谱特征是正确有效的。

关键词：管道渗漏探地雷达模型试验三维正演模拟信号处理