《供水管網漏失及管道損傷的早期聲波診斷技術》是依託天津大學，由田一梅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：供水管網漏失及管道損傷的早期聲波診斷技術
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：田一梅
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
採用聲波傳輸理論、物理與數值模擬技術、不確定分析與並行計算的理論和方法，研究城市供水管網漏失及管道損傷的早期聲波診斷技術，包括1、利用管道物理模型模擬實驗，研究管道腐蝕、形變、滲漏的形成機制並建立數學模型；2、建立管道聲波傳輸實驗台，研究聲波主、被動檢測管道缺陷的聲傳輸機理、聲訊號與管道參數相關的變化規律；3、建立實驗室管網，研究不同工況下利用聲傳輸對管道損傷進行識別與定位，建立管網結構與聲傳輸信息資料庫；4、利用數值模擬技術，建立實驗室管網計算機仿真模型，對聲傳輸進行模擬、校驗，建立管網動態模型；5、引入並行計算技術進行管道損傷形成中不確定性因素影響機制分析與模擬，建立其與聲傳輸的耦合模型；6、建立管網漏損早期診斷軟硬體系統。.本研究旨在建立供水管道損傷早期聲波診斷的理論與技術方法，以實現管道破損泄漏前即發現其破損徵兆，將管網故障防範由被動檢漏、搶修轉為主動預防，將產生較大社會經濟效益。
結題摘要
針對長期以來供水管網漏損嚴重、爆管時有發生，而管網日常管理側重於檢漏、爆管等事故發生後的補救，本項目提出“供水管網漏失及管道損傷的早期聲波檢測技術”，旨在降低管網漏損及各種故障造成的損失，及時診斷管道缺陷，實現事故防範從被動檢漏、搶險轉為主動預防，保證管網安全運行。研究成果如下： （1）建立了基於GIS的供水管網漏損及檢漏方法資料庫。建立管網漏損因素層次結構模型，採用多因素相互耦合分析法計算表明一級評價指標間既相互制約又相互對應發展。（2）針對管道腐蝕、受壓形變是漏損主要因素，通過實驗，提出了管道內壁腐蝕垢層生長的三階段理論，建立了腐蝕垢層穩定狀態的電化學判據，闡明了管道配件基於流場分布的空間點位腐蝕變化規律；揭示了典型濱海鹽土環境中管道土壤腐蝕機理及局部腐蝕的電化學進程，闡明了高氯離子環境下鐵的羥基氯化物對土壤腐蝕的加速現象和氧擴散對於腐蝕速率的控制機制。同時，就管道老化中的腐蝕、地面載荷兩個因素進行管道受壓實驗，研究管道破損閾值、應變-荷載等變化規律，建立模擬腐蝕管道的剩餘抗壓模型。（3）建立管道漏損聲波檢測實驗系統，根據不同管材、管道不同結構參數與運行參數的單因素、多因素耦合的管道泄漏聲波檢測實驗，確定了多種泄漏條件互動作用下，漏點聲信號特徵及其主要影響因素；提出了漏損定位組合方法，即對不同管材選擇適宜的小波變換後，再建立不同管材漏點定位的最佳化模型，該方法大大減小了管道漏點定位誤差。（4）建立管道缺陷超音波主動檢測實驗系統，選擇超音波不同發射接收方式、不同信號參數等進行不同條件下管道不同損傷程度的檢測實驗，確定了管道損傷的超音波檢測方式、傳輸特性及其規律；採用維格納－威爾分布時頻分析方法實現了鋼管和球墨鑄鐵管道損傷定位，該方法可有效描述信號能量分布特徵，能較準確地檢測管道損傷位置。進一步根據地震勘探的多次疊加觀測原理，採用微弱信號增強技術，將具有發射波波形的所有數據按照波形對應關係疊加，有效提高了信噪比和定位精度。（5）建立了管道內外腐蝕組合預測模型、管道剩餘抗壓預測模型，實現了對管道腐蝕、受損抗壓各影響因素的不確定分析；建立了基於並行計算的管道腐蝕空間分布規律的計算機仿真模型、管道損傷超音波檢測的計算機仿真模型，模擬結果經實驗驗證效果良好。 整合上述研究成果，建立了供水管網漏損聲波檢測信息系統、供水管網漏損早期聲波診斷系統，部分成果套用於供水企業運行管理。
