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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?

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【摘要】:
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

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。

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?

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。

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?

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。

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?

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?


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

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