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%。

基于流体力学分析探究排水立管通水能力测试方法

排水立管通水能力的测试方法是建筑排水系统中理论研究的难点,长期以来国内外学者给出了数种测试方法并取得了一定成果,但因为研究的系统平台和搭建的试验装置各不相同,各地的测试数据未能融会贯通、相互印证。通过对世界各国在排水立管通水能力测试方法的研究,在归纳总结的基础上,提出新的排水立管通水能力测试方法。

城市内涝风险影响评估关键技术研究与实践

在全球气候变化和极端降雨频发的背景下,结合城市体检工作开展排水防涝系统评估十分必要.本研究利用地理国情普查等国土空间多源数据,针对排水防涝系统中的内涝风险等级评估、积水影响评估和内涝经济损失评估等技术建立了评估分析方法和模型,并将其在北京市S地区进行了实践应用,佐证了方法的准确性和可靠性.本文的评估方法可以作为城市体检中的重要技术手段进行推广应用,其评估结果可以反馈国土空间规划,指导城市建设.

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。

给排水管线渗漏对地铁盾构施工影响的模拟分析

针对排水管线渗漏会导致地表沉降,从而影响地铁施工的问题。建立给排水管线渗漏模型,计算管线渗漏的二维渗流场,获取有限元离散化单元渗流方程。建立地铁盾构施工下土体力学模型,得到应力场控制方程,计算地铁盾构施工过程中土体荷载,仿真分析给排水管线渗漏时对地铁盾构施工的影响。仿真结果表明,在管线未渗漏条件下,地铁盾构施工会产生地表沉降;在地铁盾构施工过程中,地表沉降受到管线渗漏范围和地表位置等影响,距渗漏中心点越近,渗漏范围越大,地表沉降值越大;地铁盾构施工结束后,给排水管线发生渗漏时,地表的沉降值会呈现出先增加后趋于不变的趋势。

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。

城镇排水管网GIS数据校核技术与软件开发

地理信息系统(GIS)是“智慧水务”建设中常见数据库,由于数据库建立、维护等过程的失误,实际的排水管网GIS存在各类异常,这影响了排水管网运行分析、模拟、管理决策的准确性与有效性,故有必要研究排水管网GIS校核技术,以保证GIS数据质量。研究提出了构造拓扑信息算法,总结了拓扑、文本属性、数值属性等常见异常形式,并在此基础上针对各类数据提出通用校核方法,开发了集成排水管网GIS拓扑与属性校核技术以及可输出校核结果报告的软件平台,并将其用于校核Z市污水管网GIS。结果表明,该市排水管网GIS存在24 336条异常记录,经过校核67%以上的异常得到改善,表明这些校核技术可有效地检测与修复各类GIS异常。

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。

改性环氧树脂喷涂技术在排水管道非开挖修复中的应用研究

城市基础设施更新维护技术不断提升,对于城市生命线的地下管道的修复措施也应遵循“快速、高效、环保、经济”等多项原则,因此排水管道多采用非开挖修复技术。对于排水管道多发的汽蚀、渗漏等问题,提出一种喷涂改性环氧树脂的非开挖修复技术,相对于传统环氧树脂喷涂技术,经改性的环氧树脂可在潮湿界面固化,从而简化施工;喷涂后最快可实现2h通水;与原管壁黏结性能良好,后期运营维护成本低;且树脂是环保型材料,施工过程中无碳排放,契合“双碳”要求。该技术可对排水管道起到非结构性、防腐抗渗的修复作用,同时可实现对异形断面和检查井的喷涂修复从而延长修复构件使用寿命,达到快速环保施工,满足城市快速更新需求。

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。

软土深层调蓄排水管道长期运营累积沉降规律研究

深层调蓄管道因长期承受充放水循环荷载导致运营期产生较大沉降,并可能进一步引起管道泄漏、损坏等,从而影响深隧调蓄系统正常运营与环境安全。针对长期充放水循环荷载导致的软土地层管道沉降问题,采用拟静力有限元模拟得到管道满流荷载导致的地基应力分布,并基于分层总和法与软土塑性应变、孔压随加载循环累积的经验公式,提出了管道下方软土地基长期沉降的计算方法。将该法用于上海苏州河段深层调蓄管道长期沉降预测,分析得到了管底地基未加固条件下管道-地基系统长期沉降演化规律。结果表明因充放水循环荷载具有低频重载的特点,地基沉降的绝大部分由于软土的循环累积塑性应变导致,而由孔压消散引起的固结沉降几乎可以忽略。研究成果可为软土地区深隧排水系统设计和运维安全保障提供有益参考。

“双碳”时代环境专业人才培养的实践性教学模式——以给排水管网工程课程为例

绿色发展观与“双碳”战略是新时期生态文明建设的重中之重,培养具有“双碳”思维和环境工程专业技能的高水平人才是实现“双碳”目标的关键。该文从深化课程内容和拓展实践方式两个方面探讨“双碳”时代中环境专业人才培养的实践性教学模式优化方案。以“双碳”目标达成为导向,构建“课堂教学—案例研讨—课程设计—调研实践—研究性学习”五位一体的多元浸润的育人模式,取得良好的人才培养效果和丰富的教学成果,帮助学生深化绿色发展理念和节能降碳意识、强化动手实践能力和创新精神,实现学思结合、知行统一,具有重要的指导意义和推广价值。

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。