供水管线探测方法技术的研究研析讨论

文／罗序斌 安庆供水集团公司 安徽安庆 246000

引言：

随着我国城市化进程的推进，城市规模不断扩大，对供水管网等市政基础设施的管理维护工作也提出了更高的要求。供水管线的运行状态将直接影响城市居民的正常生产生活秩序，因此必须通过各项先进探测技术的合理应用，准确掌握供水管线的状态信息。目前在供水管线管理工作中已经发展出多项探测技术，供水管线探测人员应加强对各类型探测技术的研究，并根据供水管线特点合理选择相应的探测技术方法。在供水管线探测实践中则应严格遵守相关操作规程，准确掌握各项探测技术要点和技术规范，积极总结探测技术应用经验，以确保探测技术应用科学合理，从而提高供水管线探测工作的质量和效率，使探测数据更加精准全面，为城市建设以及供水管理维护等各项工作的开展提供更加客观的数据基础。

1、概述供水管线探测技术特点分析

1.1 探测技术设备的有效性会受到供水管线分布的影响

在现代城市中，供水管线大多处于地下空间，而其地面部分通常有密集建筑物或者大流量车流。同时，在供水管道的铺设中一般会采取沿建筑物敷设方式，不仅会对很多探测设备的正常使用产生不利的影响，加大供水管道的探测难度，而且还会对探测以及测量人员的人身安全构成一定的威胁。

1.2 探测技术设备的有效性会受到供水管线材质的影响

通常城市中的供水管线工程是在不同时期建设完成的，而随着技术设备的发展，所采用的供水管道材质也在不断的变化，客观上造成了供水管道材质的多样性。不同材质的供水管道对探测技术以及探测设备都有不同的要求，也加大了探测的难度。

1.3 对探测数据精度有较高的要求

供水管线的探测工作主要是为管线的维护管理以及城市建设等工作提供参考依据，因此对探测数据的准确性、精度以及探测效率均有很高的要求，因此探测人员必须积极采用先进的探测技术设备，不断提高探测工作的质量和技术水平，才能满足探测要求。

2、现阶段供水管线探测工作中常用探测技术方法分析

2.1 供水管线探测中的电磁感应技术分析

在供水管线探测工作中，电磁感应技术是比较常用的探测方法之一，其能够对金属材质的供水管线进行有效探测。目前在电磁感应探测技术的实际应用中主要采用的是人工激发方式对管线中的电流进行激发，根据激发方法的不同，可以将电磁感应技术划分为磁偶感应方法、直连方法以及夹钳方法等。其中磁偶感应方法一般适用于无出露管线以及远距离供水管线的探测，当供水管线有部分外露时，则可以采用直连法进行探测。在探测直径相对较小的金属材质供水管线时，应采用夹钳法，其能够通过夹钳来直接耦合电磁场，从而对供水管线位置进行准确的探测。

2.2 供水管线探测中的探地雷达技术分析

探底雷达技术也是供水管线探测工作中的重要辅助性技术方法。探底雷达技术能够对非金属材质的供水干线进行有效探测，从而准确掌握供水管线的布局结构。在应用探地雷达技术时，主要是通过发射天线发射电磁波，并利用接收天线对反射电磁波进行接收，从而根据电磁波的波形变化等对供水管线位置、埋深以及走向等进行判断分析。

2.3 供水管线探测中的电探测技术分析

当供水管线布局结构或者地下环境较为复杂时，可以采用电探测技术开展探测工作。电探测技术可以分为之列电探测技术以及交流电探测技术这两大类。其中直流电探测技术主要是采用两个供电电极作为直流电供电来源，并使供电电流在地下环境中形成循环，电流应保持稳定，以便对金属材质的供水管线位置进行准确地判断。在应用该技术方法时，应确保供水管线材质和其周边环境介质之间具有明显差异性的性质特点，这样才能根据电流在不同阻值介质中的传播差异对供水管线进行有效探测。同时，该技术在低阻体中的探测效果更为准确。而交流电探测技术则主要是通过交流电在地下环境中所产生的磁场效应来实现对供水管线的探测。与直流电探测技术相比，交流电探测技术能够对埋深更大的供水管线进行大范围探测，因此在供水管线探测工作实践中得到了广泛的应用。

电探测技术中的瞬变电技术是应用较为广泛的探测方法。所谓瞬变电探测技术主要是通过发射脉冲电磁波使底层介质中形成二次电磁场，并利用线圈来实现对电磁信号的接收。之后即可根据所接收的电磁信号对供水管线的位置和埋深等进行判断。该技术与探底雷达技术有一定的相似之处，均主要应用于对金属材质类供水管道的探测，且被测管道应为低电阻材质，而其环境介质则应呈高阻体特征，以便根据电磁波在不同阻体介质中的波形变化进行判断分析。

2.4 供水管线探测中的新型技术分析

随着探测技术的发展，陀螺仪定位技术以及音听定位在供水管线探测中的应用范围不断扩大。其中陀螺仪定位技术也就是以惯导定位原理为基础，利用穿入管道的测量单元以及行进部分进行探测，并通过专业软件处理分析探测数据，是一种对塑料管材进行探测的有效技术手段。而听音定位也是对塑料管材供水管道进行探测的重要技术方法，其能够使声音加入管道，通过地面听音来判断管线位置，具有较高的探测精度。

3、供水管线探测技术应用方法分析

3.1 全面收集供水管线资料

在探测供水管线前，工作人员应对测区范围内所有供水管线的资料进行全面的收集，应涵盖所有供水管线工程的设计和施工土质、工程竣工土质和其他的技术资料等。工作还应地测区地形图以及相关的控制点坐标数据等进行收集整理，为后续探测技术的选择应用以及探测、测量工作的开展提供可靠的参考依据。

3.2 对测区开展现场踏勘调查

在开展供水管线探测工作前，工作人员应根据测区资料分析结果对测区进行实地勘测，以便合适测区现场情况，对所收集资料的准确性和全面性进行科学评估，以便制定供水管线探测技术方案，为后续探测以及测量工作的顺利实施奠定良好的基础。在现场踏勘工作中，工作人员应对测区的地形条件、地面建筑和交通情况进行详细的了解，对供水管线管径、材质、埋深以及阀门等重要节点情况进行核对。同时应对测区内控制点的位置以及状态进行检查，以便在后续测量中选择未损坏的控制点作为已知点。

3.3 合理选择探测技术方法

在探测供水管线时，工作人员应根据管线材质的不同选择相应的探测技术方法。由于建设年代的不同，我国目前的供水管线有多种材质，例如PE 管、水泥管、球墨铸铁管、镀锌管、钢管以及其他一些材质的管线，可以分成非金属类以及金属类这两大类型。各类型材质管线在性能特征上存在明显的差异，而不同探测技术的适用对象也各不相同，探测人员应加强对管线材质特点以及探测技术的研究，以确保探测技术选择应用科学合理。在对供水管线材质进行调查时，工作人员可采取现场调查等方式结合前期所收集的资料信息，以确保准确掌握供水管线材质，之后再据此采用相应的探测技术和仪器设备，从数据资料较为完整能够准确掌握详细情况的供水管线开水进行探测，再逐步向未知管线部分推进。在探测实践中也可以采用不同探测技术方法综合应用的方式，通过对不同来源探测数据的对比分析检验探测数据的准确性，从而更加全面客观地了解供水管线情况。在对非金属类隐蔽式供水管线进行探测时可以通过磁偶极感应技术。

偶极感应技术是通过管线探测仪上所配置的发射线圈和发射设备等以人工方式产生电磁场，使电磁信号在供水管道内传播。这样就可以通过接收设备所接收到的电磁信号对供水管线走向、埋深等情况加以判断分析。与其他电磁感应技术相比，偶极感应探测技术主要适用于干扰信号较少且敷设方式较为简单的供水管线探测工作。在实际应用中应合理控制信号发射功率以及接收装置与信号发射装置之间的距离。该技术能够对钢筋水泥等材质的供水管线进行有效探测，工作人员在利用管线探测仪基本确定了供水管线未知后还可以采取直接打开阀门井等方式对供水管线的管径大小以及埋深等数据加以验证。在对塑料材质的供水管线进行探测时，工作人员应加强对管线开挖资料以及其他已知相关资料的了解，为管线埋深、位置以及走向的推测提供参考依据。

在探测供水管线时还可以采用直连技术，也就是将电流信号施加在已知供水管线上，以便对管道走向和埋深等进行探测。与其他探测技术相比，应用直连探测方法，由于可以将其他干扰信号有效排除，因此具有较高的探测准确性，可以适用于有多类型管道共存在同一地下空间时的供水管线探测要求。

而在对球墨铸铁以及铸铁类供水管线进行探测时可以采用电磁感应技术，其技术原理仍然是电磁感应原理，电磁信号由发射装置发出，但采用了不同的连接发射方式使信号能够被传输至地下金属材质的供水管线上，而金属材质的供水管线在感应到电磁波后就会有感应电流形成，并沿管线走向方向传播感应电流。感应电流在传输时会产生电磁波并向四周辐射，当设置于地面的接收装置探测到辐射电磁信号时就可以根据电磁信号的波形变化来对地下供水管线的具体走向以及位置埋深等情况进行准确地判断。

对金属类供水管线进行探测时还可以采用夹钳法等探测方法。在实际应用中应采用配置有专业夹钳以及感应线圈的供水管线探测设备，并在金属材质的供水管线上直接施加电磁波，之后就可以根据所接收的反射信号来判断管线位置和埋深。

此外，在应用陀螺仪定位技术以及音听定位对非金属材质的如塑料管等材质的供水关系进行探测时，工作人员应全面收集管线资料，熟练掌握陀螺仪以及音听定位仪的操作方法，以确保探测数据客观准确。

3.4 精确测量供水管线数据

3.4.1 供水管线测量要求分析

在对供水管线进行测量时应包括地下管线点联测以及控制测量这两部分内容，同时应按照国家所颁布的地形图图示要求绘制供水管线图。在测量地下供水管线时，工作人员首先根据相关技术规范要求认真检测复核已有控制测量成果，如在检核中发现测区存在已有控制测量成果不完成度情况时应先通过基本控制测量工作的开展补充完全。测量人员应在正式施测前对所有测量仪器设备进行检校，以确保其工作状态良好，测量精度以及量程等各项指标参数均能够达到测量要求，为提高测量精度奠定良好的基础。

在对供水管线进行测量时，工作人员应先标注以探明的供水管线，再对其进行定位测量，特别是要对供水管线的闸阀、三通以及弯头等重要节点坐标进行精确测定。当测区具有较好的信号接收条件且地势较为空旷时，可以通过GPS RTK 技术设备开展供水管线的定位测量工作。GPS RTK 系统主要包括基准站以及流动站两大部分。在施测时应先在已知坐标点安装固定好基准站，然后通过流动站对测管线点进行动态测量。流动站能够实时接收来自基准站的发射信号，并可以通过无线传输网络将所采集的数据信息发送给基准站。

虽然GPS RTK 技术设备在定位测量精度以及测量效率方面均具有明显的技术优势，不过由于城市中建筑密集，如在城市住宅小区等测区环境下开展供水管线测量工作时，GPS 信号会受到周边建筑的遮挡影响，导致测量数据段全面性和精度下降，难以适应供水管线测量的实际需要。因此当测区环境较为复杂时，工作人员可结合全站仪及其他测量技术设备的综合应用，以保证测量数据的准确性。全站仪能够对已知坐标点与待测点之间的水平和垂直角度以及直线距离等进行测量，并可以通过计算获得测点坐标数据。工作人员在应用全站仪测量供水管线时应首先利用GPS RTK 技术对已知点坐标进行测点，之后再以此为依据测定供水管线的坐标数据。通过全站仪对供水管线进行坐标测量时，虽然其在测量效率以及工作强度方面与GPS-RTK 技术相比存在明显的不足之处，不过该技术的适应性相对较好，能够更好地满足城市复杂环境下的供水管线测量要求。

3.4.2 图根测量技术要点

在应用GPS-RTK技术对供水管线进行图根测量时，工作人员应选择地势相对较高单位制设置基准站，以避免GPS 信号的发送和接收受到干扰。在将基准站安装完成后，测量人员应在WGS-84 坐标体系下对基准站坐标进行测算。实际操作中应选择3 个以上的控制点进行联测，且控制点应呈均匀分布特征，以便对测区坐标系的具体转换参数进行准确的解算。当基准站设置完毕后，工作人员还应对已知控制点坐标加以校核，所选择已知控制点应达到二级控制点以上的等级，且平面位置差应控制在5cm以内。观测前工作人员还应在手簿内合理设置收敛值，其中垂直收敛值应控制在3cm 以内，而水平收敛值则应控制在2cm 以内。

在正式施测过程中，工作人员应选择卫星观测条件较好的时间段开展观测，卫星高度角应达到15°以上，且可观测卫星数量应达到5 颗以上，而PDOP 值则应控制在6 以下。测量时利用三脚架进行天线的架设，且应确保气泡在仪器居中位置。工作人员应对在同一参考站以及不同参考站条件下分别对同一测点进行两次测量，且应确保测量数据的高程较差控制在3cm 以内，而平面坐标较差则应控制在2cm 以内。然后应对符合较差标准的数据取平均值，并将其作为最终观测结果。当观测数据较差较大时，应重新进行测量。如果在供水管线测量时采用的是GPS RTK 单基站测量方式，各测点均应在两个不同时段分别进行独立观测，且两个观测时段之间应间隔1h 以上。在各观测时段均应进行2-3 个测回的观测，以便获得固定解，收敛值应达到毫米级，而垂直以及平面精度则应分别控制在2cm-3cm 以内。在测量实践中，为准确获得固定解，测量人员应在观测数据较为稳定后再进行记录，以提高测量效率和质量。

3.5 供水管线图编绘技术要点

在完成了供水管线的外业探测工作后，工作人员还应对探测数据进行内业处理，并在相关探测数据的准确性和精度等检查合格后编绘供水管线图。在绘制供水管线图时，工作人员应根据实际需要合理确定比例尺，准确确定成图中的供水管线要素，科学编辑图例，以保证成图质量。完成供水管线图的编绘后应输出管线点探测成果表和供水管线图。在成图编绘作业中应积极采用具有较高自动化以及信息化水平的数字成图技术，其不仅能够有效提高成图编绘的效率，而且能够减少人为因素对成图质量的影响，确保供水管线图各点号均能够准确反映实际情况。在供水管线中应详细反映供水管线的位置、走向、布局、埋深以及连接关系等各项数据信息。在编制点线表文件时，工作人员应采用Excel 数据格式，并设置点sheet 表和线sheet表这两个工作表。点sheet 表中应主要记录供水管线点坐标数据，工作表应包括点号、设备名称、横纵坐标值、管线埋深、高程以及相关的全书信息等。而在线sheet 工作表中则应体现供水管线的主要连接关系，且表格中应包括供水管线的点号、类型、材质、直径、敷设类型以及相关权属信息等内容。

3.6 探测供水管线技术应用中的注意事项分析

在探测供水管线时，探测技术应用的有效性和合理性会受到作业环境条件、技术方法选择的合理性、探测设备的质量性能以及探测人员的技术水平和操作规范性等多种因素的影响。因此，在供水管线的探测工作中，工作人员应注意加强对测区环境的勘测，充分了解测区地面建筑分布、交通流量、地面平整度、供水管线以及与其存在平行或交叉关系的其他各类管线的分布特点以及周边区域的电磁干扰情况等。同时探测人员应注意准确把握各项探测技术的适用条件、技术原理以及相关探测设备的具体量程、操作方法等。在正式施测前则应注意所制定的探测以及测量技术方案的合理性以及可行性，并要注意供水管线探测工作实施方案的经济性和进度计划安排，以便高效、优质地完成供水管线探测工作。

结语：

在供水管线的探测工作中，探测人员应全面收集探测目标管线的各项资料信息，并通过现场勘测等方式加强对测区实际情况的了解，以便根据供水管线的具体埋深、材质特点和测区环节条件等因素合理选择供水管线探测技术方法，制定科学的供水管线探测技术方案。在对供水管线进行探测时，工作人员应严格遵守供水管线探测技术规范要求和操作规程，确保探测技术应用准确有效，以获得更加全面、精准的供水管线空间位置以及状态信息，从而为供水管线的管理维护提供可靠的参考依据，推动我国现代化城市建设的健康发展。