CN112241815B

CN112241815B - 用于供水管道系统中破损管道优先修复的检测方法

Info

Publication number: CN112241815B
Application number: CN202011162941.7A
Authority: CN
Inventors: 金赫
Original assignee: Jiujiang University
Current assignee: Jiujiang University
Priority date: 2020-10-27
Filing date: 2020-10-27
Publication date: 2023-07-18
Anticipated expiration: 2040-10-27
Also published as: CN112241815A

Abstract

本发明提出一种用于供水管道系统中破损管道优先修复的检测方法，包括步骤：S1：获取供水管道系统中每个管道的故障次数n、安装年限y以及长度l，根据n、y以及l确定每个管道的故障率m；S2：检测每个管道破损后整个供水管道系统的流量q1以及管道正常工作情况下整个供水管道系统的流量q2，并根据q1、q2确定每个受损管道在整个供水管道系统中的受损权重p；S3：根据管道属性以及管道的外部环境因素与管道修复人员的修复权重p’，量化出整个供水管理中每个管道的修复时间t；S4：根据故障率m、受损权重p以及修复时间t确定每个管道的恢复力R，并根据各恢复力R进行优先排序。本发明可快速确定破损管道的优先修复，节省费用。

Description

用于供水管道系统中破损管道优先修复的检测方法

技术领域

本发明属于管道检测技术领域，尤其涉及一种用于供水管道系统中破损管道优先修复的检测方法。

背景技术

现代城市的经济繁荣以及基本生活很大程度上依赖于生命线系统，如供水网络。因此，保证供水管道系统的稳定性显得尤为重要，若供水管道系统中断则还可能影响灭火能力，最终影响生命安全、造成财产损失。

据2014年中国质量报统计，国内600多个城市供水管网的平均漏损率超过15％，最高达70％以上。从统计数据不难看出，即使是依照现有标准的要求，我国城市供水管网漏损率不容乐观。而我们的供水干线目前现状更是比较严峻，修复这些管道需要巨额投资，市政工程及地方政府更是无力承担。2019年北海各区域频频发生爆水管的情况，严重影响了市民生活，由于管道年代久远，老化而无法承受高强度水压所导致管道爆裂，仅一个北海区供水管道修复就花费了约9200万元人民币，整个国内供水管网修复费用更是无法估量。

造成这种状况的主要原因是，大多数管道的使用时间远远超过了它们的预期使用时间。安装时的不理想设计技术，加上缺乏适当的维护，加剧了这一问题。由于缺乏经济上可行和可靠的条件评估技术，大多数管道没有得到充分的监测，以便在它们发展成灾难性故障之前识别和修复缺陷。目前供水管道系统状态的后果包括可靠性下降、供应中断和其他社会不便。这些后果可能会非常昂贵，主要取决于破坏的管道的大小，其在整个供水管道系统运行中的重要性，以及修复时间。与计划的修复工程相比，紧急修复关键地点的费用十分昂贵。因此，有效的资产管理及随后为计划修复的关键管道的优先次序是市政工程公司及时需要的。

发明内容

本发明针对上述的技术问题，提出一种用于供水管道系统中破损管道优先修复的检测方法，可快速得出管道的恢复力，并确定破损管道的优先修复，极大的节省时间，节约了费用。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种用于供水管道系统中破损管道优先修复的检测方法，包括步骤：

S1：获取供水管道系统中每个管道的故障次数n、每个管道的安装年限y以及每个管道的长度l，根据n、y以及l确定每个管道的故障率m；

S2：检测每个管道破损后整个供水管道系统的流量q1以及管道正常工作情况下整个供水管道系统的流量q2，并根据q1、q2确定每个受损管道在整个供水管道系统中的受损权重p；

S3：根据管道属性以及管道的外部环境因素与对应的管道修复人员的修复权重，量化出整个供水管理中每个管道的修复时间t；

S4：根据故障率m、受损权重p以及修复时间t确定每个管道的恢复力R，并根据每个管道的恢复力R进行优先排序。

在本发明的一些实施例中，在步骤S1中，所述每个管道的故障率m与故障次数n、管道的安装年限y以及管道的长度l之间的关系m＝n/y/l。

在本发明的一些实施例中，在步骤S2中，所述每个受损管道在整个供水管道系统中的受损权重p与管道破损后整个供水管道系统的流量q1以及管道正常工作情况下整个供水管道系统的流量q2的关系为：p＝(q2-q1)/q2。

在本发明的一些实施例中，管道属性为材料属性，所述材料属性划分有多个等级,用修复等级a表示。

在本发明的一些实施例中，管道的外部环境因素包括管道周围设施情况、作业空间、交通密集度、工人工作效率和故障严重程度，根据每种外部的环境因素存在的情况分别划分多个等级，分别对应的用修复等级b、c、d、e、f表示。

在本发明的一些实施例中，与所述管道属性、管道周围设施情况、作业空间、交通密集度、工人工作效率和故障严重程度分别对应设定管道修复人员修复管道的修复权重p1’、p2’、p3’、p4’、p5’、p6’。

在本发明的一些实施例中，总管道修复人员的的修复权重p’＝(p1’+p2’+p3’+p4’+p5’+p6’)＝100％。

在本发明的一些实施例中，所述修复时间t与所述管道属性的修复等级a、管道周围设施情况的修复等级b、作业空间的修复等级c、交通密集度的修复等级d、工人工作效率的修复等级e和故障严重程度的修复等级f以及对应的管道修复人员修复力的修复权重p1’、p2’、p3’、p4’、p5’、p6’之间的关系为：t＝a*p1’+b*p2’+c*p3’+d*p4’+e*p5’+f*p6’[M1]。

在本发明的一些实施例中，所述流量q1通过整个供水管道系统每个输送分支点的供水量及水压确定。

在本发明的一些实施例中，每个管道的恢复力R与故障率m、受损权重p以及管道修复时间t之间的关系R＝m*p*t。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1)通过平时定期对管道的恢复力进行检测和管理，可在管道达到破裂点或灾难性故障之前预测识别，并优先对恢复力R数值高的管道进行修复，提高管道的恢复力，避免因管道破裂而造成的道路瘫痪、停水、消防、生命和财产损失等灾难，同时节省巨大的修复费用；

2)管道受损或破坏数量及修复费用对市政或政府的预算造成较大的压力，因此恢复力基础的管道优先修复排序方法可合理有效的分配政府的有限预算资金，做到最大化的恢复管道系统；

3)该方案可制作成一套架构，在输入关键参数后，自动输出管道的优先顺序，不仅可以对供水管道系统更优的管理，且能够节省修复时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的流程图；

图2为供水管道系统正常情况下供水量分布示意图；

图3为供水管道系统中某一管道破损情况下供水量分布示意图。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

如图1，一种用于供水管道系统中破损管道优先修复的检测方法，包括步骤：

S3：根据管道属性以及管道的外部环境因素与对应的管道修复人员的修复权重p’，量化出整个供水管理中每个管道的修复时间t；

S4：根据故障率m、受损权重p以及修复时间t确定每个管道的恢复力R，并根据每个管道的恢复力R进行优先排序，得出整个修复过程的最优修复方案，确定管道优先修复。

在步骤S1中，故障率m与故障次数n、管道的安装年限y以及管道的长度l之间的关系m＝n/y/l。

在步骤S2中，受损权重p与管道破损后整个供水管道系统的流量q1以及管道正常工作情况下整个供水管道系统的流量q2的关系p＝(q2-q1)/q2，其中，流量q1通过整个供水管道系统每个输送分支点的供水量及水压确定。

如图2所示，假设的一个供水管网里面包含1-10个供水管道A-J，10个供水分支点，设定正常情况下每个供水分支点的供水量是Q＝100，正常情况下，这个管网A-Q的供水量是q2＝QA+QB+…+QJ＝1000。

如图3所示，管道1被外力或者自身的老化而破裂了，这时每个供水分支点的供水量下降了，这个管网的供水量是q1＝QA+QB+…+QJ＝730，管道1的权重计算方法＝(1000-730)/1000＝0.27，管道2-10均可根据此方法确定权重。

在本实施例中，该管道属性为材料属性，材料属性划分有多个等级，用修复等级a表示。

进一步的，外部的环境因素包括管道周围设施情况、作业空间、交通密集度、工人工作效率和故障严重程度，根据每种外部的环境因素存在的情况分别划分多个等级，分别对应的用修复等级b、c、d、e、f表示。

参见下表：

在本实施例中，与管道属性、管道周围设施情况、作业空间、交通密集度、工人工作效率和故障严重程度分别对应设定管道修复人员修复管道的修复权重p1’、p2’、p3’、p4’、p5’、p6’，总的修复权重p’＝(p1’+p2’+p3’+p4’+p5’+p6’)＝100％，管道属性的修复权重p1’、管道周围设施情况的修复权重p2’、作业空间的修复权重p3’、交通密集度的修复权重p4’、工人工作效率的修复权重p5’和故障严重程度的修复权重p6’可分别划分多个修复权重等级，参见下表：

修复时间t与所述管道属性的修复等级a、管道周围设施情况的修复等级b、作业空间的修复等级c、交通密集度的修复等级d、工人工作效率的修复等级e和故障严重程度的修复等级f以及对应的管道修复人员修复力的修复权重p1’、p2’、p3’、p4’、p5’、p6’之间的关系为：t＝a*p1’+b*p2’+c*p3’+d*p4’+e*p5’+f*p6’[M2]。

例如：管道属性为混凝土类，其修复等级a为1，管道周围设施情况为距管道3个直径内存在1个其他设施，其修复等级b为0.5，作业空间为高速公路，其修复等级c为1，交通密集度为3、4、5线城市，其修复等级d为0.1，工人工作效率为1-5年相关工作经验，其修复等级e为0.5，故障严重程度为1处以上完全断裂，其修复等级f为1，在计算时，a、b、c、d、e、f参照等级的数值，而修复权重p1’、p2’、p3’、p4’、p5’、p6’，则需要换算成百分比，管道属性为管道材质较坚固、故障率少、修复方法较多，其修复权重p1'为1，管道周围设施情况为管道周围设施做保护措施，其修复权重p2'为2，作业空间为管道需要全部更换、需要全部开挖，其修复权重p3'为3，交通密集度为人力、装备和材料运输到现场需要1-2小时，其修复权重为2，工作效率为管道修复时间在3-5天之间，其修复权重为3，故障严重程度为管道破损程度较轻、只需要修复管道破损部位，其修复权重为1，经AHPanalysis法计算，最后得出p1’、p2’、p3’、p4’、p5’、p6’对应的修复权重分别为8％、17％、25％、17％、25％、8％，则t＝1*8％+0.5*17％+1*25％+0.1*17％+0.5*25％+1*8％＝0.64。

在本实施例中，恢复力R与故障率m、受损权重p以及管道修复时间t之间的关系R＝m*p*t,确定恢复力的大小，R的值越大说明管道破坏的可能性越大，对R的数值大小进行排序，对恢复力低的管道修复，即R的数值大的优先修复，避免因管道破裂而造成的道路瘫痪、停水、消防、生命和财产损失等灾难，同时节省巨大的修复费用。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种用于供水管道系统中破损管道优先修复的检测方法，其特征在于，包括步骤：

S1：获取供水管道系统中每个管道的故障次数n、每个管道的安装年限y以及每个管道的长度l，根据n、y以及l确定每个管道的故障率m，所述每个管道的故障率m与故障次数n、管道的安装年限y以及管道的长度l之间的关系m＝n/y/l；

S2：检测每个管道破损后整个供水管道系统的流量q1以及管道正常工作情况下整个供水管道系统的流量q2，所述流量q1通过整个供水管道系统每个输送分支点的供水量及水压确定，并根据q1、q2确定每个受损管道在整个供水管道系统中的受损权重p，所述每个受损管道在整个供水管道系统中的受损权重p与管道破损后整个供水管道系统的流量q1以及管道正常工作情况下整个供水管道系统的流量q2的关系为：p＝(q2-q1)/q2；

S3：根据管道属性以及管道的外部环境因素与对应的管道修复人员的修复权重，量化出整个供水管理中每个管道的修复时间t；管道属性为材料属性，所述材料属性划分有多个等级，用修复等级a表示；管道的外部环境因素包括管道周围设施情况、作业空间、交通密集度、工人工作效率和故障严重程度，根据管道的外部环境因素存在的情况分别划分多个等级，分别对应的用修复等级b、c、d、e、f表示；与所述管道属性、管道周围设施情况、作业空间、交通密集度、工人工作效率和故障严重程度对应设定管道修复人员的修复权重分别为p1’、p2’、p3’、p4’、p5’、p6’，总的管道修复人员的修复权重p’＝(p1’+p2’+p3’+p4’+p5’+p6’)＝100％，所述修复时间t与所述管道属性的修复等级a、管道周围设施情况的修复等级b、作业空间的修复等级c、交通密集度的修复等级d、工人工作效率的修复等级e和故障严重程度的修复等级f以及对应的管道修复人员的修复权重p1’、p2’、p3’、p4’、p5’、p6’之间的关系为：

t＝a*p1’+b*p2’+c*p3’+d*p4’+e*p5’+f*p6’；

S4：根据故障率m、受损权重p以及修复时间t确定每个管道的恢复力R，所述每个管道的恢复力R与故障率m、受损权重p以及管道修复时间t之间的关系R＝m*p*t，并根据所述每个管道的恢复力R进行排序。