超声法视野之排水管检测体系研究

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1、超声法视野之排水管检测体系研究第一章绪论1.1课题提出背景及研究意义城市地下管线是一个城市赖以生存和发展的生命线，与人们的生活和工作息息相关。一个国家地下管线的拥有量在某种意义上反映了这个国家的经济发展水平，体现了人们生活和工作的环境质量。城市地下管线的发展规模，管线铺设，维护和更换过程中对城市交通、环境的影响及对人们生活、工作的干扰，也成为衡量一个城市基础设施完善程度和城市管理水平的重要标志之一。地下排水管道是城市地下管线的重要组成部分，它的运行水平高低直接影响到城市经济建设和发展。人类使用管道系

2、统进行生活污水、工业废水和雨水的排除已经有很长的历史。南美洲和中美洲的古人类时期出现了给水和排水系统；古罗马大约在公元前6世纪就开始修建地下排水管道；我国在2000多年以前就用陶土管修建了地下排水管道[1]。随着城市规模扩大和人口剧增，城市排水管道的作用益加重要。在工业化国家中，每百万城市居民就拥有排水管道5000km[2]，德国的排水管道达到486159km[3]，英国的公共和私有排水管道总长超过385000km[4]，日本的也达到380000km[5]。在我国，中央和地方政府都在不断加大市政基础

3、设施建设的投入，市政工程管网的建设得到了重视和发展，全国已建成的城市市政各类管道长约583000km，其中158000km为排水管道[6]。城市飞速发展使得排水管道的铺设日益增多，但是在排水管道施工过程中也存在着许多质量问题，如管道接口错位、管长不够长时用砖等代替、管道破裂、管道内部遗留大量砖块石块及水泥残渣等建筑垃圾。另外，因为长期以来排水管道养护手段的局限性，而且管材陈旧、使用年代久远，现有的大多数排水管道不同程度地存在渗漏、腐蚀、积泥堵塞甚至塌陷等故障。排水管道通常都是在常压情况下依靠水的自身

4、重力由高向低流动，管道发生故障时会出现漏水、冒水，严重者引起地面塌陷，建筑物及路面存在安全隐患，影响交通及其他电力、通信管线的使用。此外，管道发生破裂，地下水就会从破损处渗入，污水量和水质发生变化，影响污水厂和其他处理设施的正常运行，同时污水外泄更是污染地下水水质及周围的环境，影响人们正常的工作和生活环境。为了能够最大限度的发挥管道的排水能力和延长管道的使用寿命，需要建立合理的排水管网管理机制，采用先进的排水管网检测技术和维护方法对其进行定期的检查、评估、养护和修复，以期提前对发生损坏的管道进行更换

5、，避免造成更大的损失。在发达国家或地区，平均每5年就对所有地下排水管道普查一遍[7]。根据国内外管道事故统计资料的分析，排水管道投入运行的早期和后期是事故的高发期，特别是在服务后期，排水管道事故发生的可能性随着服务期限的增加而急剧增加，然而，我国多数排水管道服务年限都已有近30年，已经到了事故的高发期，必须尽快采取有效措施，最大限度地减少事故的发生。因此，研究先进的排水管道检测系统开展管道状况检测，准确掌握管道状况并根据一定的优先原则对存在严重缺陷的管道进行及时维修来避免事故的发生具有重大意义。1.

6、2排水管道检测技术概述排水管道检测技术的发展，不仅使排水管道的检测越来越方便，也使一个国家的城市管理水平得到很大提高，但是每种检测技术都有它的局限性，因此需要根据每个城市排水管网的实际情况，借鉴国外先进经验，选择最合适的检测技术和维护方法。排水管道的检测主要是对管道进行功能性检测和结构性检测来判断管道的损坏程度，确定最佳修复方案。功能性检测主要是以检查管道排水功能为目的，一般检测管道的有效过水断面，并将管道实际过流量与设计流量进行比较，以确定管道的功能性状况。对于功能性检测出来的问题一般可通过日常养

7、护等手段进行解决。结构性检测主要是以检查管道材料结构现状为目的，这类检测主要是了解管道的结构现状以及连接情况，通过综合评估后确定管道对地下水资源及市政设施是否带来影响。对于结构性检测出来的问题，一般需要通过修复的手段解决。排水管道检测技术可分为传统检测方法、管外检测先进技术和管内检测先进技术。第二章排水管道超声检测方法研究2.1超声波传播理论在十九世纪末，俄国物理学家彼•尼•列别杰夫对超声在气体、液体和固体中的传播进行了系统的研究工作，为开展超声的理论研究奠定了基础[20]。法国

8、物理学家保罗•朗之万提出了利用超声在水中传播时碰到障碍物会反射回来的原理，可以发现匿藏在水下的潜水艇，并且根据超声在海水中的传播速度和信号反射回来的时间，可以确定潜水艇离开水面的距离。1918年保罗•朗之万制成了回波测位仪，这是第一个应用超声的独特性质去解决实际任务的实例。超声波的传播理论是采用超声检测方法对排水管道检测的主要依据，论文主要从超声波的物理性质和超声波传播过程中的反射、折射、透射、衰减及声场模型进行相应的研究。2.1.1超声波物理性质