城市市政管網(wǎng)是事關(guān)城市安全的重要基礎(chǔ)和關(guān)鍵命脈。隨著我國城鎮(zhèn)化進程加快,我國供排水管網(wǎng)規(guī)模日益擴大,截至2021年底,總長度已突破380萬km。大量供排水管網(wǎng)在支撐城市生產(chǎn)、生活和生態(tài)正常運行、健康可持續(xù)發(fā)展的同時也面臨嚴峻的挑戰(zhàn),管網(wǎng)超齡服役老化失修現(xiàn)象嚴重,滲漏、腐蝕等病害隱患普遍,爆管、道路塌陷、積水內(nèi)澇等事件多發(fā)群發(fā),造成嚴重資源浪費、經(jīng)濟損失與人員傷亡。自2016年起,在“十三五”重點研發(fā)計劃“城市市政管網(wǎng)運行安全保障技術(shù)研究”項目支持下,針對管網(wǎng)安全保障,系統(tǒng)開展了市政管網(wǎng)的探測、檢測、監(jiān)測、評估、預(yù)警、運行管理、維護修復(fù)等研究工作。這期供排水管網(wǎng)運行安全的專題研究論文主要集中在對以下2個問題的論述:
(1)供排水管網(wǎng)安全事件形成機理。本問題主要針對供水管網(wǎng)在日常和災(zāi)害場景下的運行安全事件機理開展研究。在日常運行條件下,以供水管網(wǎng)大口徑管道爆管事件為對象,系統(tǒng)分析了爆管事件案例,采用靜動力分析方法模擬了管道從裂縫發(fā)展到管體破壞形成爆管的物理全過程。在災(zāi)害場景下,以近年來國內(nèi)頻發(fā)的寒潮為對象,系統(tǒng)分析了供水管網(wǎng)極端寒潮事件過程及災(zāi)害影響,結(jié)合近60年的氣象資料,以上海為例研究了最低溫度的重現(xiàn)期和超越概率,提出了寒潮特征指標和寒潮設(shè)防標準。
(2)供排水管網(wǎng)檢測監(jiān)測技術(shù)。針對供排水管網(wǎng)病害和道路塌陷問題,開展服役安全檢測監(jiān)測技術(shù)研究。建立了供水管網(wǎng)運行狀態(tài)、管道結(jié)構(gòu)和管網(wǎng)環(huán)境的全工況、全天候、全過程的全面監(jiān)測技術(shù),研發(fā)了埋地管道無線透傳感知網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及設(shè)備,提出了基于多源監(jiān)測數(shù)據(jù)融合力學(xué)模型與智能算法,建立了地下管網(wǎng)時變可靠度分析技術(shù)與預(yù)防性運維決策模型。針對排水管網(wǎng)管道整體結(jié)構(gòu)變形、內(nèi)表面破裂和管中異物侵入等問題,提出了一種雙重深度智能估計方法并重建管道病害三維點云。為提升道路塌陷防控能力,提出了一種地面-管道雷達協(xié)同探測技術(shù),可實現(xiàn)對管線周邊不同尺寸的空洞/含水空洞進行探測。
本期專題研究主要提供了供排水管網(wǎng)安全運行保障研究中的一些焦點問題的最新研究成果和一些實際例證,供各位讀者參考。