供水管网爆管事故分析及策略

席兴泉胡桂荔

桂林市自来水公司席兴泉胡桂荔

摘要：供水系统是一个城市必要的基础设施，也是人民生存和社会发展的命脉，对国家的经济建设发展和生活水平的提高都具有非常重要的作用。同时，我国经济建设的飞速发展，也推动了供水事业的前进。目前，供水系统的不完善时常会导致一些爆管事故的发生，通过对爆管事故的分析，供水行业可做出相应的策略来保障市民的安全用水。

关键词：供水系统；爆管；分析；策略目前，随着人民生活水平的不断提高，对供水系统的需求也随之增加，但我国大部分供水管网都建于30年前甚至更早，某些老化的供水网管，造成了一些爆管和管网维护困难的现象。

通过对爆管事故的分析，找出导致事故产生的主要原因，采取有效的措施以实现对供水管网的及时维护和科学管理。

1、爆管事故的概念和分类爆管事故的发生是因为管道结构被破坏，管道内的水流了出来，造成附近管网压力急剧下降，给市民的用水压力造成极大影响。当爆管事故发生后，应及时对其进行关阀抢修，通过加紧工程施工进度减轻压力影响时间和范围。

根据爆管的原因或是方式不同，爆管的种类有纵向破裂、环向破裂、承口破裂以及管壁穿孔这四类。

2、导致爆管的原因和规律在供水系统的应用中，形成水管漏水和爆管的因素较多，即使是一处漏水或爆管，也可能是几方面因素共同作用的结果。

根据统计和分析，并结合我国情况造成爆管的主要原因有：地基松动、管道腐蚀、道路交通负载、水压过高、水锤破坏、环境温度的应力变化、道路施工和开挖、管道老化、施工不良等其他特殊的原因。

管道的寿命根据其规律绘制的曲线如下，被称为“浴缸曲线”。

埋地管道浴缸曲线图如图可知，整个管道的寿命周期可以分为三个阶段。第一个阶段是早期故障期即童年期，它是安装之后的初期阶段，若是发生了爆管事故，主要原因是管道材料或施工质量产生的问题，而且一旦发生爆管事故就会在以后的使用中重复的发生。

第二个阶段就是使用寿命期即成熟期，因此这个阶段的管道运行的相对比较稳定。若是在这个阶段发生爆管事故，主要原因是道路交通负载、水压过高、水锤破坏、环境温度的应力变化造成的，还可能是一个几率很小的施工事故造成的，所以在这个阶段的事故频率比较低。第三个阶段是耗损期即衰老期，发生爆管事故的主要原因是管道的老化和退化造成的。但是，每个阶段所对应的时间不是一定的，与很多的外部条件有关。

随着科学技术和经济建设的飞速发展，城市里所采用的管道也会因为不同的使用和技术的不用而采用不同材料的管道。在市场所能见到的给水管和排水管有很多的种类，例如：塑料管、铸铁管、预应力钢筋混凝土管、钢管、球墨铸铁管等，但是室外的给水管道主要运用的材料是灰口铸铁和钢筋混凝土的材料。

供水系统的管道同样会受到很多物质的腐蚀，这也会引发爆管事故的发生。对于水厂中的供水系统，水厂中水处理构筑物的水质中含有很多的化学物质产物，像氯元素和氮元素就会给管道带来严重的腐蚀。另外，管道周围的土壤中也可能会因为受到了污染在长时间的供水工作中将管道腐蚀，导致管壁慢慢的变薄、强度也随之降低，从而增加了漏水和爆管的可能性。

爆管率和管径之间存在负相关的联系，管径大爆管率小，管径小爆管率大。例如：DN75—DN2OO的管道的爆管率就比较高，占管道总长度的五分之四；DN2OO—DN3OO的管道则占管道的总长度的三分之一左右。相同的是温度的变化与爆管也存在一定的联系，相比其他的季节，寒冷的冬天就会存在很高的爆管率，特别在冰冻到解冻的时候，大约爆管率占到了一半。

据调查分析可知，管道的爆管事故存在聚集的现象。当一次维修之后，可能会造成附近管道的损坏，这是因为爆管之后的水流入附近的管道导致压力失衡又发生了爆管，或是本身的基础就已经不能够再使用。通常一些老化的管道就会出现聚集爆管的现象。

3、爆管的预测及模型选取一个管网的状态指标，对管网的评价和修复是具有非常重要的作用的。管道的爆管次数是管网状态的最合适的评价指标。建立爆管的模型和经济评价的模型能够有利于管网的相关工作人员对管网现状的评价，从而制定出一个合理有效的管道修复方案。管道的预测爆管模型有统计模型和物理模型两类。

对于预测爆管的物理模型而言，它通过对管道上荷载的分析和研究，评估管道抗荷载的能力和管道内外所能够被腐蚀的接受程度和范围来预测管道爆管的事故。爆管产生的物理机理是极其复杂和困难的，有些情况还没有办法给出完全准确和清楚的解释。

爆管的物理机理包括：管道的材料类型、管道的结构特性、管道与土壤之间的相互作用、管道施工安装的质量、管道内外水流的荷载压力管道外部的大小以及管道内外的生物、化学和电化学对管道材料造成的腐蚀。物理模型能够直观的对所观测到的某些现象做出比较合理的解释。但是管道爆管事故发生的物理原因需要的数据比较难收集也可能需要支付较高的费用去获得，所以物理模型的使用一般用于大型的主干管道，一旦管道发生事故就会损失惨重。

对于预测爆管的统计模型而言。它是以管网运行过程中的爆管数据记录做为分析和研究的依据，进而运用统计学的方式建立爆管事故数据的量化规律。统计模型有确定性统计模型与概率性统计模型两种。前者包括时间线性模型和时间指数模型两种；后者包括单变量组过程概率模型和多变量概率模型两种，多变量概率模型包括加速寿命模型、比例危险模型和实时Poisson模型三种。

4、针对爆管事故的相应对策在管道的材料选取上，可以采用球墨铸铁管和柔性胶圈的接口。在供水系统的施工过程中，需要对施工全过程的质量进行加强和提高，必须要按照设计的技术要求以及施工规范去施工。

在对管网的运行安全数据方面，要加强现场监测技术，充分收集管网的相关数据并在事故发生前制定相关的处理方案。

在对管网数据的进行分析时，可通过运用SCADA系统去制定一个广泛长期的收集和统计，来进一步的了解和掌握管网漏水的最新情况、管道外围因素发生的变化以及地下水质条件的变化等管网实时状态和变化趋势，进而取得更加全面和丰富的防治爆管的经验。并且通过这个系统中在线监测设备对管网压力和流量的实时监控，根据监测点压力和力量的变化情况，可较准确地判断爆管发生的区域，缩短人工排查爆管管段的时间，并及时进行修复，减少水量损失的同时减轻因爆管事故对市民正常用水产生的影响。

过去对管网中管道的维护大都在发现或得知管道坏了以后，如何保证在极短的时间内赶快去修好。其实这是一种被动的作法，如果能事先得知加以防范使其在未严重损坏前就已发现，岂不比坏了以后再赶快去修理要省力得多，而且损失也要小得多。所以，建设数据的现场监测系统和运用新技术是能够保障管网得以安全运行的关键所在，能起到提高水资源的利用效率和达到预防爆管事故发生的双重作用。

5、总结语供水系统早已进入各国的经济市场，但是爆管原因分析还是不具有准确性和定量性。根据以往的历史数据记录分析，数据的由来主要是以管网维护记录为主，运用统计学的相关知识去进行分析，从而得到了一些关于爆管事故发生的规律。通过加强管网施工质量的监督，建立完善的管网远传数据采集系统（SCADA系统），做好爆管事故的防治措施，进而推进我国供水系统的向前发展。

参考文献：[1]李楠.供水系统管道爆裂原因及规律分析[J].太原理工大学环境科学与工程学院，2012，10（28）：177-178[2]夏海江.供水管网漏损事故原因分析[J].民营科技，2012，06（19）：210-211[3]张丽峰.供水管网事故时关阀优化及影响区分析[J].合肥工业大学土木与水利工程学院，2011，12（25）：30-31