管网的技术管理ppt课件.ppt

第一篇城市给水管网 第八章管网的技术管理 1 管网的技术管理 第一节管网技术资料第二节漏失控制方法第三节水管防腐蚀第五节清垢和涂料第六节维持管网水质第七节调度管理 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 管网的技术管理 3 第一节管网技术资料 管网养护时所需技术资料有 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 它是管网养护检修的基本资料 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 管线埋于地下 施工完毕覆土后 应及时将施工中修改部分在设计图中订正 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 埋深 阀门形式和位置等 4 第二节检漏 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 具有很大经济意义 水管损坏引起漏水原因 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 阀门磨损或污物钳住无法关紧等 5 检漏的方法应用较广且费用较省的有直接观察和听漏 个别城市采用分区装表和分区检漏 可根据具体情况选用先进且适用的检漏方法 实地观察法 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 晴天出现湿润的路面等 本法简单易行 但较粗略 听漏法 听漏工作一般在深夜进行 以免受到车辆行驶和其他噪声干扰 所用工具为听漏棒 使用时棒的一端放在水表 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个人经验而定 第二节检漏 6 只要有供水管网 就有漏失 5 50 7 世界各国产销差率 2008 英国 31 美国 25 法国 18 新加坡 5 日本东京 3 8 9 10 漏损明细 11 产销差率 漏失量 出厂总计量 真实漏失 出厂总计量 漏失率 产 供 销 建 管 修全过程管理水平 管线纯漏失 12 漏损评价 产销差率 一般情况下 产销差率 漏失率 产销差率间接反映了供水管网漏水率的程度总供水量 流量计类别较多 各自的精度不一 超声波流量计精度相对较高 电磁流量计在管中水流速 0 3m s时就难以检测 插入式涡轮流量计在管道停止输水的条件下 相邻管道输水的震动波也可使其计量 大口径流量计没有严格的检验销售水量 水表不能随运行负荷进行及时调换 影响计量精度二次供水系统的用户 水表计量受到进水阀门的影响 若阀门开启过小 水表基本不转或偏慢计量 若阀门全开 迅速把水池装满 则水表有可能在特大流量下运行 水表部件极易磨损 速度偏慢乃至损坏不计量 13 管网自身特性 长期效应 管材管径管龄管道初始状态环境条件 长期效应 土壤条件 腐蚀性 紧凑性 路面车流负荷树木根系条件 树木大小 与管道水平距离 管网漏失主因子 维护状况 间歇效应 监测效率修复效率更换情况 14 管网漏损的负面影响 水资源的浪费 降低了企业效益 英国漏损管理的发展起步于供水企业的私有化阶段 15 漏损控制手段 漏损量 维修速度与质量 主动漏损控制 基础设施管理 压力管理 16 不可避免真实漏失量 在主干管线上 一般为18升 千米 天 米水头在服务支管上 干管 小区间 一般为0 8升 管线 天 米水头小区 用户 一般为25升 千米 天 米水头 17 主动漏损管理 暗漏的探测漏损属性分析 如管材 管龄 土壤条件 路面车流等于漏损的关系 制定年度重点关注和更换区域DMA管理DMA 探测压力管理 经验 压力管理 基于水力学模型 漏损预警与管理 SCADA 水力学模型 18 漏水探测器 听漏仪 相关式漏水探测器 相关仪 多探头相关仪 漏损点定位技术 19 漏损监控技术 20 暗漏的探测 21 漏损属性分析 22 漏损属性分析 23 漏损属性分析 24 分区检漏 DMA 独立计量区域法本身不会降低漏损 但是可以较快的对漏损定位 25 分区检漏法 DMA 26 分区检漏法 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 如此可以读出漏水量 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 DMA 27 DMA 探测 28 DMA方法的应用原则 结合GIS系统进行操作分步测试法与噪音记录法等协同开展 29 压力管理 管网发生漏失和破裂的可能性及漏失量的大小与管网的工作压力有密切关系 30 压力管理 管网压力越大 同一漏损点的漏损量越大在夜间供水时 由于用水量降低 管网压力增大 漏损量增大 最小夜间流量 一般认为 在0 00 4 00的供水量 除了夜间用水的生产企业外 一般为大用户 绝大部分为管线漏失 通过对历史数据的分析 确定最小夜间流量中漏失量的比例 31 压力管理 利用漏损与管网压力的关系 调整管网压力 降低管网漏失量 同时可以降低能耗 压力管理法实施的一个难点是如何确定合理的夜间管网压力 一方面降低漏失 一方面保证管网供水要求 32 压力管理 33 压力管理 基于水力学模型 34 主动漏损管理 暗漏的探测漏损属性分析 如管材 管龄 土壤条件 路面车流等于漏损的关系 制定年度重点关注和更换区域DMA管理DMA 探测压力管理 经验 压力管理 基于水力学模型 35 问题 常见的漏失控制方法有哪些 各自的优缺点是什么 36 第三节水管防腐蚀 腐蚀是金属管道的变质现象 其表现方式有生锈 坑蚀 结瘤 开裂或脆化等 防止给水管腐蚀的方法有 采用非金属管材 如预应力或自应力钢筋混凝管 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 阴极保护是保护水管外壁免受土壤侵蚀的方法 根据腐蚀电池原理 两个电极中只有阳极金属发生腐蚀 阴极保护原理就是使金属管成为阴极 以防止腐蚀 37 第三节水管防腐蚀 阴极保护方法有 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 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 因此可防止腐蚀 在土壤电阻率高 约2500 cm 或金属管外露时使用较宜 38 第三节水管防腐蚀 有了阴极保护措施还必须同时重视管壁保护涂层的作用 因此阴极保护也不是完全可靠的 39 第四节清垢和涂料 产生积垢原因很多 例如 金属管内壁被水侵蚀 水中碳酸钙沉淀 水中悬浮物沉淀 水中铁 氯化物和硫酸盐的含量过高 以及铁细菌 藻类等微生物的滋长繁殖等 金属管线清垢方法有 压缩空气法和水冲洗法 松软积垢 气压脉冲射流法刮管法 坚硬积垢 酸洗法软质材料制成的清管器 40 第四节清垢和涂料 压缩空气法和水冲洗法优点 清洗简便 水管中无需放入特殊工具 操作费比刮管法和化学酸洗法低 工作进度较其他方法迅速 用水流或气 水冲洗不会破坏水管内壁涂层 水力清管时 管垢随水流排出 起初排出的水浑浊度较高 以后逐渐下降 直至出水完全澄清 此法清垢所需时间短 管内绝缘层不会破损 适宜新敷设管线清洗 41 第四节清垢和涂料 气压脉冲射流法优点 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 无需断管或开挖路面 42 第四节清垢和涂料 刮管法 刮管法所用刮管器有多种形式 都是用钢丝绳绞车等工具使其在积垢的水管内来回拖动 大口径水管刮管时可用旋转法刮管 钢丝绳拖动的是装有旋转道具的封闭电动机 刮管法优点是工作条件好 刮管速度快 缺点是刮管器和管壁摩擦力很大 往返拖动费力且管线不易刮净 43 第四节清垢和涂料 酸洗法 将一定浓度的盐酸或硫酸和缓冲溶液放进水管 浸泡14 18h去除碳酸盐和铁锈等积垢 用清水冲洗直到出水不含溶解的沉淀物和酸为止 这种方法缺点是酸洗后水管内壁光洁 遇侵蚀水质更容易锈蚀 44 第四节清垢和涂料 清管器 用聚氨酯泡沫制成的清管器 其外表有高强度材料的螺纹 外径比管道直径稍大 清管操作由水力驱动 大小管径适用 优点是成本低 清管效果好 施工方便可延缓结垢期限 清管后如不衬涂也能保持管壁表面良好状态 软质清管器可任意通过弯管和阀门 45 第四节清垢和涂料 涂料 管壁积垢清除后 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 前者涂层厚度为3 5mm 后者约为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 聚醋酸乙烯乳剂 水溶性有机硅 石英砂等按一定比例配合而成 46 第四节清垢和涂料 衬涂砂浆方法 离心法 埋管前用特制离心装置将涂料均匀涂在水管内壁 压缩空气法 对已埋管线 利用压缩空气推动胶皮涂管器 将涂料均匀涂在水管内壁 喷浆机 适用于直径在500mm以上管径 清除水管积垢和涂料的方法 对恢复输水能力效果明显 所需费用仅为新埋管线的1 10 1 12 还有利于保证管网水质 47 第五节维持管网水质 为保持管网正常水量和水质 可采取以下措施 通过给水栓 消火栓和放水管 定期放去管网中部分 死水 并借此冲洗水管 长期未用的管线或管线末端 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 尽量采用非金属管道 定期对金属管道清垢 无论在新敷管线或旧管检修后均应冲洗消毒 定期清洗水塔 水池和屋顶高位水箱 48 北京市自来水集团Copyright 201249 截至2011年底 北京市供水服务面积698平方公里 中心城区供水管网总长8408公里 运行时间超30年的达1727公里 特别是运行50年以上的管线共有453公里 接近管线使用年限 集团计划利用5年时间 共计改造管线1966公里 投资24 7亿元 完成改造隐患突出的干管 次干管196公里 实施铸铁管内喷涂环氧树脂 钢塑复合管替代镀锌管 总长1770公里 工程同步实施附属设备改造30000座 供水管网概况 49 北京市自来水集团Copyright 201250 供水管网改造的必要性 目前北京有些地区的输水管线使用时间已经超过50年 二次污染及水量漏失情况较为严重 右图为海淀区北洼路一处DN100管线内壁和一处DN1000管线内壁 由于管线老化 造成部分管线存在供水隐患 50 右图为2009年1月29日 正值春节正月初四 洋桥西三环内环辅路DN600管线由于受地基沉降等多种因素共同影响 造成爆管 导致大量水资源浪费 该处管材为普通铸铁管 供水管网改造的必要性 51 管网改造措施 明开挖 明开挖原位换管施工工艺较为成熟 施工机具简单 易于控制质量 进度和安全 由于其改造彻底 管网改造工程优先选用 但是拆迁 掘路 交通 环境 社会等制约因素较多 非开挖 非开挖管网改造是一种方便 快捷 省时 省力的管网改造施工方法 在施工过程中性能可靠 不开挖管沟 管道流通面积损失小 现场易于施工 有效的减少了施工对环境和社会的影响 52 196公里 1770公里 11 89 53 管网改造中的非开挖技术 54 内胀圈安装技术 为了解决北京市大口径自来水管线 DN800以上 接口及局部漏水问题 北京市自来水集团开发引进了内胀圈安装技术 经过多次工程实例证明 此技术成功解决了管线接口及局部漏水问题 同时具有工程造价低 社会影响小 施工速度快 水质无污染的优点 项目简介 55 如上图 橡胶止水带每边具有5条止水线 在不锈钢圈保持带外加压力作用下起到止水效果 内胀圈安装技术 56 不锈钢圈原理 如右图 不锈钢圈在液压钳外力作用下外张 对橡胶止水带带施加压力 从而起到密封效果 内胀圈安装技术 57 液压钳对不锈钢圈加压 58 内胀圈操作流程 前期准备 安装止水带 安装不锈钢圈 加压 放入楔片 验收 通水 停水 进材料设备 将管线需要施工的部位打磨干净光滑 将橡胶止水带覆盖在管线接口或漏水点处 将两个弯成环状的不锈钢圈卡在橡胶止水带上的左右两侧 使橡胶止水带通过不锈钢圈的作用紧紧贴在钢管管壁上 用液压钳在不锈钢圈的两端加压 使不锈钢圈外胀挤压橡胶止水带 使得橡胶止水带牢固固定在管壁上 用不锈钢挡板将钢圈两端顶住 59 工程应用 第九水厂DN2600球墨铸铁输水管线改管工程的接口及漏水点进行了内胀圈安装 内胀圈安装技术 60 工程实例 右图为2008年5月第八水厂13公里DN1200预应力输水管线消隐工程 对接口进行了内胀圈安装 内胀圈安装技术 61 输水管线内施工前后对比 62 北京市第八水厂DN1200预应力输水管线多处接口发生漏水现象 自来水集团于2007年对此段管线所有漏水接口安装了内胀圈共687套 2008年在孙河至第八水厂共计安装2407套 2011年牛栏山9组 13组水源地安装内胀圈408套 安装完成后彻底解决了漏水现场 效果明显 经测算 安装内胀圈改造管线延米造价低于管线更新改造 以DN1000管线为例 延米造价约2000 3000元左右 而管线更新改造造价在10000元以上 内胀圈的运用及经济比较 63 非开挖穿管技术 一 PE穿管技术 技术简介 该技术是将HDPE管道利用机械设备从原管道中穿过 形成管中管的形式 已达到不开挖换管的形式 64 非开挖穿管技术 工程应用 北京市自来水集团在水源四厂东线DN1200消隐工程中使用了穿PE管技术 成功解决了现场开挖难的问题 65 二 U HDPE内衬修复技术 技术简介 该施工技术是将直径适宜的热塑性HDPE管通过特种设备将截面压为U型 从而使截面积缩小 拉入主管道加压恢复原状后 HDPE管与外管结合在一起 达到管线修复的目的 非开挖穿管技术 66 非开挖穿管技术 工程应用 北京市自来水集团在知春路DN800上水管线消隐工程中使用了穿PE管技术 成功解决了现场开挖难的问题 67 三 水平定向钻技术 技术简介 非开挖水平定向钻技术是一种用水平导向钻机安装管道的方法 这种技术主要应用于新建上水管线的安装 非开挖穿管技术 68 非开挖穿管技术 技术简介 由装有钻头的钻杆从地面钻入 绕过地下障碍 直至抵达目的地 然后换上回括器 使之能够将钻孔扩大到所需直径 同时将需要铺装的管线牵引拖回到钻机一端的入口处 69 技术简介 该项技术为对上水管线内壁除锈并清洗后喷涂专用涂料 具有增大管线流量 提高饮用水水质 延长管道寿命等特点 内旋风喷涂技术 70 内旋风喷涂技术 工作原理 空压机提供高压空气 在管道内形成旋风式气流 带动石英砂打磨管内壁 起到除锈效果 然后用旋风式气流将专用涂料均匀的涂在管内壁 涂料干燥后形成内衬保护层 管道内壁 旋风 锈垢 71 内旋风喷涂技术 所需设备 其它附属设备 储气罐 空压机 72 喷涂作业效果 右上图为安慧北里小区施工现场喷涂前情况 右下图为管线喷涂后的情况 内旋风喷涂技术 73 技术简介 该技术为在管道内壁增加一层聚脲弹性体的施工方法 聚脲弹性体是一种经专用喷涂设备喷涂成型的弹性体材料 该技术具有瞬间固化 高速反应 一次成型的特点 聚脲弹性体具有无毒 耐腐蚀的特性和良好的机械性能 聚脲喷涂技术 74 北京市自来水集团Copyright 201275 工程应用 右图所示为第三水厂DN1000输水管线改造中应用该技术后的管内壁 聚脲喷涂技术 75 北京市自来水集团Copyright 201276 技术简介 液压胀管技术可以在不开槽的情况下原位置更换管线 主要过程为将老旧管线胀碎 经过扩孔 清理后将新管线拉入原管线位置 右图所示 液压