城市地下排水管道中燃气爆炸及气-液两相耦合作用规律

为研究城市地下排水管道中燃气爆炸传播特性和气-液两相耦合作用规律,基于气-液两相流理论和计算流体力学方法,对不同水深率下的天然气/空气混合物的爆炸-加速-衰减过程进行了数值模拟。研究结果表明:当水深率小于0.7时,随着水深率的增加,气相空间的长径比增大,燃料燃烧加剧,火焰的加速现象逐渐显著,导致峰值超压逐渐增大,超压峰值显现时间逐渐缩短,且峰值超压沿轴向的提升效果更加显著;当水深率达到0.7时,火焰在管道内的传播明显受阻,水震荡产生的波动及细水柱迅速占据了有限的气相空间,阻断了火焰的自维持传播,使得爆炸超压仅在点火源附近显现。不同水深率条件下,管道中相同区域内,同一时刻水面被扬起的高度和气相区域的速度场不同,被卷扬起的低温液体对其相邻区域的高温火焰形成降温和阻断,之后由于气体的宏观流动,与液面相邻的低温气体流动至管道内高温区域,进而造成管道内火焰温度降低,同时,水的震荡和细水柱的飞扬大大降低了爆炸超压风险。

基于改进YOLOv8的城市排水管道缺陷检测算法研究

排水管道系统在城市管理中起着关键作用,为了实现排水管道缺陷的自动化检测,提出了一种基于改进YOLOv8的排水管道缺陷检测算法。首先针对管道图像亮度不均和网络泛化能力差的问题,采用Zero-DCE亮度增强和图像对比度调整相结合的方法进行数据增强处理。然后通过对YOLOv8算法添加Coordinate Attention注意力机制,增强算法对缺陷位置信息的感知和捕捉能力,以便于算法能够更好的识别排水管道细小缺陷。试验结果表明,相较于原始YOLOv8算法,改进后的算法精确度和召回率分别提升5%和7.9%。与其他三种网络相比,精确度和召回率分别提高了5.5%、7.6%、2.2%和7.9%、4.2%、2%。

基于失效概率的雨水管网高风险管道识别与改造

识别高风险管道并降低其失效概率是缓解城市内涝积水的重要手段。为此,提出了一种基于排水能力-失效概率相关关系的高风险管道判别方法:首先以充满度等于1为管道失效的临界判别条件,并基于蒙特卡洛抽样计算管道在设计降雨情景下的失效概率;其次采用SWMM评估管道的排水能力;然后利用K-means聚类算法和分段回归分析法构建管道排水能力与失效概率的相关关系,并借助该相关关系推求出高风险管道的判别阈值,以北京市丰台区排涝片区为例,在3 a一遇降雨情景下,推求出失效概率等于3.64%为高风险管道的判别阈值;并结合高风险管道的纵断面图进行内涝成因分析,制定改造方案。模拟结果表明:改造后高风险管道数量占雨水管道总数的比例由91.39%降低至2.32%;高风险管道总长度占雨水管网总长度的比例由88.74%降低至1.11%。

注浆加固砖砌体的受压性能试验研究

我国许多20世纪所修建的砖石砌体结构排水管渠面临年久失修、功能丧失等问题,影响城市的正常运作,亟需对其进行加固修缮。针对砌体结构排水管渠长期遭地下水冲刷、灰缝砂浆不饱满、性能劣化的特点,可采用注浆法填充原结构灰缝,在充分修复原结构的基础上再进行整体结构加固修复。为了验证注浆加固受损砌体的可行性,通过砌筑灰缝饱满度为50%~60%的砌体试件来模拟砌体灰缝砂浆长期受水流冲刷的状态,并完成6个注浆砖砌体、3个未注浆砖砌体的受压试验来对比分析注浆前后砖砌体的受力性能,根据试验结果,拟合砖砌体应力-应变曲线。结果表明,注浆后砖砌体的抗压强度为未注浆砌体的280%,注浆加固砌体的弹性模量和泊松比为未注浆砌体的281%、60%。证明注浆法能够改善受损砌体结构的力学性能,在砖石砌体结构排水管渠的加固工程中可起到修复原砌体结构的作用。

基于深度学习的排水管道缺陷检测算法对比研究

管道的缺陷检测是城镇排水管道检修和维护的前提,通过准确的缺陷检测技术有利于推动城市管道的建设工程质量。相较于传统的缺陷检测方法,深度学习算法能提高缺陷检测的准确性和可靠性。研究基于管道实测缺陷数据,使用面向排水管道缺陷检测的图像语义分割算法和基于异常检测和半监督学习的排水管道缺陷多分类算法,以检测准确率、精确率和召回率为评估指标,分别检测错口、破裂和支管暗接三类管道缺陷,对比分析两种算法对管道缺陷的检测性能。研究发现,面向排水管道缺陷检测的图像语义分割算法是较为理想的管道缺陷检测模型。

城镇排水管道CIPP紫外光固化修复技术工程应用

CIPP紫外光固化非开挖管道修复技术采用树脂体系和玻璃纤维织物组合的内衬管材料,耐腐蚀性强、强度高、抗冲刷能力强、自动化程度高、全程可视化控制、施工流程简单、效率高、施工风险低,是目前极具发展前景的非开挖修复技术。结合重庆市渝北城区环境综合治理PPP项目排水管道修复工程案例,详细介绍了CIPP紫外光固化技术原理、材料质量控制、施工工艺流程、原管道缺陷预处理、褶皱缺陷分析、施工质量控制及工程造价分析。

成都天府国际机场航站区室外排水管道设计

介绍了成都天府国际机场航站区室外排水管道设计,重点分析了减少管道埋深的措施和结构基础对排水管道布置的影响。项目排水管道与传统建筑工程的排水管道相比,其管径更大,覆土更深,与市政排水管道相比,其安装受到更多的限制。针对狭窄空间,对传统跌水井进行改进,提出了一种尺寸更小、安装更灵活的跌水井方案。其中,设计了一种供多支管接入的矩形混凝土检查井,可有效减少支管检查井数量,节省造价。

市政给排水管道布置的设计原则与技术分析

为了提升市政给排水设计水平,总结了给排水管道布置的基本原则和设计目标,分析了排水体制、雨水设计流量、污水设计流量的确定方法,从技术和经济两方面对比了不同给排水管道材料。同时,分析了给排水管道的纵向和横向布局方法,研究成果表明市政给排水管道竖向布局应控制好管道埋置深度和交叉方式,横向布局方式应根据地形和道路条件选择确定。

交互式管网缺陷检测智能识别系统研究

对闭路电视数据进行城市排水管道缺陷识别处理,常需要人工或者基于深度学习的方法来完成。但人工识别工作量和耗时巨大,而传统的深度学习方法还存在复杂缺陷识别准确率低和需要大量标签等问题,无法满足排水管道异常的类别检测和精确位置确定的要求。为此,发展了一种交互式的基于深度学习的排水管道缺陷内窥检测智能识别方法,可以在样本量较少的情况下不断提高识别效果。该方法通过适当的人工干预,校正识别的结果,并将识别结果自动加入到样本库中,积累和丰富各种缺陷的样本;通过对不断更新的样本的持续学习,可以迅速提高缺陷的识别准确度。在武汉市排水管道视频数据的缺陷识别试验中,虽然各类缺陷样本总共只有1627个,但总体缺陷识别准确率可以达到68%,验证了该方法的有效性,展示了该方法有良好的应用前景。

基于物联网系统与机器学习算法的排水管道堵塞诊断方法

为了简便有效地诊断城市中普遍存在的排水管道堵塞问题,通过设计管道装置并完成堵塞通水试验并,在线监测水位数据,寻优机器学习算法并以Python代码开发基于最优算法的管道堵塞诊断程序。结果表明:排水管道发生堵塞且流量相同时,堵塞越严重,上游水位线抬升越高;堵塞物距上游监测点越近,上游水位线抬升越高;下游水位几乎只与流量相关。通过机器学习算法比选发现,K-最近邻算法对数据集的分类展现出较高的准确率,经过网格交叉法优化后其诊断准确率在98%左右。可见,该诊断方法能够实现对管道堵塞的快速诊断,可以优化派工调度流程,降低管网运维成本。

南方某城市地下综合管廊应急排水设计思考

城市综合管廊已成为城市基础设施建设重要的一部分,然而对其应急排水设计目前仍缺乏充分思考。研究以南方某城市地下深埋综合管廊为例,综合考虑管廊开口处进水、管廊结构缝处渗漏水、管廊接出口渗漏水、管廊内冲洗排水、检修放空排水、供水管道渗漏水和供水管道爆管排水7种排水;针对不同规模的供水爆管漏失面积,提出相应的应急排水措施,包括提高日常排水泵流量,设置应急排水泵,调动移动抽水车;最后,研究建立管廊内给水管爆漏应急预案,提出爆管突发事件的监测要求和应急处置流程,以期最大限度地减少突发性爆管造成的影响。研究成果对综合管廊供水管道安全运行及应急排水设计具有重要的指导意义。

软土路基施工对邻近管线的影响及保护措施

某软土地基采用塑料排水板和水泥土搅拌桩处治后进行路基堆载,施工对邻近管线产生不利影响。利用ABAQUS有限元软件模拟施工过程,分析施工对管线造成的影响,提出对管线的保护措施,实测证明措施可行;同时分析了距坡脚不同距离处管线的变形及可行的保护措施。结果表明:软土处治后进行路基施工影响范围达到40 m;防护桩应选取靠近管线的位置埋置,同时需考虑桩施工影响;当5 m≤L(管线离坡脚距离)<10 m时,在距坡脚2 m处使用变截面素混凝土桩保护;当10 m≤L<15 m,在距坡脚6 m处使用素混凝土长桩保护;当15 m≤L<20 m,在距坡脚12 m处使用素混凝土长桩保护;当20 m≤L<25 m,在距坡脚16 m处使用变截面水泥土桩保护;当25 m≤L<30 m,在距坡脚22 m处使用水泥土长桩保护;当30 m≤L<35 m,在距坡脚27 m处使用水泥土长桩保护;当35 m≤L<40 m,使用反压护道措施,应与路基堆载同时施工;当L≥40 m,管线处于安全状态,只需加强监测即可。

电导率作为排水管道水质特征指标的潜力分析

水质在线监测是推进排水管道实时分析与动态管理的重要基础。由于监测便捷、成本较低,电导率已被广泛应用于水环境日常监测与水处理效果分析等领域。文章综述了电导率在指示各类水质污染中的应用情况,发现排水系统中的电导率特征主要受排入的雨水及污水中离子含量变化的影响;综合分析排水管道水质特性与安装条件以及电导率测量原理后发现,以电磁法为测量原理的电导率在线监测设备具有更好的适用性,其测量的稳定性和设备的耐受性也要远高于其他化学指标;基于雨污混合试验,发现电导率可以灵敏地反馈不同的雨污混合比。综上,电导率作为排水管道的水质特征初筛指标具有显著优势,但仍需在属地特征方面做好前期研究工作。

智慧城市排水管道综合管理监测平台的设计与实现

本文利用地理信息系统,开发了智慧城市排水管道综合管理监测平台,建设了一个涵盖排水管网的设施管理、健康档案管理、三维一体化展示、工程管理、移动巡检、养护管理、在线监测及防涝应急调度等多个方面的综合管理平台,能够实现排水管网在一个管理平台的可视化管理。构建的智慧城市排水管网实时在线多维度感知体系,可通过全面的信息整合,形成信息准确、直观、实时的排水管控一张图,对排水管道病害检测报告能够进行可视化管理,同时能够实现排水设施数字化、运行状态在线化、运维管理智能化。智慧城市排水管道综合管理监测平台设计的实现可全面提升城市排水系统的智能化管控水平。

某双管同沟敷设管线阴极保护系统干扰防护数值模拟研究

为明确同沟敷设管道阴极保护系统相互干扰规律及干扰防护措施,以新疆油田某双管同沟敷设管道(D219和D457)为模型,设置D219管道的涂层破损率为0.1%,D457管道的涂层破损率为0.1%、0.5%、1.0%,采用数值模拟方法对不同阴极保护设计及阴极保护干扰防护措施的有效性及适用性进行评估。结果表明:采用浅埋阳极单独阴极保护的同沟敷设管道存在阴极保护系统相互干扰,随着干扰管道D457防腐层破损率的增加,其对并行管道D219的干扰程度增强,施加均压线措施可有效降低干扰;采用浅埋阳极联合阴极保护+均压线措施可消除同沟敷设管道阴极保护系统的相互干扰,当双管同沟管道防腐层破损率相差较大(D2190.1%,D4571.0%)时,改善效果较为显著;对于采用深井阳极联合阴极保护的同沟敷设管道,当D457防腐层破损率较大(1.0%)、土壤电阻率较高(50Ω·m)时,其阴极保护效果较差,采用均压线+牺牲阳极措施对阴极保护效果的改善作用不明显,而增大深井阳极输出电流联合均压线措施可显著改善同沟敷设管道的阴极保护效果。

城市排水管网卫星探损技术及实践

基于雷达卫星的城市排水管网探损技术综合运用卫星探漏技术和InSAR技术,通过检测出管道上覆地表存在形变及其周围土壤介电常数异常来判断排水管网疑似缺陷点范围。据此指引地面排查检测工作,以期实现全面、高效探损目标。通过广州增城区示范项目成果验证了该项技术的科学性和广泛适用性。

管道护理风险评估在脑肿瘤外科手术后脑室引流管护理管理中的应用效果

目的探究管道护理风险评估在脑肿瘤外科手术后脑室引流管护理管理中的应用效果。方法选取2020年3月至2022年3月在我院外科进行脑肿瘤外科手术后脑室引流手术的86例患者为研究对象,按分层随机化法将其分为对照组与观察组,各43例。对照组采用常规管道护理,观察组在对照组基础上采用管道护理风险评估。比较两组的非计划性拔管发生情况、管道阻塞发生情况、并发症发生情况、疼痛程度及护理满意度。结果观察组的非计划性拔管率及管道阻塞率低于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。观察组的颅内感染、脑膜炎及出血发生率均低于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。插管时、插管3 d后,观察组的视觉模拟疼痛量表(VAS)评分低于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。观察组的护理总满意率高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论管道护理风险评估应用于脑肿瘤外科手术后脑室引流管护理管理中,可以降低非计划性拔管率和管道阻塞率,减轻疼痛,减少并发症,可在临床上进一步推广。

新疆油田并行管道阴保系统相互干扰防护措施适用性研究

针对新疆某油田多条并行管道阴保系统产生的直流杂散电流干扰问题,采用数值模拟方法对不同阴极保护设计和排流保护方法的治理效果及适用性进行了评估。结果表明:对于新建并行管道,阴极保护站分建(阳极地床位置交错分布)措施可消除并行管道与阴保系统相互干扰,改善阴极保护效果;对于防腐层破损率较小(<2%)的在役并行管道,可在并行管道阴极保护电位差值最大处施加均压线措施降低干扰;对于防腐层破损率较大(>2%)的并行管道,不推荐深井阳极+均压线联合阴极保护措施;对于在低土壤电阻率(<100Ω·m)环境中运行的在役并行管道,牺牲阳极排流保护措施可有效降低干扰;对于高土壤电阻率(≥200Ω·m)、高防腐层破损率(≥5%)的在役并行管道,减小阴保站(阳极地床)距离可降低干扰。

公路桥面径流收集系统构造设计与选型分析

为进一步完善和规范公路桥面径流收集系统,延长其服役寿命,先针对桥面径流收集系统的构造形式,对比分析了现有纵向排水管道固定构件的适应性,提出了不同桥梁截面形式所对应的最合理的排水管道悬挂附着方式;后针对桥梁伸缩缝位置、主桥与引桥截面变化处等的排水管道构造及设计问题,深入分析并提出了这些特殊位置处排水管道的连接方式。结果表明,针对不同桥梁截面形式,排水管道应采用不同悬挂附着方式,在桥梁结构特殊处应采用伸缩节或软管连接的方式。

某大学校区排水管道检测分析

文中以南昌某大学校区排水管网检测项目为例,从管道的缺陷密度、结构性缺陷以及功能性缺陷角度进行分析并提出相应建议。结果表明,该校区排水管道总体缺陷密度为26.95处/km,其中,结构性缺陷密度为11.03处/km,功能性缺陷密度为15.92处/km。结构性缺陷主要以变形、破裂、起伏为主,功能性缺陷主要以沉积、结垢、树根以及障碍物为主,为便于排水管网系统更好地运行,应加强排水管道工程施工质量监管及管网系统的管护措施。