市政给水管网老化评估与更新技术探讨

引言

随着我国城市化进程加速，市政给水管网系统面临严峻的老化挑战。服役超过30 年的供水管网占比已超过 30% ，管网老化导致的漏损率居高不下，部分城市甚至超过 15% ，不仅造成水资源浪费，更威胁供水安全。传统管网管理模式已难以应对日益复杂的运行维护需求，亟需建立科学的老化评估体系和高效的更新改造技术。本文通过系统分析管网老化特征，探讨多维度评估方法和智能化技术应用，研究不同更新策略的适用条件，并结合国内外实践案例，为提升管网管理水平提供理论依据和技术参考，对保障城市供水安全、促进水资源可持续利用具有重要意义。

一、市政给水管网老化评估方法

（一）老化评估指标体系构建

市政给水管网老化评估需建立多维度指标体系，以全面反映管网的运行状态。物理指标包括管材类型、服役年限、腐蚀程度、破损率等，直接影响管网的机械强度与耐久性。水力性能指标涵盖管网压力、流量、漏损率等，反映输水效率与能耗水平。水质安全指标涉及浊度、余氯、重金属含量等，确保供水符合卫生标准。

（二）常用评估技术

管网老化评估依赖多种检测技术，以准确识别缺陷位置与严重程度。管道内部检测主要采用闭路电视（CCTV）和声呐成像技术，适用于大口径管道，可直观观察裂缝、沉积和结垢情况。无损检测技术如超声波测厚、电磁涡流检测等，能非侵入式评估管壁剩余厚度和腐蚀状况。水力模型模拟通过EPANET 等软件分析管网压力分布和流量变化，间接判断老化管段的水力性能退化。

（三）智能化评估方法

随着智慧水务发展，智能化技术为管网老化评估提供了新手段。GIS 空间分析可整合管网属性数据与地理信息，实现老化热力图绘制和风险区域识别。大数据技术通过历史运维数据挖掘，预测管网的失效概率和剩余寿命。人工智能（AI）算法如机器学习模型，可基于多源数据（传感器监测、巡检记录）训练分类器，自动评估管段健康状态。

二、管网更新改造技术

（一）更新策略选择

市政给水管网的更新改造需基于管网老化评估结果，制定科学合理的更新策略。全面更换适用于老化严重、故障频发且剩余寿命较低的管段，可彻底消除隐患，但投资成本高且施工影响大。局部修复技术如点状内衬、机械接口修复等，适用于局部缺陷管段，具有成本低、工期短的优势，但长期效果可能受限。基于风险评估的优先级划分方法，结合管网重要性、漏损率、爆管历史等数据，可优化更新顺序，确保有限资金发挥最大效益。

（二）主要施工技术

管网更新改造技术可分为开挖与非开挖两大类。传统开挖更换技术适用于道路条件宽松区域，施工工艺成熟，但存在工期长、环境影响大的缺点。非开挖修复技术如内衬法（CIPP、螺旋缠绕）可在原管道内部形成新管结构，减少路面破坏，适用于交通繁忙区域。裂管法（Pipe Bursting）利用液压设备破碎旧管并同步拉入新管，适用于管径升级需求。此外，新型管材如球墨铸铁管、高密度聚乙烯（HDPE）管等，具有耐腐蚀、寿命长等优势，逐步替代传统灰铸铁和水泥管。施工技术的选择需结合地质条件、管径、预算等因素，确保经济性与可靠性。

（三）智慧管网建设

智慧管网建设是未来市政给水管网管理的重要发展方向。通过部署压力、流量、水质等在线监测设备，实现管网运行状态的实时感知与异常预警。SCADA 系统可远程调控阀门与泵站，优化供水调度，降低漏损风险。数字孪生技术构建虚拟管网模型，结合物联网（IoT）数据动态模拟管网行为，辅助决策维护方案。人工智能与大数据分析可预测管网老化趋势，优化维修计划，减少突发性爆管事故。此外，智慧水务平台整合GIS、资产管理系统（EAM）等模块，提升管网运维的数字化、智能化水平，推动供水系统向高效、节能、可持续方向发展。

三、案例分析

（一）国内典型城市管网改造案例

上海市在老旧管网改造中采用"分区分片"更新策略，优先改造漏损率高、爆管频发的灰铸铁管道，应用球墨铸铁管和PE 管等新型材料，结合非开挖内衬修复技术，显著降低供水漏损率。广州市通过智慧水务平台整合 GIS 管网数据与 SCADA 实时监测系统，建立管网健康度评估模型，实现精准定位高风险管段并制定预防性维护计划。北京市在核心城区采用"夜间施工+分段作业"模式，结合CIPP 内衬修复技术，最大限度减少对城市交通的影响，同时提升管网承压能力，保障供水安全稳定。

（二）国外先进经验借鉴

新加坡推行"智能水网"计划，通过部署全域压力、流量传感器和AI 分析平台，实现管网漏损实时监测与自动预警，漏损率长期保持在5%以下。德国采用"主动预防式"管网管理模式，基于管道材质、服役年限和土壤腐蚀性数据建立寿命预测模型，提前规划更新周期，避免突发爆管事故。日本东京在管网改造中广泛应用免开挖修复技术，如紫外线固化内衬和螺旋缠绕法，并结合抗震设计标准，大幅提升管网应对自然灾害的能力，值得国内大城市借鉴。

（三）经验教训总结

国内管网改造普遍存在重建设轻评估现象，部分城市因前期检测数据不足导致更新方案针对性不强，造成资源浪费。资金分配不合理问题突出，部分地区过度依赖政府拨款，缺乏市场化融资机制，制约了管网系统性更新进度。技术应用方面，许多城市对新型非开挖技术和智慧化管理系统认识不足，仍以传统开挖更换为主，社会效益和经济效益未能最大化。未来应加强管网基础数据库建设，推广智能化评估技术，建立多元化资金筹措机制，并制定长期更新规划，实现管网管理的科学化和可持续化。

结论

市政给水管网老化评估与更新改造是保障城市供水安全的重要课题。研究表明，建立多维度评估指标体系，结合智能化检测技术，能够准确诊断管网健康状况，为更新决策提供科学依据。非开挖修复技术和新型管材的应用显著提升了改造效率，降低了社会影响。智慧管网建设通过实时监测和数字孪生技术，实现了管网管理的精准化和预防性维护。国内外实践案例证明，系统化的更新策略和长期规划是解决管网老化问题的关键。未来应加强技术创新，完善标准体系，推动供水管网向智能化、可持续化方向发展，为城市高质量发展提供基础保障。

参考文献

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[3]刘建华,吴晓峰.基于物联网的智慧水务系统设计与实现[J].自动化技术与应用,2021,40(5):89-93+98.