跟着水滴去旅行day3：给水管道篇，还记得北京三天两次自来水爆管吗？
日期：2016-10-15
北京三天两次自来水爆管专业分析
事件一
岳各庄桥下爆管
7月23日晚8点左右，北京丰台区西四环岳各庄桥下自来水管网的爆裂，导致桥下路面积水成河，交通中断，3辆汽车被淹没。爆裂管道并非南水北调管道。
为把积水分流，水务人员铺设了上百米管道，连接两辆抽水车，并铺设了7条管道。
基坑的东南面放着被挖出的爆裂旧管道，直径约60厘米，长约1.5米，一侧爆裂的横切面长约80厘米，宽约30厘米。管道内外部能看到明显的锈渍。
原因：有现场工作人员称，水管爆裂可能是有点老化。郑少博表示，水管爆裂的具体原因需做技术鉴定，还在调查。
专家认为：流量大排水不畅致短时间积水成河。
短短两三个小时，一条爆裂的自来水管道却导致数百米的道路上积水达到2万立方米，水深约2米，道路变成河流。对此，同济大学环境科学与工程学院教授高乃云认为，爆裂管道供水量大，关闭阀门较迟，特别是北京排水系统不畅，可能是导致此次事故的原因。
事件二
西直门桥下爆管
7月25日中午12点，玉桃园公交车站附近，市民在淤泥积水中骑行。当天上午，该处一自来水管爆裂，西直门桥向东、北二环南侧辅路出现大量积水。
工作人员正在抢修破裂的自来水管道，破裂处被加上了密封用的金属环。
原因：降雨致地面沉降造成管网破裂
据介绍，北京的自来水管网平均年龄“19岁”，而供水管网的使用年限是50年。也就是说，目前北京的自来水管网正当“壮年”，管网爆裂这种容易发生在老旧管网上的问题，为啥近期频频出现？
供水部门相关负责人表示，经初步调查，这是因为连日降雨造成地面不均匀沉降，将供水管网压弯，继而压折造成的。
究竟还有什么原因会导致爆管呢？
1 地质条件
北方地区气候冬季寒冷，地表土层常常形成季节性冻土，较深土层中所含的水分向地表土层迁移并形成冰晶体，造成土层膨胀并使埋设在土层冻结深度附近的管线发生错位、侧向位移而导致爆、折管事故的发生。待次年温度上升时，地表土层解冻融化，其中的冰晶体也随之融化，使地表土层中的含水量大幅增加，土层处于饱和状态，土质变得软化，强度明显降低。在地表荷载的作用下，导致路面开裂，路面破坏后供水管线极有可能发生爆管现象。
2 管道材质
在各种管材中，尤以铸铁管爆管频率最高，而钢管、预应力钢筋混凝土管则爆管频率较低。在铸铁管中，以连续浇铸铸铁管爆管事故发生率最高，其次是直浇灰铸铁管、离心浇铸铸铁管，而球墨铸铁管极少发生爆管。
3 铸管工艺与材质的影响
在给水工程中大量使用抗拉强度为14 MPa 的普压铸铁管，但往往管内压力小于14 MPa 时就会发生爆管。主要原因是: 连续浇铸工艺使铸铁管管体组织疏松、夹渣、夹气、内沟、重皮，极有可能造成纵向裂缝。浇铸工艺过程中由于管体剧冷，无退火，收缩不均匀，故存在温度应力，且管身硬脆，不耐震，不耐冲击，抗弯、抗拉强度差。给水管道往往因适应不了重载、高压、震动、冲击和不均匀沉降等环境条件，而造成管道破裂。
4 管道内气体的影响
长距离输水，尤其是处在地形起伏较大、管径较大的管线，给水管道高处容易积聚气体，其体积变化受温度的影响，低温下气体体积收缩，高温下则迅速膨胀，造成局部压力增大，若排气的设置不当或失灵，就会导致爆管。管道投入运行时，充水过急，排气阀设置数量、位置不当或失灵，则会造成管线排气不畅，产生水锤，从而引发爆管。
5 水锤作用的影响
对于管道长、水压大、流速过快的给水管道，在停泵、阀门突然关闭、电网突然停电时，极易产生水锤，巨大的水锤冲击力使管壁产生超高压，导致爆管。
6 温度应力的影响
刚性接口的管道中，因温度变化而产生温度应力，进而造成管路爆裂。特别是土层中由于不同土质含水率不同，冻胀系数相异，在春秋融冻和封冻季节时爆管频繁。在年温差大的西北、东北地区，管道连接后未进行及时保温而爆裂的事故十分常见。此外，当管道埋深过浅，未敷设于冰冻线之下时，也会因产生温度应力而爆管。
7 管网老龄化、腐蚀、结垢的影响
钢管普遍存在严重的腐蚀问题，尤其是软水管道更为突出。由于土壤腐蚀性而导致的管道爆裂也时有发生。此外，管网运行时间过长，势必产生管道结垢，造成过水断面减小，通水能力降低，管道阻力增大，管道超负荷运行而引起爆管。管龄过长的管道，腐蚀、结垢交互作用，管壁疲劳，更加剧了爆管的危险。
爆管可以预测吗？
在以爆管点为圆心、20 m为半径的缓冲区内, 可见有过爆管历史的管段再发生爆管的可能性较大, 其周围管段发生爆管的可能性也较大, 即爆管的发生具有空间积聚性。爆管的这一特性也从爆管的实际发生情况反映了影响爆管的因素, 如同一批管材的质量以及同一片管网的施工质量、地面荷载及管道压力等, 都可能引发爆管的空间积聚性, 当然这种情况只适用于研究区域没有大范围更换过管道的情况。
本文部分内容来自《供水技术》2014年10月杂志中文章《供水管网爆管原因分析与预测研究》——张志磊、蒋白懿、李博、李迎迎、张蕊部分新闻内容来自人民网和新京报。
来源： 给水排水
上一条
