论城市地下管网建设和城市排水管道检测

城市排水管道面临的问题

随着城市化进程的深入，城市地下管网的规模 也不断扩大，但大批的排水管道因为铺设时间久远，现在已纷纷达到或接近使用年限，甚至很多管道没有达到使用年限就因为老化而发生泄漏、破爆事故。中国排水管道的现状令人堪忧，修建于20世纪50年代左右的排水管道已使用大约60年，它们在污水长年累月的侵蚀以及其他外界因素的作用下，容易破损而引起污水泄漏 ，造成环境污染和社会经济 损失，危害不容小觑。

以排水管道过量地下水渗入为例，其危害包括：侵占管道的设计负荷，影响排水安全性；加剧环境污染，影响污水处理厂按设计参数运行，降低了污水处理厂的运行效率和处理效果；对于合流制管道，过量地下水渗入导致雨天溢流事件频发，溢流时间变长，加剧了对受纳水体的污染；增加污水输送和处理成本；影响交通与管道设施的使用等等。

1: 城市地下管道一般具有以下一些特点：

（1）可接近性有限

（2）空间的局限性

（3）水的存在

（4）气体的存在， 一些排水管道里面有甲醛、H2S，需要格外注意

（5）允许进管检查需要相关部门的许可

（6）地势

（7）缺乏光亮

（8）与机器人的联通是通过系绳或无线电

这些问题的存在使得协助和代替人类进行排水管道检测、维修的机器人成为发展的必然。下面将从检测、 维修技术入手，以服务于排水管道的正常运行为目的来引入和介绍排水管道机器人，同时找出现有状况的不足，对未来的发展提出更高的要求。

2.排水管道普查

基于城市排水管道可能出现问题，在西方发达 国家，对城市地下水排水管道的检测和普查平均5年进行一次。北上广等大城市认识到排水管道检测的重要性，引进了内窥检测设备和技术，已经开始系统的普查和检测。

1 排水管道检测作用 通过排水管道的检测可以查找排水系统隐藏或 被覆盖的检修井或去向不明管段；查找和确定非法排放污水的源头及接驳口；可直接对排放污水与需要处理污水的合流情况进行检测；对管路淤积、排水不畅等原因进行调查；对管道的腐蚀、破损、接口错位、 淤积、污水泄漏污染等进行检测；同时还能处理新建排水系统的竣工验收和排水系统改造或疏通的竣工验收等等。

2 排水管道检测缺陷分类 排水管道检测缺陷可以分为两类，一类是结构 性缺陷，包括破裂、变形、错位、脱节、渗漏、腐蚀、胶圈脱落、 支管暗接、异物入侵等9种；一类是功能性缺陷，包括沉积、结垢、障碍物、树根、洼水、坝头和浮渣等7种。通常我们通过时钟表示法来表述管道 的缺陷 。了解这些缺陷有助于我们对排水系统 检测有更深刻的认识，对排水管道机器人技术的要求更加明确。

3 排水管道检测技术分类 根据现代检测技术的工作原理和采用的检测设备，可分为管道外检测技术和管道内窥检测技术，这些技术能通过模块式结构安置于排水管道机器人上。

3．1 管道外检测技术 管道外检测技术包括：

一、红外温度记录仪法，其原理是利用排水管道渗漏点与周边土壤形成的温度差， 使用红外温度仪进行测量和记录， 测定温度变化并产生自动温度图像。此方法可探测管壁表面和周围土壤层中的空隙和渗漏情况，但不能查明孔隙尺寸。Wirahadisku- sumah，Abraham等人在St．Louis就使用红外温度记录仪法来定位管道泄漏点和腐蚀出现的孔洞。然而整个技术依赖于一种单一的传感器，而且在解释红外图像上对技术人员的经验要求至关重要；

二、 透地雷达法,此法用于测量土壤层的孔隙深度和尺寸， 混凝土管的层理和饱和水渗出的范围，以及管道下的基础。但输出图像复杂， 需要经验丰富的人进行判断；

三、撞击回声法常用于检测大口径的排空的混凝土管和砖砌管道；

四、表面波光谱分析法可以区分管壁和周围土壤引起的问题，同时可以检测管壁的土壤情况 。

3．2 管道内窥检测技术及机器人应用

在此主要对管道内窥检测技术进行研究探讨，内窥检测技术包括以下几类：

（1）CCTV管道视频检测系统

它是采用闭路电视采集图像，通过有线传输方式，进行直观影象显示和记录的集成系统，主要由主控制器、控制电缆盘，摄像爬行器三个部分构成，多用于管径200～ 2000mm的排水管道。检测人员遥控爬行器在管道内的行进速度和方向， 控制摄像头的旋转、变焦及灯光照明等，并将管道内部的视频图像通过线缆传输到主控制器的显示屏上，检测人员可实时地监测管道内部状况， 同时将原始图像记录存储下来，当完成管道内窥检测工作后，根据检测的录像资料进行管道缺陷的分析和截取图片，并对资料进行处理，编写检测报告，对管道修复工作提出建议。

但CCTV法对人员的经验和知识水平要求较高， 在摄像过程中工作人员需要现场记录观察结果，解释从摄像器传送过来的图像，对图像进行一定的判读。检测前还需要将排水管道中水位临时降低，对于检测高水位的排水管网需要做一些辅助工作（如抽水，封堵等），另外为清楚了解内壁情况，必要时要预清洗内壁， 通常使用高压水清淤。现在的商用机器人多采用CCTV法与其他技术的综合运用通过不同功能模块的组装来实现对排水管道的检测、 清洗和维护。

（2）管道检测声纳系统

它采用声波反射技术对管道内的水下物体进行探测和定位，能够提供准确的量化数据，从而检测和鉴定管道的破损情况。主要利用管道成像声纳检测仪以水为介质对管道内壁进行扫描，声纳系统包括发射探头、连接电缆和带显示器声纳处理器三个部分。这种方法无需排干排水管道就可以对管道内部结构成像，但只能检测液面以下的管道状况，不能检测管道一般的结构性问题。

（3）管道潜望镜QV

管道潜望镜QV为便携式视频检测仪器，操作人员将设备的控制盒和电池跨在腰上， 使用摄像头操作杆将摄像头送至窨井内管道口， 通过控制盒来调节摄像头和照明以获取清晰的录像或图像。该设备对窨井、靠近窨井的管道检测十分有效，常应用于管径150mm～2000mm的排水管道。潜望镜以其便捷轻巧的特点而具有很 大的应用价值，此类机器人技术可以通过结合其他功能模块，比如甲烷检测仪、硫化氢检测仪等来完善其功能，发挥更大的价值。