淺議城市地下管線探測技術與信息化管理

釗童輝 白金生 盧 鶴

（河南省航空物探遙感中心，河南鄭州 450053）

近些年，城市化發展對地下管線產生了較為重大的影響，更為多樣化的建筑功能需求對管線的數量、種類提出更高要求。過去的城市附屬設施建設缺乏系統性、全面性，城市地下管線在建設過程中相對獨立，缺乏溝通交流，不同地區管線建設標準不一，對于城市未來整體的協調發展產生較大的阻礙。隨著相關建設法規逐漸得到完善，行業發展需求越來越復雜，城市管理呈現出精細化的發展趨勢，要求相關管理人員實行更規范化、信息化的管理模式，普查地下管線的實際鋪設情況，明確雨污管網的建設情況，為后續市政建設實現雨污分流的建設目標提供支持。在發展過程中，地下管線探測技術的應用尤為重要，需要結合高新信息化管理手段強化管理能力。

1 城市地下管線種類及其探測技術

在城市地下管線建設中，管線功能要求不同會導致其自身屬性不同，常見的管線有給排水以及熱力電力等，也有國防通信等特殊用途管線，管線承擔著維持城市正常運轉的艱巨任務。我國常見的城市地下管線材質主要包括金屬、非金屬以及帶金屬骨架等，針對不同的材質需要采用不同的探測技術。

工作人員可以借助觀測井通過肉眼直接觀察、記錄可見的地下管線分布，是探測工作中最為直接和有效的方法。但該方法存在一定局限性，對管線的空間分布位置缺乏檢測能力，在實際探測工作中一般需要輔以設備探測提升探測工作的層次與效率。

針對金屬材質的管線，組合采用電磁感應法、直接法可以獲得不錯的效果；針對混凝土、塑料等常見的非金屬材質管線，可以根據實際情況采用示蹤電磁法、地質雷達法等方法；若探測對象采用帶金屬骨架的電纜線，采用工頻法即可得到管線的空間位置；夾鉗法在通信線、電力線等管線的探測中的應用較為廣泛，夾鉗位置能夠產生強度較大的環形磁場，接收機一端可以對接收的信號進行分析，得到管線的基本參數。

2 城市地下管線探測技術的原理

我國城市地下管線的功能、組成較為復雜，同一管線系統內不同部分的材質常存在較大差異。目前實行的常規管線儀對金屬材質管線有著較為突出的探測效果，但在非金屬材質的管線探測工作中，難以發揮良好效果，需要技術人員根據具體材質及工程環境選擇其他探測設備或方法，如電磁感應法和地質雷達法。

2.1 電磁感應法

電磁感應法借助待測管線及周邊物質之間存在的電導、磁導等物理性質差異完成探測，電磁設備在待測管線附近形成諧變電磁場，對接收器捕捉的電磁場的變化情況進行實時分析，根據磁場分布、隨時間的變化得到地下管線的大致位置。電磁感應法在金屬材質的管線探測中也具有較好效果，將其應用于非金屬管道的探測時，可以在管內埋設追蹤器輔助完成。

根據原理不同，可以將電磁法細分為被動源法、主動源法，被動源法包括工頻法以及低頻法等，主動源法包括直接法以及夾鉗法等。

直接法通常被稱作充電法，在管線暴露的位置外接電源完成探測，外接電源的位置及個數需要根據管線條件與探測需求確定，根據接電點位數量的不同分為單端充電和雙端充電兩大類。

電力線在結構組成一般包括內部金屬導體與外包絕緣層兩部分，探測時采用工頻法接收信號得到管線的具體情況，成本與效率優勢顯著。涉及多根電力線相交叉或重合時，工頻法容易受到臨近線路的干擾，導致精準度降低，此時需要采用夾鉗法予以補足。

夾鉗法可以在待測管線附近產生強度較大的磁場，接收設備可以對磁場信號分析，得到管線的基本參數。

2.2 地質雷達法

作為淺地表管線探測中的常見技術，地質雷達法在淺地表中具有十分優異的精度，其原理是通過管線及其附近其他物質之間的性質差別判定管線位置。電磁波在傳播過程中接觸電性界面會產生反射，管線與周圍物質之間的電性差異越大，反射能量越大。探測過程中，發射天線的位置不斷發生移動，不斷發射電磁波，對反射信息進行即時記錄，分析得到探測范圍內的電性性質，確定管線性質及狀態。

（1）電磁波是獲取地層信息的載體，電磁波的穿透深度將直接決定探測深度。

（2）地層介質的電性吸收系數與電磁波穿透深度之間具有緊密聯系，兩者呈現負相關關系。

（3）含水量指標水平較高的介質的吸收系數一般更大，穿透深度更低，探測效果更差。

（4）管線埋設時，附近夾雜較多的磚石、瓦礫、塑料垃圾，會影響地層的介電常數，雜物的散亂分布會影響雷達信號的識別，影響管線位置、數量的確定。

（5）探測環境中土體地勢的起伏以及金屬材質構件也會對探測結果產生一定不利影響。

進行管線探測作業時，技術人員應結合工程環境做好準備工作，明確待測范圍內管線分布的大致情況，了解其平面位置、埋置深度、尺寸材質以及可能對探測結果產生影響的因素，在作業前制定與之相應的應對策略，將不利影響控制在可接受的范圍內。移除待測管線及其附近區域內的電磁干擾物，無法移除時應及時調整測區，盡量避免采用電磁感應法，可改用直接法、夾鉗法等其他探測技術，降低其對探測結果的影響。

3 城市地下管線的信息化管理

在運營期間，相關管理人員應充分了解城市地下管線的分布情況，掌握管網運轉狀態，對出現的道路塌陷、道路積水現象，快速排查問題，制定可靠的應對措施。

近些年，地下管線呈現復雜化、多樣化的特點，成為城市發展的核心內容，單靠傳統管理模式已經無法較好地滿足要求，僅依靠傳統圖紙、報表等形式完成管線管理工作時，大量的管理內容將產生不可忽略的人工成本。人工管理存在誤差，管理效果難以得到保障，傳統管理模式與管理技術亟待改善。

信息化技術對復雜、單調數據具有高效處理能力，可以借助信息化的管理平臺進行可視化展示、智能化處理以及項目預警。例如暴雨沖擊下的市政管網，信息化管理平臺能夠快速反應，調節各干路與支路的流量，提升城市抵抗極端天氣的能力。

在暴雨、干旱等極端天氣作用下，市政管網內部比較容易出現堵塞、淤積等問題，甚至部分新建雨污管網工程也暴露出這類問題，對民眾的日常生活造成極大的不便，也對環境衛生產生不利影響。

2019年，住建部針對這一問題發文，要求各級相關單位加大對城市管線的普查工作，切實提升管線運營的安全可靠，充分結合信息化管理技術建立綜合管理體系，發揮大數據技術、物聯網技術等多項高新技術優勢，創新管理模式，建立科學合理、智能有效的城市地下管線信息化管理平臺。

近些年，GIS技術得到快速發展與廣泛應用，將其與管線管理相結合，能夠產生極為顯著的積極效應?；贕IS技術，許多城市逐步建立并完善城市雨污排水管網的地理信息管理系統，借助該系統進行管網的智能化管理。在GIS技術的應用過程中，需要逐步擴大管理系統的使用范圍，將雨污管網之外的其他管網接入系統內進行統一管理，從市政規劃的宏觀角度進行決策調整。

系統應主要包含管網的顯示、查詢、瀏覽以及各區段管線的屬性查看、篩選等功能。

管理城市地下管線時，需要重視日常運營，要求技術人員制定完善的巡查制度并嚴格落實，規避因管線泄漏產生的下陷、失火以及爆炸等問題，降低可能產生的人身及財產安全風險?？茖W合理的巡查工作變得尤為重要，應記錄明確的巡查路線、時間、內容以及處理方式等，必要時還可以采用錄像、錄音的方式進行輔助。

市政工程的規劃設計一般要求在管網資料完整明確的基礎上進行，為了使得探測結果更直觀可視，可以將城市仿真技術與地理信息系統有效結合，幫助技術人員明確管網在空間上的相對位置以及連接方式。在這樣的設計理念支持下，城市地下管線的信息化管理能夠在較大限度上實現統一，提升信息利用的整體性，將運營期內管線的狀態維持在一個相對穩定可靠范圍內，為后續市政建設的決策提供可靠支持。

4 結語

城市地下管線已經成為驅動城市運轉的關鍵部分，具有一定的復雜性，需要對其展開系統化的管理，借助現代化的管理技術提升管理層次與管理強度。地下管線探測條件的復雜性要求技術人員能夠密切聯系實際，選擇最為合適的技術投入作業，保障探測工程的可靠性。