地下污水管网渗漏检测与修复技术研究

摘要：随着城市化进程的加快，地下污水管网的老化和渗漏问题愈发突出，亟需有效的检测和修复技术来解决这一难题。本文首先分析了地下污水管网渗漏的危害，并介绍了现有的渗漏检测技术，包括传统的可视化检测、声波检测以及现代的激光雷达、红外成像技术等。然后，本文探讨了地下污水管网的修复技术，重点介绍了非开挖修复技术与智能修复技术的应用，提出了根据不同渗漏情况选择合适修复方法的策略。通过对现有技术的评估，结合其优缺点，提出了未来地下污水管网渗漏检测与修复技术的发展方向。

关键词：地下污水管网；渗漏检测；修复技术；非开挖技术；智能修复

污水管网渗漏不仅会造成污水外泄，污染地下水源，还可能导致地面沉降、路面破坏等严重后果，对城市环境造成极大压力。传统的污水管网维护方法往往面临高成本、破坏性大、修复周期长等问题，因此寻找高效、低成本且环保的渗漏检测与修复技术成为当务之急。近年来，随着科技的进步，许多新型的渗漏检测技术和修复手段相继问世，这为城市污水管网的运行维护提供了新的解决方案。然而，如何根据不同类型的管网渗漏情况选择合适的技术，仍然是当前研究的一个重点。本研究将围绕地下污水管网的渗漏检测与修复技术展开，旨在为未来污水管网的高效管理提供理论支持与技术依据。

一、地下污水管网渗漏检测技术

地下污水管网的渗漏检测是确保管网健康运行的前提。有效的检测手段能够快速准确地定位渗漏点，为后续的修复提供基础。传统的检测方法通常依赖人工巡检、目视检查等手段，而现代技术的发展使得多种先进检测技术相继应用于管网渗漏的精准检测。

（一）传统检测方法

1、可视化检测

可视化检测是最为基础的管网渗漏检测方法，主要通过人工巡检和管道内摄像系统进行。人工巡检通过目测、嗅觉等方式发现可疑渗漏点，但其准确性和时效性较差，特别是在深埋管道或城市复杂环境中，常常难以实现高效定位。现代管道摄像检测技术结合了高清摄像设备和全程记录系统，能够在管道内部进行实时影像采集，帮助检测人员发现外部损伤、裂缝或渗漏迹象[1]。摄像头一般搭载了高强度的LED照明系统，能够清晰记录管道内部状况。该方法适用于管道破损较为明显的情况，但对于小型渗漏或隐藏渗漏点的检测存在局限。

2、声波检测与超声波检测

声波检测技术通过检测管道内外的声波传播情况来判断渗漏位置。声波传播速度的变化可以反映管道内部流体的异常状态。常用的技术包括压力波法（或泄漏波法）和声音检测法。压力波法通过向管道内输入压力波，测量泄漏引起的波动变化，从而确定渗漏点的位置。超声波检测则通过超声波传感器测量声波在管道材料中的传播时间与反射强度，能够准确识别出管道破损或渗漏的微小变化。声波与超声波技术通常配合使用，能在无损检测的情况下获得较为准确的检测结果。

3、气体检测方法

气体检测技术，特别是氢气泄漏检测，是一种较为新兴的渗漏检测技术。氢气检测通过向管道内充入气体（如氢气或氦气），利用气体在管道中流动的特性，分析渗漏点释放的气体成分与浓度。该方法适用于地下管道，尤其是封闭性较强的环境中。氢气或氦气因其分子轻小、扩散性强，能够迅速通过管道的微小裂缝被检测到。此方法可以在不破坏管道的情况下进行渗漏检测，且具有较高的灵敏度。

（二）现代检测技术

1、激光雷达与红外成像技术

激光雷达（LiDAR）技术在地下污水管网的渗漏检测中获得了广泛应用。激光雷达通过激光扫描技术，能够高精度地测量管道表面及周围环境的三维数据，结合高效的数据处理系统，分析出管道的表面缺陷、变形及裂缝等潜在渗漏点。红外成像技术则通过红外热像仪测量管道表面温度的变化，因渗漏部分往往伴随着热量损失或温度波动，红外成像仪能够在早期就发现这些细微的变化。与传统检测方法相比，激光雷达和红外成像技术能够在较长距离和较为复杂的环境中进行快速、非接触式的检测，极大提升了检测效率和精度。

2、地面渗透检测技术

地面渗透检测技术通过利用电磁波、激光、超声波等多种信号，探测管道周围土壤的渗透性与导电性变化，间接判断管道是否存在渗漏。此类检测技术适用于深埋或不便接触的地下管道，尤其是复杂地质环境中，通过测量土壤层的物理性质变化，能够判断渗漏可能的位置。近年来，结合地面渗透检测技术的传感器与无线通信技术，使得远程数据传输与实时监控成为可能，进一步提高了管网监测的智能化水平。

3、电磁感应技术与微波探测技术

电磁感应技术通过利用电磁场对管道周围的导电性材料的响应，来确定管道渗漏的潜在位置。该技术常用于金属管道的渗漏检测。微波探测技术则是利用微波的传播特性，通过对管道外部微波信号的分析来推断管道内部的损坏情况，尤其适合在具有复杂周围环境的地下管网中使用。微波技术具有较强的穿透性，能够有效探测深埋或隐蔽的渗漏点。

（三）检测技术的比较与选择

从现有的地下污水管网渗漏检测技术来看，每种技术各有优缺点。传统的可视化检测和声波检测方法适用于较为明显的渗漏点，但在处理深埋或微小裂缝的渗漏时存在一定局限。而现代的激光雷达、红外成像、气体检测、微波探测等技术能够提供更高的检测精度与更广泛的应用范围，尤其适用于复杂和恶劣环境下的渗漏检测。然而，这些先进技术通常需要较高的投入和专业化设备，并且在操作过程中需要较高的技术水平。因此，在实际应用中，选择合适的检测技术应结合管网的类型、渗漏的严重程度以及检测环境等因素，采用多种检测方法的组合，以达到最优的检测效果。

二、地下污水管网渗漏修复技术

管网渗漏的修复是提高管网使用寿命、降低污染风险的重要手段。随着技术的不断发展，修复方法从传统的开挖修复逐渐向更加高效、低成本、环境友好的非开挖修复技术转变。

（一）传统修复方法

1、机械修复方法（开挖修复）

开挖修复是最传统且直接的污水管网修复方法，通常通过开挖破损管道进行更换或局部修复。这种方法虽然修复效果直接、可靠，但施工过程往往对城市道路和环境造成较大影响，施工时间长、费用高、对交通和居民生活影响较大，且环境恢复成本高。因此，在处理较大范围的渗漏或破损时，这种方法依然是不可替代的选择。

2、管道更换与修补

对于严重老化或损坏的管道，常常采用彻底更换的修复方式。管道更换虽然能够彻底消除渗漏问题，但它同样面临着与开挖修复类似的成本和施工周期问题。对于较为小型的管道破损，常通过局部修补的方法进行修复，采用焊接、填充、封堵等方式进行弥补，虽然成本较低，但这种方法对管道使用寿命的延长效果有限。

3、填充修复技术（如水泥填充等）

填充修复方法利用不同的修复材料（如水泥、环氧树脂等）填充管道的破损处。该方法操作简便，成本较低，适用于较小范围的修复。水泥填充材料应用广泛，但在高压力环境下，可能存在耐久性不足的问题。近年来，环氧树脂、聚氨酯等材料的出现大大提高了修复效果，尤其在抗腐蚀、耐磨损等方面表现优异。

（二）现代修复技术

1、非开挖修复技术

非开挖技术指通过不破坏地面或周围环境的情况下对管道进行修复。常见的非开挖修复技术包括管道内衬修复、CIPP（Cured-In-Place Pipe）修复等。CIPP技术是一种将树脂浸泡的纤维材料通过管道内部硬化而形成新管道的修复方法，具有较高的耐腐蚀性和强度，且施工时间短，对环境的影响较小。内衬修复技术通过将衬里材料安装到管道内部，避免了开挖带来的施工干扰，常用于中小直径的管道修复。

2、化学修复技术

化学修复技术通过向破损的管道中注入特殊的化学溶液，利用这些溶液的反应特性修复管道的裂缝和损坏部分。常见的化学修复方法包括化学注入、聚合物注入等。这些方法能够有效地填补裂缝，增加管道的强度和耐腐蚀性，尤其适用于一些较难接触的渗漏点。

3、智能修复技术

智能修复技术主要通过开发自愈合材料和智能修复系统，自动修复管道的渗漏问题。近年来，研究者已经开发出能够在外部环境变化下自动修复的高分子材料，这些材料能够在出现裂缝或损伤时，自动激活修复反应，恢复管道的完整性[2]。自愈合材料的应用大大降低了后期维护的难度，并且可以延长管道的使用寿命。

三、修复技术的选择与实施策略

地下污水管网渗漏修复技术的选择不仅取决于管道的破损情况，还需要综合考虑施工环境、成本、修复效果和管网的长期使用需求。不同的修复技术有不同的适用场景，在实际应用中应根据具体情况制定合理的修复方案。

（一）根据渗漏程度选择修复技术

对于轻度渗漏，尤其是裂缝或小范围的损伤，非开挖修复技术通常是首选。例如，某城市污水管网在定期检测中发现多个小范围裂缝，采用CIPP（Cured-In-Place Pipe）内衬修复技术进行修复[3]。CIPP技术通过在管道内衬一层树脂材料，再通过热固化硬化形成新的管道内壁，具有高效、低成本和较小施工影响的优点，因此成为中小口径管道修复的常用方法。这种修复方式无需开挖，能够最大限度减少对交通和周边环境的影响。

然而，对于大面积的管道渗漏或严重破损，开挖修复仍然是唯一有效的选择。例如，在某城市的老旧污水管网中，一段约50米长的钢制管道因年久失修发生了严重腐蚀，导致大面积渗漏。此时，采用开挖修复将损坏部分彻底更换是最直接有效的修复方法。尽管开挖修复施工复杂、周期长且成本较高，但它能彻底解决管道破损问题，恢复管网的长期使用功能。

（二）管道类型和环境因素的影响

不同类型的管道（如钢管、塑料管、铸铁管等）由于材质、结构、耐腐蚀性等因素的差异，修复方法的选择应因材施策。例如，某城市的污水管网中使用了大量的铸铁管，这些管道常年受到腐蚀，导致多处渗漏。在修复时，考虑到铸铁管的腐蚀性，采用了内衬修复方法，将高强度的聚氯乙烯（PVC）内衬管安装在铸铁管内部。内衬修复技术不仅能够有效解决渗漏问题，还能防止未来的腐蚀，从而延长管道的使用寿命。

与此不同，塑料管道则较为耐腐蚀，修复时可以采用较为简单的填充或树脂注入方法。例如，一段使用PVC管材的污水管道出现了小范围裂缝，工程团队通过注入环氧树脂来修补裂缝，恢复了管道的密封性和承载能力。这种修复方法操作简单，成本较低，适合轻微损伤的管道。

此外，修复方法的选择还需考虑管网所在的环境因素。例如，在某高水位地区，地下水位较高，管道周围的土壤含水量较大，修复时需要特别注意防水处理，以防渗漏再次发生。在这种环境下，除了选择适合的修复材料外，还需要考虑采用防水涂层或加固措施，以保证修复后的管道能够长时间稳定运行。

（三）综合评价与修复效果评估

选择修复技术时，不仅要考虑修复的直接效果，还需要评估修复后的管网长期稳定性。以某城市污水管网的一个修复项目为例，该项目采用了CIPP内衬修复技术。修复完成后，经过了多次压力测试和水流模拟，验证了修复效果的稳定性。此外，为了确保修复效果的持续性，项目方制定了定期检测计划，每隔6个月对修复段进行一次超声波检测，确保没有新的渗漏问题。

在修复后的效果评估中，除了恢复管道的正常排水功能外，还需要评估修复后的管道的耐用性和抗腐蚀性。以此为基础，一些城市在修复后的管道上还安装了智能监控设备，实时监测管道内部的流速、压力和温度等参数，从而预防未来渗漏的发生[5]。例如，某市在污水管网的修复过程中，为一些关键管道安装了压力传感器和渗漏报警系统，通过数据分析，及时发现可能的渗漏风险。这种方法能够提前识别管道问题，减少修复工作的紧急性，提高管网整体运行的安全性。

定期的检测和监测也是修复后工作的重要部分。无论是采用传统的声波检测，还是现代的激光雷达和红外成像技术，都可以在修复后对管网进行持续监测，确保修复效果得到持续保持。通过后期的管道巡检，及时发现和修复新的潜在问题，从而保证修复工作的长期效果。

总结：地下污水管网渗漏问题对城市环境和公共卫生产生了广泛的负面影响。通过综合运用传统和现代的渗漏检测技术，能够较为准确地定位渗漏点，为修复提供依据。在修复方面，传统的开挖修复方法虽然效果直观，但对环境和施工成本的影响较大，而现代非开挖修复技术则能够提供更加高效、环保且低成本的修复方案。结合CIPP修复、智能修复和化学修复技术的应用，管网渗漏问题得到了有效缓解，并为未来的管网管理提供了可行的技术方案。

参考文献

[1]陈家雪.污水管网缺陷排查信息的智能管理与可视化研究[D].西安理工大学，2021.001962.

[2]郑天强.基于污水管网缺陷管段的非开挖修复施工工艺探究[J].江西建材，2023，（12）：337-338+341.

[3]郝立今，基于机器视觉的地下电缆管道故障精准定位智能修复技术及应用.天津市，国网天津市电力公司，2022-07-14.

[4]曾翔，涂浪，刘晓晖，等.CIPP翻转内衬修复城镇燃气管道施工技术应用[J].科技风，202422023.

[5]黄跃明.市政给排水管道设计及管道修复方法[J].石材，2024.0592.