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摘要：城市地下管线是城市的重要基础设施，担负着传送信息和输送能量的任务，是城市赖以生存的“血管”和“神经”。城市地下管线包括给水、雨水、污水、燃气、电力、电信等几大类，是城市规划、设计、施工和管理的重要依据。查清地下管线埋设现状并建立城市地下管线信息系统具有非常重要的现实意义，对地下管线进行科学管理，可以给城市带来巨大的经济效益和社会效益。本文对地下管线探测及应用进行探讨。
关键词：地下管线；探测；频域电磁法；展望
一、地下管线探测方法
地下管线按其物理性质可大致分为3类：①由铸铁、钢材构成的金属管线；②由钢、铝材料构成的电缆；③由水泥、陶瓷和塑料材料构成的非金属管道。而由于我国城市建设早期材料单一性的原因，地下管线多为金属类。现阶段，管线探测主要是应用地球物理探测技术，按照以查明管线在地下分布状态为目的的管线定位物探方法主要有电法、电磁法和地震波法。常见的管线物探方法、原理及适用范围见表1。
虽然利用物探法进行管线探测的方法较多，但实际工作中人们普遍应用低频场以传导电流为主的交变电磁场方法（频率域电磁法），频率域电磁法因其相对其他方法干扰少、装置轻便、方法有效、成本低、速度快的特点，在市场上独占鳌头。目前，地下管线探测工作主要借助于国内外称谓的“管线探测仪”的仪器，结合地电条件，利用有效的物探方法来探寻地下管线的分布。
二、频域电磁法探测地下管线的适用性及特点
频率域电磁法（FDEM）探测地下管线，是利用仪器接收线圈去“探测”与管线不同的周围介质磁场在不同方向分量的空间变化规律，以达到探测其走向、平面位置和埋深的目的。应用频域电磁法探测技术要取得明显效果，需满足地下管线与周围介质有明显的电磁性质差异、地下管线埋深在仪器可探范围之内及干扰源产生的干扰足够弱或可被分辨消除等条件。
频域电磁法探测地下管线能够在实践中得到广泛的应用，除了由于大部分重要的地下管线是用金属材料制成的，有些重要的非金属管道在敷设时预埋了金属检测带之外，对于有出入口的非金属管道，也可以用其中的“示踪法”进行探测。两者均可用最简化的物理模型进行理论计算（正演）及推断解释（反演），具有推断解释精度高的特点。其特点主要呈现为：
（1）可用场源多。可以利用的场源既有天然场源（被动源）又有人工场源（主动源）。
（2）传感器的独特优点。在探测仪器中，把交变磁场转换为电信号的传感器，可以使探测工作的操作极为方便，进而进行“扫描式”探测，工作效率极高，生产成本低。
（3）仪器中采用窄带滤波技术。一方面能有效地压制非工作频率的交变磁场的干扰，提高信噪比，突出有用信号；另一方面可使较微弱的有用信号用较大的放大倍数放大到一定程度，其实际意义是可减小发送机的能耗及其重量。虽然频域电磁法探测地下管线发展迅速，但以现有技术来看，还存在如下缺陷：
（1）在管线密集区分布很复杂，推断解释困难，耗时较多。
（2）对于多根平行管线，有时水平方向的分辨能力不足，诸如无法探测出一束电缆中的每一根电线。
（3）无法直接探测出管道直径，对于大口径管道探测效率很低。
（4）对于电性连接差的管道，不易形成集中电流，例如水泥管道，虽有导电良好的钢筋，但不易探测。
（5）对于无出入口的非金属管道（预埋了金属检测带的除外），良导管线的端点的确切位置等无法进行探测。以上问题，也是探测中需要着重考虑和重视的方面。
三、地下管线探测存在的问题
（1）现势性资料少，现有的资料准确性差、质量不可靠。这主要体现为管线建设、测绘及管理单位资料实时沟通不足，管线测量仪器、探测方法不同等造成的。
（2）规划缺乏长远目标，总体性考虑不足。
（3）管线管理部门不统一，各部门沟通协调不足。如地下管线产权部门和建设部门没有及时修改、补充地下管线专业图和综合图，致使原有的管线档案不能准确地反映地下管网现状；只重视施工、不重视竣工测量，对设计变更没有反应等情况。
（4）缺乏现代化管理手段。虽然部分城市建立了综合地下管线管理系统，但信息化程度不够，管线更新管理机制不健全等问题突出，且在标准统一、数据共享及数据动态更新等方面均需要强化。
四、城市地下管线管理技术的发展及应用
1、城市地下管线管理技术的发展演变
在二十世纪九十年代以前，我国主要是排水管线、通讯管线等规模较小、种类也较少的城市地下管线，地下管线资料信息的管理也主要是人工管理，这种管理方式很容易造成资料的短缺、分散和丢失，从而大大降低了城市地下管线信息资料的准确性和完善度。
伴随着我国经济的不断发展，到了二十世纪九十年代初，我国逐渐尝试着将计算机技术应用到城市地下管线信息资料的管理当中，但此时依旧处于城市地下管线管理的初级阶段，城市地下管线信息资料的管理仍旧处于被动的模式之下。
2、地下管线探测作业程序
任何工作都要有规章、程序和实施步骤，以便于科学化管理和确保工作质量。地下管线探测的基本程序包括：接受任务，收集资料，现场踏勘，仪器检验和方法试验，编写技术设计书，实地调查，仪器探查，建立测量控制，地下管线点测量与数据处理，地下管线图编绘，编写技术总结和成果验收。
对一个测区进行地下管线作业时首先是现场踏勘，了解现场情况，并尽可能收集已有的地下管线资料和控制资料。进行现场方法试验，选择合适的探测仪器和探测方法。
地下管线探测作业进场后，首先是对现场内地下管线明显管线点进行调查和必要的勘测，并结合收集的地下管线资料在工作图上绘制草图，有条件时应询问知情人。
五、展望
为解决我国现阶段地下管线存在的问题，应建立集市政、电力、给排水、通讯、燃气等为一体的“地下城市大管道”，即所谓的城市综合管廊。长远来看，综合管廊确实是解决地下管线混乱的根本方向；但其建设成本高、耗时长等问题也很突出，特别对于老旧城区其建设难度将特别巨大。而对于新城区的建设，在建设初期即做好管廊的规划，与城市建设同步进行将显得很有必要和可行。另一方面，为摸清和保护好城市的“生命线”，建立城市地下管线信息管理系统也显得很有必要。通过对城市管线进行探测及信息化建设，对数据系统进行实施更新，构建管线的统一管理机构，这样也可起到掌握管线现状、降低事故发生的作用。
结束语
随着城市的飞速发展，地下管线敷设越来越多，给管线探测带来更大的难度挑战，希望随着科学技术在管线仪器中的不断体现，能够更准确地探测管线数据。
参考文献：
[1]蔡宽余，杨晓慧.城市地下管线信息管理系统的设计[J].上海地质，2005（2）
[2]赵俊兰.地下管线探测综合模式的探讨[J].北方工业大学学报，2005（1）
论文作者:李鸿翔,王伟
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第18期
论文发表时间:2019/6/26
标签：管线论文; 地下论文; 城市论文; 电磁论文; 方法论文; 资料论文; 管道论文; 《建筑模拟》2019年第18期论文;