第十一章给水排水管道系统的技术管理和维护

2为了维持管网的正常工作，保证安全供水，必须做好日常的管网养护管理工作，内容包括：•建立技术档案；•检漏和修漏；•水管清垢和防腐蚀；•用户接管的安装、清洗和防冰冻；•管网事故抢修；•检修阀门、消火栓、流量计和水表等。3第一节给水排水管道系统档案管理一、给水排水管道系统技术资料管理管理现有给水排水管道系统平面图，图上标明泵站、管线、阀门、消火栓等的位置和尺寸。大中城市的管道系统可以按照每一条街道一张图纸列卷归档。4第一节给水排水管道系统档案管理给水排水管道系统管理所需要的技术资料有：•管线图，表明管线的直径、位置、埋深以及阀门、消火栓等的布置，用户接管的直径和位置等。•管线过河、过铁路和公路的构造详图；•阀门和消火栓记录卡，包括安装年月、地点、口径、型号、检修记录等。•竣工记录和竣工图。5竣工图管线埋在地下，施工完毕覆土后难以看到，因此应及时绘制竣工图，将施工中的修改部分随时在设计图纸中订正。竣工图应在沟管回填土以前绘制，图中标明给水管线位置、管径、埋管深度、承插口方向、配件形式和尺寸、阀门形式和位置、其它有关管线(例如排水管线)的直径和埋深等。竣工图上的管线和配件位置可用搭角线表示，注明管线上某一点或某一配件到某一目标的距离，便于及时进行养护检修。6第一节给水排水管道系统档案管理二、给水排水管网地理信息系统地理信息系统(GeographicInformationSystem简称GIS)。给水排水管网地理信息系统的功能体现在：1）实现管网系统档案的数字化管理，建立管网系统中央数据库。2）有效、生动地定位管道、阀门、水表等管网组件。3）为管网系统规划、改建、扩建提供图纸及数据依据。4）为管网施工提供图纸依据。5）科学高效地进行爆管抢修等事故处理。6）供管网优化规划设计、实时运行模拟、状态参数校核、管网系统优化调度等技术性功能的软件接口。7管网水压和流量测定测定管网的水压，应在有代表性的测压点进行。测压点的选定既要能真实反映水压情况，又要均匀合理布局，使每一测压点能代表附近地区的水压情况。测压点以设在大中口径的干管线上为主，不宜设在进户支管上或有大量用水的用户附近。测压时可将压力表安装在消火栓或给水龙头上，定时记录水压。8管网水压测定测定水压，有助于了解管网的工作情况和薄弱环节。根据测定的水压资料，按0.5—1.0m的水压差，在管网平面图上绘出等水压线，由此反映各条管线的负荷。整个管网的水压线最好均匀分布，如某一地区的水压线过密，表示该处管网的负荷过大，因而指出所用的管径偏小。由等水压线标高减去地面标高，得出各点的自由水压，即可绘出等自由水压线图，据此可了解管网内是否存在低水压区。9管网流量测定测定时将毕托管插入待测水管的测流孔内。毕托管有两个管嘴，一个对着水流，另一个背着水流，由此产生的压差h可在U形压差计中读出。10管网流量测定11管网流量测定水管断面内任一测点的流速h81.1h8.921224.1866.0v224.1866.0ks/81m.9gkL/kg224.1L/kgmhs/m21211任一测点的流速：代入上式得水管断面内，再将值为设。—重力加速度，——比托管系数；—；—水的密度，—的溶液；密度为，通常用四氯化碳配成，—压差计中的液体密度—；—压差计读数，—；的流速，—水管断面内任一测点—vghkv12管网流量测定实测时，须先测定水管的实际内径，然后将该管径分成上下等距离的10个测点(包括圆心共11个测点)，用毕托管测定各测点的流速。因圆管断面各测点的流速为不均匀分布，可取各测点流速的平均值Va，再乘以水管断面积即得流量。用毕托管测流量的误差一般为3％—5％。13管网流量测定例题直径700mm水管的11个测点的测定结果如下表，求该管流量。14管网流量测定例题h/659ms/183m.0477.07.0785.0vD4Qs/477m.0119.281.1nh81.1v332a2a流量等于：平均流速为：15第二节给水管道的防腐与维修金属管道与水或潮湿土壤接触后，因化学作用或电化学作用产生的腐蚀而遭到损坏。按照腐蚀过程的机理，可分为没有电流产生的化学腐蚀，以及形成原电池而产生电流的电化学腐蚀(氧化还原反应)。给水管网在水中和土壤中的腐蚀，以及流散电流引起的腐蚀，都是电化学腐蚀。16影响电化学腐蚀的因素钢管和铸铁管氧化时，管壁表面可生成氧化膜，腐蚀速度因氧化膜的作用而越来越慢，有时甚至可保护金属不再进一步腐蚀，但是氧化膜必须完全覆盖管壁，并且附着牢固、没有透水微孔的条件下，才能起保护作用。水中溶解氧可引起金属腐蚀，一般情况下，水中含氧越多，腐蚀越严重，但对钢管来说，此时在内壁产生保护膜的可能性越大，因而可减轻腐蚀。水的pH值明显影响金属管的腐蚀速度，pH值越低腐蚀越快，中等pH值时不影响腐蚀速度，pH值高时因金属管表面形成保护膜，腐蚀速度减慢。水的含盐量对腐蚀的影响是，含盐量越高则腐蚀加快。流速和腐蚀速度的关系是，流速越大，腐蚀越快。17防止给水管腐蚀的方法采用非金属管材，如预应力或自应力钢筋混凝土管、玻璃钢管、塑料管等。在金属管表面上涂油漆、水泥砂浆、沥青等，以防止金属和水相接触而产生腐蚀。阴极保护。根据腐蚀电池的原理，两个电极中只有阳极金属发生腐蚀，所以阴极保护的原理就是使金属管成为阴极，以防止腐蚀。18牺牲阳极的阴极保护法使用消耗性的阳极材料，如铝、镁、锌等，隔一定距离用导线连接到管线(阴极)上，在土壤中形成电路，结果是阳极腐蚀，管线得到保护。19通入直流电的阴极保护法埋在管线附近的废铁和直流电源的阳极连接，电源的阴极接到管线上，因此可防腐蚀。在土壤电阻率高(约2500欧姆•cm)或金属管外露时使用较宜。20维修——检漏检漏是管线管理部门的一项日常工作。减少漏水量既可降低给水成本，也等于新辟水源，经济意义是很大的。水管损坏引起漏水的原因：•因水管质量差或使用期长而破损；•由于管线接头不密实或基础不平整引起的损坏；•因使用不当例如阀门关闭过快产生水锤以致破坏管线；•因阀门锈蚀、阀门磨损或污物嵌住无法关紧等。21检漏方法实地观察法•是从地面上观察漏水迹象，如排水窨井中有清水流出，局部路面发现下沉，路面积雪局部融化，晴天出现湿润的路面等，本法简单易行，但较粗略。22检漏方法听漏法听漏法使用最久，听漏工作一般在深夜进行，以免受到车辆行驶和其他杂声的干扰。•听漏棒，使用时棒一端放在水表、阀门或消火栓上，即可从棒的另一端听到漏水声。这一方法的听漏效果凭各人经验面定。•检漏仪是比较好的检漏工具。所用仪器有电子放大仪和相关检漏仪等。电子放大仪是一个简单的高频放大器、利用晶体探头将地下漏水的低频振动转化为电讯号，放大后即可在耳机中听到漏水声。也可从输出电表的指针摆动看出漏水情况。相关检漏仪是由漏水声音传播速度，即漏水声传到两个拾声头的时间先后，通过计算机算出漏水地点，该类仪器价格昂贵，使用时需较多人力．对操作人员的技术要求高，国内使用很少。优点是适用于寻找疑难漏水点，如穿越建筑物和水下管道的漏水。23听漏法电子听漏棒数字滤波漏水检测仪24检漏方法分区检漏法•分区检漏是用水表测出漏水地点和漏水量，一般只在允许短期停水的小范围内进行。•方法是把整个给水管网分成小区，凡是和其他地区相通的阀门全部关闭，小区内暂停用水，然后开启装有水表的一条进水管上的阀门，使小区进水。如小区内的管网漏水，水表指针将会转动，由此可读出漏水量。•水表装在直径为10—20mm的旁通管上。•查明小区内管网漏水后，可按需要再分成更小的区，用同样方法测定漏水量。这样逐步缩小范围，最后还须结合听漏法找出漏水的地点。25分区检漏法26维修——清垢由于输水水质、水管材料、流速等因素，水管内壁会逐渐腐蚀而增加水流阻力，水头损失逐步增长，输水能力随之下降。根据有些地方的经验，涂沥青的铸铁管经10—20年使用后，粗糙系数n值可增长到0.016—0.018左右，内壁未涂水泥砂浆的铸铁管，使用1—2年后n值即达到0.025，而涂水泥砂浆的铸铁管，虽经长期使用，粗糙系数可基本上不变。为了防止管壁腐蚀或积垢后降低管线的输水能力，除了新敷管线内壁事先采用水泥砂浆涂衬外，对已埋地敷设的管线则有计划地进行刮管涂料，即清除管内壁积垢并加涂保护层，以恢复输水能力，节省输水能量费用和改善管网水质，这也是管理工作中的重要措施。27管线清垢产生积垢的原因：•金属管内壁被水侵蚀；•水中的碳酸钙沉淀；•水中的悬浮物沉淀；•水中的铁、氯化物和硫酸盐的含量过高；•铁细菌、藻类等微生物的滋长繁殖等。28金属管线清垢方法松软的积垢，可提高流速进行冲洗。冲洗时流速比平时流速提高3—5倍，但压力不应高于允许值。每次冲洗的管线长度为100—200m。用压缩空气和水同时冲洗，效果更好，其优点是：•清洗简便，水管中无需放入特殊的工具；•操作费用比刮管法、化学酸洗法为低；•工作进度较其他方法迅速；•用水流或气—水冲洗并不会破坏水管内壁的沥青涂层或水泥砂浆涂层。29金属管线清垢方法水力清管法•管垢随水流排出。起初排出的水浑浊度较高，以后逐渐下降，冲洗工作直到出水完全澄清时为止。30金属管线清垢方法气压脉冲射流清管法•贮气罐中的高压空气通过脉冲装置1、橡胶管3、喷嘴6送入需清洗的管道中，冲洗下来的锈垢由排水管5排出。•该法的设备简单，操作方便，成本不高。进气和排水装置可安装在检查井中，因而无需断管或开挖路面。31金属管线清垢方法坚硬的积垢，需用刮管法清除。刮管器有多种形式，都是用钢丝绳绞车等工具使其在积垢的水管内来回拖动。刮管器适用于刮除小口径水管内的积垢。它由切削环、括管环和钢丝刷组成。使用时，先由切削环在水管内壁积垢上刻划深痕，然后刮管环把管垢刮下，最后用钢丝刷刷净。32金属管线清垢方法大口径水管刮管时可用旋转法刮管，安装情况和刮管器相类似，但钢丝绳拖动的是装有旋转刀具的封闭电动机。33刮管法优点：工作条件较好，刮管速度快。缺点：刮管器和管壁的摩擦力很大，往返拖动相当费力，并且管线不易刮净。34清管器清管器用聚氨酯泡沫制成，其外表面有高强度材料的螺纹，外形如炮弹，外径比管道直径稍大，清管操作由水力驱动，大小管径均可适用。优点是成本低，清管效果好，施工方便且可延缓结垢期限，清管后如不衬涂也能保持管壁表面的良好状态。清管时，通过消火拴或切断的管线，将清管器塞入水管内，利用水压力以2—3km/h的速度在管内移动。约有10％的水从清管器和管壁之间的缝隙流出，将管垢和管内沉淀物冲走。冲洗水的压力随管径增大而减小。软质清管器可任意通过弯管和阀门。35酸洗法将一定浓度的盐酸或硫酸溶液放进水管内，浸泡14—18h以去除碳酸盐和铁锈等积垢，再用清水冲洗干净，直到出水不含溶解的沉淀物和酸为止。这种方法的缺点是酸洗后，水管内壁变为光洁，如水质有侵蚀性，以后锈蚀可能更快。36维修——涂料管壁积垢清除以后，应在管内衬涂保护涂料，以保持输水能力和延长水管寿命。一般是在水管内壁涂水泥砂浆或聚合物改性水泥砂浆。水泥砂浆涂层厚度为3—5mm，聚合物改性水泥砂浆约为1.5—2mm。水泥砂浆用M50硅酸盐水泥或矿渣水泥和石英砂，按水泥：砂：水＝1：1：0.37—0.4的比例拌和而成。聚合物改性水泥砂浆由M50硅酸盐水泥、聚醛酸乙烯乳剂、水溶性有机硅、石英砂等按一定比例配合而成。37第三节给水管道的水质管理和供水调度维持管网水质也是管理工作的任务之一。为保持管网的正常水量或水质，除了提高出厂水水质外，可以采取以下措施：通过给水栓、消火栓和放水管，定期放去管网中的部分“死水”，并借此冲洗水管。长期未用的管线或管线尽端，在恢复使用时必须冲洗干净。管线延伸过长时，应在管网中途加氯，以提高管网边缘地区的剩余氯量，防止细菌繁殖。尽量采用非金属管道。定期对金属管道清垢、刮管和衬涂水管内壁，以保证管线输水能力不致明显下降。无论在新敷管线竣工后，或旧管线检修后均应冲洗消