城市地下管线及其地球物理探查方法

城市地下管线及其地球物理探查方法

蔡敏

天津市测绘院天津300381

摘要：城市地下管线是城市的重要基础设施和组成部分，是维持现代化城市正常运行的命脉。随着城市经济水平的提高、城市规模的扩大和现代化步伐的加快，城市地下管网越来越庞大，越来越复杂，种类也越来越多，所担负的城市人民群众赖以生存的物质基础的作用也越来越强。然而，近年来由于管网数量增加、相关管理滞后、城市环境变化、城市大量建设工程以及城市人口工作和生活要求提高等多种因素的交织作用，城市地下管线事故数量成倍增长，地下管线安全问题已成为城市安全研究中的热点问题、城市发展中亟待解决的重点问题和城市进行科学管理工作的重点内容。

关键词：城市地下管线；地球物理；探查方法

引言

近年来，随着城镇化的快速发展，城市地下管线的规模不断增大，但同时，城市地下管线管理也暴露出一些不容忽视的问题，加强城市地下管线综合管理已成为刻不容缓的一项重要工作。本文结合城市地下管线基本属性，研究新公共管理理论、公用事业政府管制理论和产品公共性分类理论及其在城市地下管线综合管理中的应用，探讨城市地下管线综合管理体制机制、城市地下管线登记制度和特许经营制度等，为政府部门加强城市地下管线综合管理，制定相关政策，提供理论依据。

1城市地下管线探测技术简介

地下管线是城市基础设施的关键组成部分也是城市的生命线，但城市地下管线的布设日趋交错和密集，管线的类别、材料、施工方式等也不断更新变化，这对管线的探查增加了难度。因此，对城市地下管线探测方法进行分析研究是至关重要的。１９世纪末期，国外研究者就已提出用地球物理手段来探测地下管线的技术，此项探测技术在国外已经使用多年并不断地发展。我国对地下管线探测技术的研究起步相对较晚，于２０世纪９０年代初期形成一股热潮。文章从理论上对常用物探方法进行分类和总结，讨论不同类型管线探测存在的技术难题，并给出了较优的探测方法，目的是为同类地质条件探查提供参考，也对未来的管线探查技术发展提出思考和认识。

2城市地下管线的影响因素

2.1地震破坏

地震会引起地面位移，使地下管线产生断裂、变形。大量震害记录表明，地下管线在地震中易遭破坏。更为严重的是，地下管线一旦在地震中破坏，除自身破坏造成的直接损失外，还将引发严重的次生灾害，在很多情况下，次生灾害带来的损失远远高于地震破坏造成的直接损失。如唐大山地震，城市供水管网总长度为110km（DN=75mm以上），444处遭到不同程度的破坏，其中接口损坏353处，占总被破坏总数的79.5%，而管体折断及破裂者为91处，占20.4%。日本阪神地震总长12068.5km的管道，其中接口破坏1768处，占总被破坏处的68.1%，而管件折断或破裂为830处，占总数的31.9%。此外，管道材质也影响到管道的抗震性能，钢管、球墨铸铁管和柔性接口预应力钢筋混凝土管比灰口铸铁管、石棉水泥管、塑料管的抗震性能要好。

2.2管线种类繁多

城市地下管线常见的有供水、排水（雨排水和污排水）、燃气、通信、电力、热力等多种，随着科技的发展、城市规模的扩大，以及可利用资源的不断缺乏和节能减排措施的实施，人们又拓展出了中水、网络、垃圾等新的种类的地下管线。从一般意义上讲，地下管线种类分为给水（原水、自来水、净水、中水）、排水（雨水、污水、合流）、电信（电缆）、燃气、热力（蒸汽、热水、回水）、工业管线等，从运输方式上讲，管线种类又分光电流管线、压力管线、重力自流管线等。目前我国城市地下管线包括供水、排水、燃气、热力、供电、通信、管沟、工业管线等，共有八大类30多种。以长春市为例，全市大型管线产权单位有17家之多，8大类35小类（表1），涉及供水、排水、燃气、供热、供电、通信等行业，除市政排水管线外，均由各产权单位自行建设和管理。

3城市地下管线及其地球物理探查方法

3.1完善地下管线安全法律法规和标准体系

加快《城市地下管线管理条例》的立法进程。加强城市地下管线立法的相关工作，按照统一规划、统一管理、分工负责、信息共享、安全运行的原则，明确城市地下管线的管理体系和执法主体，规范地下管线规划、建设、测量、运行维护与安全、档案与信息管理的程序，明确各责任主体的行为和对违法行为进行处罚的措施。希望通过法制建设，切实加强城市地下管线的统一规划，统一管理，建立城市地下管线信息管理系统和信息共享、资源有偿使用的机制，使城市地下管线规划、建设、管理的科学化、法制化。加强各类地下管线标准规范的协调和修订工作，管线规划、建设和管理的标准规范是各类管线管理的指导法则，要彻底改变当前管线标准规范制定部门化的现状，要加强各类管线国家标准的制定，避免管线建设行业标准左右国家标准的不合理现象。确立管线的合法地位和产权归属，建立严格的管线破坏责任追究制度。

3.2近间距并行管线的探测

近间距并行管线的深度和延伸方向基本相同且管线的间距不足埋深一半。近间距并行管线的探测难题也是随着管线日益密集而出现的，其电磁场相互叠影响，加之交通环境和工业电流场的影响，给地下管线探测工作增加了巨大的难度。对于这一难题的研究是在近十几年开始兴起的。赵献军采用频率域电磁法进行探测，并对其中的夹钳法、感应法、直接法等方法进行了探测效果的比较，认为选择激发法和压线法的效果较佳。后杜良法等又结合工程实例，在苏州市某街道上运用倾斜压线法对并行的给水管和煤气管线进行探测，进一步验证了倾斜压线法的探测效果。陈穗生、王勇等结合工程实例，在广州某地和上海某地验证了直接法和夹钳法对斜交并行的电信和给水管线探测效果，同时陈穗生也验证了倾斜压线法与选择激发法在并行管线（给水与煤气管线）中的探测效果。最近李关勇，王洪海等运用正演理论曲线来分析磁场分量的异常变化，进而对近间距并行管线的探测方法进行分析。然后对分辨率进行了分析得出：直接法和夹钳法优先选择，感应法进行探测时发射线圈尽可能水平放置以减少旁线干扰，水平分量法利于确定管线深度，梯度法利于确定管线位置。

3.3建立综合管理协调机制

加强城市地下管线管理，应建立和形成由国家宏观指导，省级人民政府抓检查监督，城市人民政府负总责，行业抓落实的责任体系。国家有关部门应建立城市地下管线管理的联席会议制度，确定牵头部门，开展综合协调，解决地下管线综合管理的重大问题。省级人民政府应建立和完善城市地下管线综合管理工作的考核评价体系，加强检查监督，对地下管线管理中的重大问题实行挂牌督办。城市人民政府是地下管线综合管理的责任主体，应建立综合管理协调机制，指定牵头部门作为综合管理的协调机构，组织相关职能部门和管线权属单位，联系驻军单位等，开展综合管理、统筹协调工作。近期，可在部分城市开展城市地下管线综合管理的试点工作。

结语

随着政府部门对地质灾害的重视程度越来越大，未来在地质灾害的防治与监测方面依然是重中之重。物探技术是一门具有广阔应用空间的技术，结合快速探查仪器系统以及计算机工具，能够快速、准确、大范围的使灾害体透明化，从而为灾害体的预防监测提供技术支持。随着经济的发展与技术的进步，未来物理探测技术也会得到很大改进，探测的精度和深度都会大大提高，能够更好的服务于地灾的监测预防。同时在利用物探技术时也要充分发挥自己的创造力，在实际运用中突破常规，创造性的解决问题；还要敢于突破现有的物探手段，不被现有的方法遮住眼睛，要创新技术思路，善于多角度思考问题，通过综合不同方面的研究创新，最大限度的发挥设备作用，依据实际需求，创新物探技术，使物探技术在地质灾害的问题上得到更全面准确应用。

参考文献：

[1]住房和城乡建设部城市建设司．城市地下管线管理情况研究报告［R］．2016．

[2]王俊豪．政府管制经济学导论［M］．北京：商务印书馆，2015，155．

[3]王珏．杭州城市地下管线综合管理研究［D］．杭州：浙江大学建筑工程学院，2016．