寒潮影响下城市供水管道设施防冻保温综合防护体系研究

引言:全球气候变化加剧导致极端低温、寒潮、冰冻雨雪等灾害性天气频发，对城市供水管网安全构成严峻挑战。供水管网一旦发生冻裂泄漏，不仅造成宝贵水资源大量流失，更易引发交通瘫痪、居民断水等次生灾害，严重扰乱城市运行秩序与居民生活。传统防冻措施多依赖被动保温或事后抢修，在应对突发性强、破坏力大的极端寒潮时往往力不从心。因此，构建一套系统化、智能化的供水管道防冻保温综合防护体系，已成为提升城市基础设施韧性、保障供水安全稳定、增强城市应急管理能力的迫切需求与必然选择。本文旨在深入剖析寒潮下城市供水管道设施冻胀成因，并系统构建一套融合工程防护、智能预警与高效应急处置的综合防护体系，为提升城市供水系统抗寒防冻能力提供理论支撑与实践参考。

一、给水管道设施冻胀原因分析

北方地区冬季气候严寒，极端低温常低于- ⋅20^∘C ，冻土层深度普遍超过2 米。在实际工程中，部分供水管道在设计与施工环节，未严格遵循《室外给水设计标准》（GB 50013）要求，管底埋深未处于冰冻线以下 0.5-1 米的安全区域，致使管道处于冻土活动层内。若回填土压实度不足或选用保温性能差的材料，将进一步削弱土壤的天然保温效果，加剧管道受冻风险。此外，受限于城市规划变更、地形复杂或施工缺陷，部分管道采用明装或架空敷设方式，存在保温措施缺失或效能不足的问题。例如，部分管道裸露未实施保温；老旧小区外墙管道虽有保温层，但因材料老化、包裹不严等问题，保温性能显著下降，无法满足防冻要求。

其次，地箱、挂箱等附属设施保温密封缺陷是引发局部冻胀的关键。阀门井、水表井等地箱若埋深不足或保温缺失，井内温度极易降至冰点以下。水体结冰产生的巨大膨胀应力超过管材或接口承受极限，导致破裂渗漏，此类问题在冬季低温期频发。楼道水表箱、户外控制箱多由金属或塑料制成，初始保温处理不足或卡扣、合页等部件老化致使密封性能显著下降，冷空气长驱直入加速箱内水表、阀门及管道存水结冰，冰胀力破坏密封结构引发渗漏。

第三，单元门管理不善构成环境保温短板。部分老旧住宅楼缺失单元门或门体损坏无法关闭，形成“穿堂风”；即便有单元门，也常因居民习惯性敞开或物业监管缺位而长期开启。这导致楼道内管道、水表箱等供水设施长期暴露于低温环境，尤其在夜间气温骤降时冻损风险急剧升高。

二、 供水管道防冻保温综合防护体系构建

(一) 系统性预防措施

预防是防冻保温体系的核心，需多管齐下。工程措施方面，新建管道必须严格按规范施工，确保埋深达标。对埋深不足的既有管道，实施下卧改造或加装高效保温套管（如聚氨酯发泡+外护套管）。裸露管线应采用“电伴热带+高效保温材料+PVC/金属防水保护层”的三层复合防护结构，或采用填充珍珠岩等保温材料的砖砌保温背包形成封闭空间。地箱设施需通过“涨脖”增加井筒高度或下卧方式降低冷影响，必要时内部安装伴热带并确保其与管道、阀门紧密贴合，特别关注弯头、三通等关键节点。楼道水表箱内应加贴阻燃保温棉并增设密封条，户外控制箱应升级为双层保温箱体，及时更换老化密封部件保障密闭性。管理措施方面，须强化单元门管控。为无门楼栋加装保温单元门，现有门体加装防风门帘并对门周缝隙进行密封处理。通过社区宣传栏、通知、短视频等多种形式引导居民养成随手关门习惯。物业及供水企业需加强夜间巡查频次，及时关闭未关单元门，维

持楼道相对封闭的保温微环境。

技术应用方面，构建“循环防冻 + 智能预警”双擎体系：在易冻区域单元供水立管加装 低温自启防冻循环泵（居民户内无出水），当环境温度 ＜- ∇⋅10^∘C 时自动启动，驱动主管道水体以 0.3m/s 流速闭路循环，从根本上规避冻结风险；在管网关键节点如小区入口、楼前、历史冻损点部署温度、压力、流量等多参数传感器，结合精准气象预报数据构建冻损风险预测模型，融合管道温度、水压、设施状态等实时数据，依托物联网平台实现实时监测与预警，可提前 72 小时锁定高风险区域，同步生成防护任务指令，并自动分配至责任单位及人员，指导精准防范。

(二) 高效化应急处置措施

面对突发冻损事件，快速有效的应急处置至关重要。应急队伍建设是基础。需在寒潮来临前组建专职、训练有素的防冻抢修队伍，明确职责分工。提前对老旧小区、背街小巷等易冻区域的管道、水表、阀门进行拉网式排查，对薄弱点采取临时包裹保温、排空管道存水等预防性措施。寒潮期间，队伍应 24 小时待命，配备专用车辆和通讯工具，确保接报后快速响应、高效处置。物资保障是支撑。相关部门须提前足量储备应急物资，包括常用管材管件如 PPR、PE 管、哈夫节等快速抢修器材、融雪剂、各类加热设备如暖风机、蒸汽发生器、液化气罐及喷枪以及专业维修工具。建立严格的物资储备、检查、更新和调用制度，探索建立区域应急物资共享调配机制，确保关键时刻“调得出、用得上”。科学处置是关键。解冻操作必须规范：对于轻微冻结的龙头或短管，可拧开龙头，用热毛巾包裹后缓慢浇淋温水；水表冻结需包裹热毛巾后同样浇温水解冻，严禁明火烘烤以防爆裂。对于长距离或严重冻结管段，需关闭相关阀门，排空余水，必要时断开冻结段，采用可控压力的蒸汽设备（如小型蒸汽炉）对管内冰体进行加热溶解。维修时优先选用哈夫节等快速连接件，最大限度缩短停水时间，恢复供水后需仔细检漏。

三、结论

城市供水管道设施的防冻保温工作是一项复杂的系统工程，需要从多个方面综合施策。通过深入分析管道设施冻胀成因，针对管道埋深、设施保温、管理维护等薄弱环节，制定并实施针对性防冻措施，涵盖预防和应急处置等各个环节。构建“预防为主、防治结合、平急兼备”的综合防护体系，显著提升城市供水系统抵御寒潮等极端天气的能力，有效降低冻损率，保障供水安全稳定，为城市居民生活和经济社会正常运转提供坚实支撑。未来仍需在实践中持续总结经验，结合新材料、新技术发展，不断对防护体系进行动态优化与升级。

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