《管网的技术管理》课件

管网的技术管理欢迎参加管网技术管理课程随着城市基础设施的快速发展，高效的管网系统对于现代城市运行至关重要本课程将系统介绍管网技术管理的核心内容，包括设计规范、建设标准、运行维护、智能监控以及未来发展趋势等方面通过本课程，您将掌握管网技术管理的关键知识与技能，了解国内外先进经验，为提升城市生命线系统的安全性、可靠性和经济性奠定基础让我们一起探索这一复杂而又充满挑战的专业领域管网定义与分类管网基本概念管网主要分类管网是指由管道、管件和附属设施组成的输送系统网络，是城市按照输送介质划分，城市管网主要包括给水管网、排水管网、燃基础设施的重要组成部分管网系统负责输送和分配各类介质，气管网、热力管网、工业管道网等每类管网具有不同的技术特保障城市正常运行，是城市的生命线系统点和管理要求，但管理原则和方法具有共通性管网技术管理涵盖规划设计、建设施工、运行维护、监测控制等技术管理范围包括管道本体、阀门、井室、监测设备、附属设施全生命周期的技术管理活动，旨在保障管网系统安全、稳定、高等硬件设施，以及相关的标准规范、操作流程、管理制度等软件效运行系统管网建设背景与国内外现状1起步阶段1949-1978新中国成立初期，城市管网建设起步主要集中在大型城市，以满足基本需求为主，技术与材料相对落后，管理经验不足2快速发展期1979-2000随着改革开放，城市化进程加快，管网建设规模扩大，技术水平提升，但仍存在规划不合理、标准不统一等问题3系统提升期2001-2015城市管网建设进入系统化阶段，管材技术更新换代，信息化管理开始应用，但老旧管网问题凸显4智能化阶段至今2016-智慧城市建设推动管网智能化发展，物联网、大数据等新技术广泛应用，管网管理进入精细化、智能化时代管网系统基本组成输送管道系统控制调节设备主干管大直径输送干线，城市骨阀门控制流量和方向，如闸阀、••干网络蝶阀、止回阀次干管连接主干管与配水管的中调压设备稳定压力的关键装置••间环节水力设备加压泵站、减压阀等•配水管直接向用户提供服务的末•监测点压力、流量、水质等监测•端管道装置连接管各级管道之间的连接部分•附属构筑物井室阀门井、检查井、排气井等•管墩与支架支撑管道的结构•防腐与保温设施延长使用寿命•标识系统指示管道位置和类型•管网布局原则安全可靠性保障供应安全，避免单点故障水力平衡性确保各点压力适宜，减少能耗经济合理性投资与效益平衡，降低成本发展前瞻性预留远期发展空间，分期建设合理的管网布局直接影响运营效率与成本给水管网多采用环状与树状相结合布局，确保供水可靠性；排水管网主要采用树状布局，顺应自然流向；燃气管网通常采用高中低压三级布局；热力管网则以环状为主，确保供热稳定性优质的管网布局设计应考虑地形地貌、用户分布、负荷变化等因素，以达到安全可靠、经济合理的效果，同时兼顾远期发展需求，预留扩建空间管网设计技术标准管网类型主要技术标准关键技术参数给水管网《室外给水设计标准》最小压力、管径、流速GB50013排水管网《室外排水设计标准》坡度、充满度、流速GB50014燃气管网《城镇燃气设计规范》压力等级、埋深、间距GB50028热力管网《城镇供热管网设计规范》温度、压力、补偿方式CJJ34管网设计必须严格遵循国家及行业标准近年来，我国管网技术标准体系不断完善，更加注重安全性、环保性和节能性新版标准强调智能化、韧性化和精细化管理，为管网全生命周期管理提供了技术支撑设计单位应及时掌握最新标准动态，确保设计方案满足规范要求，并结合地方特点和实际需求进行优化各级管理部门应加强标准执行监督，确保工程质量符合规范要求管材种类及性能比较铸铁管球墨铸铁管强度高，抗压能力强，使用寿命可达年，但重量大，安装困难，接口易渗漏适用于主干管网，承压能力要求高的场合新型球墨铸铁管内衬水泥，外50-100涂环氧树脂，抗腐蚀性能显著提高钢管钢管强度高，韧性好，耐高温高压，施工连接方便，但易腐蚀，防腐处理费用高适用于输送高压、高温介质，如燃气主干管、高压热力管网等外防腐层和阴极保护技术的应用有效延长了钢管使用寿命塑料管管重量轻，抗腐蚀性好，安装简便，成本较低，但强度相对较弱，温度适应性有限管适用于低压给水和燃气管网，管多用于排水系统塑料管使用寿命通PE/PVC PEPVC常为年，现已成为中小口径管网的主要管材30-50管件与阀门技术闸阀蝶阀常用于管道全开或全关，启闭较慢，密封性结构简单，体积小，重量轻，快速开关，但好，阻力小，适用于不常开启场合密封性略逊于闸阀，适用于大口径管道压力等级压力等级•PN

1.0-

4.0MPa•PN

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2.5MPa口径范围口径范围•DN50-2000mm•DN100-3000mm减压阀止回阀稳定下游压力，自动调节，保护管网和用户防止介质倒流，自动控制，无需人工操作，设备，常用于分区供水适用于泵出口和重要管段保护压力等级压力等级•PN

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2.5MPa•PN

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4.0MPa口径范围口径范围•DN50-600mm•DN50-1200mm管网建设流程综述前期工作包括需求分析、可行性研究、选址勘测等这一阶段需全面收集地下管线资料，进行地形测量与地质勘察，为设计提供基础数据规划部门需协调各类管线的布局，确保土地利用合理性规划设计根据需求和勘察结果，进行方案设计、初步设计和施工图设计设计过程需考虑管网负荷计算、管径选择、材料确定、附属设施布置等设计方案需通过专家评审，确保技术可行性和经济合理性施工建设按照设计图纸组织施工，包括管沟开挖、管道安装、防腐处理、回填压实等工序施工过程需严格质量控制，做好施工记录，对关键节点进行监理检查特别是隐蔽工程必须做好验收工作验收运行工程完工后进行系统测试、压力试验和质量验收，合格后移交运行部门验收内容包括管道严密性、设备完好性、资料完整性等试运行期需密切监测系统运行状态，确保各项指标达标管网施工关键技术软土地区施工技术管道穿越技术软土地区施工是管网建设的难点管道常需穿越河流、铁路、公路之一采用换填法替换软土，使等障碍物河流穿越可采用水下用土工格栅增强地基承载力，设沟埋、定向钻或顶管技术；铁路置沉降观测点监测变形情况对穿越多采用顶管或盾构法，避免于深埋管道，需采用钢板桩支护影响铁路运行；公路穿越可采用或深层搅拌桩加固，确保沟槽稳半幅施工或非开挖技术，减少交定特殊情况下可考虑轻质管材通干扰穿越段需增加防护措施，和柔性连接，以适应不均匀沉降设置标识和检修通道非开挖施工技术在城市密集区，非开挖技术可减少对交通和环境的影响常用方法包括水平定向钻进、微型隧道、顶管等定向钻适用于中小口径管道；微型隧道和HDD顶管适用于大口径管道非开挖技术虽成本较高，但可大幅减少社会成本和环境影响，特别适合繁华地区施工管道焊接及封闭技术金属管道焊接塑料管道连接钢管焊接是管网建设中的关键工艺，直接影响系统安全性常用管道主要采用热熔连接和电熔连接热熔连接适用于PE DN63-焊接方法包括手工电弧焊、氩弧焊和自动焊接焊接前需进行坡管道，操作简单但需专用设备；电熔连接适用于630mm口处理，确保接口平整；焊接过程需控制预热温度、焊接电流和管道，精度高但成本较高焊接温度一般控DN20-1200mm焊接速度；焊接后应进行无损检测，如射线或超声波探伤，合制在℃，冷却时间与管径相关，严禁在冷却完成前移X210-240格率要求达到以上动管道95%球墨铸铁管多采用承插式橡胶圈密封接口，部分使用法兰连接管道主要采用承插式胶圈接口或溶剂连接使用胶圈接口PVC对于重要节点，可采用限位装置防止接口脱开时，需在橡胶圈上均匀涂抹润滑剂；溶剂连接需确保接口清洁干燥，粘接剂均匀涂布防腐蚀技术与应用腐蚀类型识别外防腐措施根据环境和材质确定腐蚀类型，包括电化学采用涂层、包覆、阴极保护等技术防止外部腐蚀、微生物腐蚀、应力腐蚀等环境引起的腐蚀腐蚀监测内防腐技术利用电位监测、超声波厚度测量等方法评估通过内衬、涂层、添加剂等手段防止输送介腐蚀状况质对管道的腐蚀管道腐蚀是影响管网寿命的主要因素金属管道外防腐常采用三层、环氧粉末、聚氨酯等涂层技术，重要管段配合阴极保护系统内防腐则根据PE输送介质选择适宜的内衬材料，如水泥砂浆、环氧树脂等塑料管道虽然耐腐蚀性好，但紫外线老化和应力开裂是其主要问题采用添加抗氧化剂和紫外线吸收剂，并做好埋设防护措施可有效延长使用寿命管网现场检测技术压力试验验证管道强度和严密性的最基本方法，包括强度试验和严密性试验超声波检测利用超声波测量管壁厚度和缺陷，无损检测方法漏水检测采用声学、相关仪、示踪气体等方法定位管道泄漏点检测CCTV利用管道机器人携带摄像头检查管道内部状况压力试验是管道工程验收的必要环节给水管网试验压力通常为工作压力的倍，持续时间不

1.5少于分钟；管网严密性试验压力一般为工作压力的倍，小时压降不超过

301.

15240.05MPa对于已运行管网，漏水检测是常态化工作常用设备包括超声波探测仪、相关仪、地听仪等新型设备采用多传感器结合算法，提高了检测效率和准确性大口径管道内部状况检查多采用AI技术，通过分析视频图像判断管道缺陷和积泥情况CCTV管网运行管理体系管理决策层制定战略规划和管理制度，负责重大决策和资源配置技术支持层提供专业技术支持，制定技术规范和操作流程运行操作层执行日常运行维护工作，保障系统安全稳定运行管网运行管理体系是确保管网安全稳定运行的组织保障一个典型的管网运行管理组织结构包括决策层、管理层和执行层决策层制定总体战略和规划；管理层负责日常管理和协调；执行层包括调度中心、巡检维修、应急抢修等专业队伍现代管网运行管理强调扁平化组织结构和网格化管理模式，划分责任区域，明确岗位职责，实现精细化管理岗位设置一般包括调度员、巡检员、维修工、质检员等，每个岗位都有明确的资质要求和责任范围运行参数监控关键点压力监测流量监测水质监测管网运行的关键参数，反映用水量和漏损情况，保障用水安全的重要指一般在节点和重要用户常在水厂出口、分区进标，关键点位设置在线处设置监测点，监测频水口和大用户处设置，监测设备，监测余氯、率分钟次，精度监测频率分钟浊度、值等参数，异5-15/15-60/pH±异常压力可能次，精度±通过分常时自动报警，并触发

0.5%2%预示管网故障或用水异析夜间最小流量可估算采样分析流程常漏损率温度监测主要用于热力管网，监测供回水温度，评估换热效率和系统损失供水温度一般控制在95-℃，回水温度取决120于用户侧换热效果实时数据采集与监控平台1数据采集系统2数据传输网络数据采集系统通过各类传感器实时数据传输是连接现场设备与中心平采集管网运行参数，包括压力、流台的纽带，可采用有线网络光纤、量、水质、水位等现代系统多采以太网或无线网络、无4G/5G用物联网技术，结合、线自组网关键数据传输应采用NB-IoT等低功耗广域网通信技术，加密技术保障安全性，重要系统宜LoRa实现远程数据采集传感器设备防采用冗余通信方式，确保通信可靠护等级一般要求达到，适应性数据传输周期根据业务需求设IP68井下潮湿环境，电池供电设备寿命定，关键参数秒级传输，一般参数不低于年分钟传输一次35-153监控平台功能系统是管网监控的核心平台，集成数据采集、处理、存储、分析、展示SCADA等功能典型功能包括实时监控、趋势分析、报表管理、报警处理、远程控制等现代系统结合技术，实现管网运行状态可视化展示；结合大数SCADA GIS据和技术，提供智能分析和决策支持功能AI管网平衡与调度优化需求预测水力模拟分析历史数据和影响因素，预测短期和长期需建立管网水力模型，模拟不同工况下的运行状求变化态调度优化分区控制根据实时状态和需求预测，优化运行方案将大系统分割为可控单元，实现精细化管理管网平衡是保障系统稳定经济运行的关键分区计量与管理是现代管网管理的基本方法，通过合理划分区域，安装流量计和压力调节设备，实现小区域、精调控压力管理是节能降耗的有效手段，根据用户需求变化实施动态调压，既保障服务质量，又减少能耗和管网漏损现代管网调度采用在线仿真与优化技术，建立实时水力模型，分析预测系统运行状态，制定最优调度方案智能调度系统可根据电价变化和储能设施，实现经济调度，降低运行成本；根据水质模型，优化加氯点和加氯量，保障水质安全管道漏损分析技术夜间最小流量法水平衡测试通过分析凌晨点的最小流量估通过详细测量管网输入水量和各类2-4算管网漏损率，是最常用的漏损分用水量，分析计算管网漏损量该析方法该方法假设夜间最小流量方法需要准确统计各类用水量，包主要由管网漏水构成，通过连续监括计量用水、非计量用水、管网冲测并扣除合理夜间用水量，可计算洗水量等，通过水量平衡分析计算管网漏损率方法简单可行，但准漏损水量方法全面但工作量大，确性受实际用水习惯影响适合周期性评估压力与漏损关系分析研究管网压力与漏水量的关系，为压力管理提供依据漏水量与压力的关系通常遵循次幂关系，值通常在之间通过夜间试验调节压力，测量N N

0.5-

1.5流量变化，可确定实际值，指导压力优化管理，降低漏损率N智能化检测机器人应用检测机器人CCTV检测机器人是最常用的管道内部检测设备，通过高清摄像头拍摄管道内部状况，判断管道缺陷、接口质量、沉积物等问题设备具有防水、防爆功能，可适应各种管道CCTV环境新型设备集成激光测距功能，可准确测量变形和沉积物厚度，提高检测精度声学检测机器人声学检测机器人通过高精度声学传感器，探测管壁微小缺陷发出的声波信号，可发现早期漏水点和裂缝该技术可在不停水条件下操作，检测敏感度高，可发现常规方法难以发现的隐蔽缺陷在大口径输水管道中应用效果显著，对降低爆管风险有重要作用多功能检测机器人集成多种检测技术的综合性检测机器人，可同时进行视频、声学、超声波等多项检测装备定位系统，可精确定位缺陷位置部分先进设备具备简单修复功能，可对小GPS型缺陷进行现场修复，提高工作效率应用此类设备可大幅提高检测效率和准确性，降低运维成本管网事故应急管理预警监测通过实时监测系统发现异常，提前预警可能发生的事故事故报告按规定时限和程序上报事故情况，启动应急响应应急处置按预案要求实施应急措施，控制事故发展恢复重建修复受损设施，恢复正常供应，总结经验教训管网事故主要包括爆管、渗漏、水质污染、压力异常等类型应急预案是科学处置事故的行动指南，应包括组织机构、预警机制、处置流程、物资保障等内容预案编制需符合针对性、实用性、可操作性原则，并定期组织演练，确保预案可行有效应急指挥系统是高效应对事故的关键，应建立统一指挥、分级负责、协调联动的指挥体系应急抢修队伍是现场处置的骨干力量，应配备专业人员和设备，保持小时待命状态定期开展培训演练，24提高应急处置能力，是减少事故损失的有效途径管网维护与保养原则预防为主强调预防性维护，降低故障发生率经济合理平衡维护成本与效益，优化维护策略技术先进采用先进设备与方法，提高维护效率信息化管理利用数字系统记录分析维护数据安全可靠确保维护过程和结果的安全可靠管网日常维护是保障系统安全运行的基础工作维护计划应包括日常巡检、定期检测、预防性维护和计划性检修巡检周期根据设施重要性确定，关键设施每日巡检，一般设施每周或每月巡检检查内容包括外观状况、运行参数、环境状况等，发现问题及时处理维护管理应采用信息化手段，建立设备台账，记录维护历史，分析故障规律，优化维护策略现代维护管理采用状态监测、按需维护理念，根据设备实际状况确定维护周期和内容，既保障安全可靠，又节约维护成本管道清洗与维护装备水力清洗设备气动清洗装备水力清洗是最常用的管道清洗方法气动清洗主要用于燃气管道和部分高压水射流设备通过产生排水管道空气炮利用压缩空气产10-压力的水流冲击管壁沉积物，生冲击波，清除管壁松散物质；软20MPa清除管道内部污垢脉冲式射流可质清管器通过压缩空气推动，刮除产生压力波，增强清洗效果对于管壁附着物气动清洗不产生污水，小口径管道，可使用旋转喷嘴增加操作相对简便，但清洗强度有限，清洗覆盖面水力清洗设备操作灵对顽固沉积物效果较差适用于定活，清洗效果好，但清洗后需妥善期预防性清洗，通常每年进行2-3处理污水，避免二次污染一次清管器设备清管器是专为大口径输水或燃气管道设计的清洗工具根据材质和功能分为软质、半硬质和智能清管器软质清管器主要用于测径和简单清洗；半硬质清管器配备刮刀，清洗效果更好；智能清管器集成传感器，可同时进行清洗和检测使用清管器需管道设有发射和接收装置，初次使用应逐步增加清洗强度，避免产生大量沉积物造成堵塞管道内衬修复技术内衬法螺旋缠绕法CIPP固化在位管道修复技术是应用将或型材在待修管道内螺旋CIPP PVCHDPE最广的非开挖修复方法将浸渍特殊树缠绕成型，形成新管道操作通过人员脂的软管翻转或牵引至待修复管道内，进入检查井进行，不需要大型设备，适通过热水、蒸汽或紫外线使树脂固化，合空间受限区域该技术适用于形成新的管道内壁适用于大口径管道，对CIPP DN300-3000mm各类管道，修复管道几何变形有较强适应性缠绕与原DN100-2000mm长度可达数百米，施工周期短，通常管道之间的环形空间需灌浆填充，确保天可完成修复后管道强度高，使结构稳定性该方法成本适中，效果持1-3用寿命可达年以上久，但施工速度较慢50喷涂内衬法通过专用设备将环氧树脂、聚脲等材料喷涂到管壁上，形成保护层设备通过摄像系统控制喷涂厚度和质量，确保均匀性该技术适用于小口径给水管和燃气管，修复厚度通常为优点是成本低、速度快，但适用范围有限，主要用于防腐和轻微1-5mm渗漏修复，不适合结构性损伤严重的管道管道更换与更新管理更新决策支持系统修复与更换的经济性比较管网更新需要科学决策支持管网评估模型综合考虑管道物理状更新方式选择需进行技术经济比较全面更换优点是彻底解决问况、运行状况、维修历史、重要性等因素，计算健康指数和风险题，使用寿命长，但成本高，社会影响大；局部修复成本低，干等级，为更新优先级排序提供依据资产管理系统记录全生命周扰小，但使用寿命相对较短经济分析应考虑初始投资、运行成期数据，分析故障规律和维修成本趋势，当维修成本曲线上升至本、社会成本和剩余价值等因素，计算全生命周期成本临界点时，建议实施更新更新决策还需考虑协同性，与道路改造、其他管线更新、区域改决策模型通常采用净现值法或年度成本法比较不同方案经验数造等工程协同实施，降低社会影响和综合成本前瞻性更新规划据表明，当管道年均故障率超过次公里，或年维修成本超

0.3/应考虑未来需求变化和技术进步，预留发展空间过更新投资的时，全面更换更为经济但具体阈值需根据实8%际条件确定，包括管道重要性、故障影响范围等因素泄漏检测及快速修复声学检测技术示踪气体法快速修复技术声学检测是最常用的泄漏定位方法相关仪通向管道注入氢气或氦气等示踪气体，利用特殊现场快速修复可减少泄漏损失和影响范围不过两个或多个声学传感器采集泄漏声波，计算探测器检测泄漏处逸出的气体该方法对微小停水修复技术通过特殊夹具或注胶设备，在保时间差定位泄漏点，定位精度可达±地泄漏敏感，不受管材和环境噪声影响，适用于持供水的情况下修复管道修复卡箍适用于管

0.5m听仪通过高灵敏度传感器放大泄漏声音，适合各类管道操作时先降低管内压力，注入道环向裂缝和小孔泄漏，安装简便，修复时间5-初步排查先进设备集成频谱分析功能，可过浓度的氢气与氮气混合物，然后恢复压力，少于分钟注胶修复适用于接口渗漏，通过10%30滤环境噪声，提高检测成功率该技术适用于使气体从泄漏处逸出探测器灵敏度可达专用钻孔设备在管道周围注入环氧树脂或聚氨金属管和硬质塑料管，在软质管道上效果有限，检测范围覆盖管道两侧各区域酯材料，形成防水层对于大口径管道，可使1ppm

1.5m用内部封堵器进行内部修复管网健康评估方法基于大数据的管网风险管理数据采集风险分析收集管道特性、运行状态、环境条件等多维数据评估故障概率和后果严重性，计算风险等级干预措施优先排序制定针对性风险控制措施，降低系统风险对高风险区段进行优先级划分，优化资源配置大数据技术为管网风险管理提供了新思路通过整合管网数据、运行数据、维修记录、环境数据等多源信息，构建风险预测模型模型基于机器学习算法，分GIS SCADA析历史故障模式与影响因素的关联性，预测不同管段的故障概率后果分析考虑供水中断影响范围、经济损失、社会影响等因素，综合评估风险等级风险地图是直观展示风险分布的有效工具，通过平台将风险等级与地理位置关联，形成色彩编码的风险分布图，辅助决策者识别高风险区域预警系统基于实时数据监GIS测，当关键指标超过阈值或异常模式出现时，自动触发预警，实现风险早期干预现代风险管理强调动态性，随着数据积累和模型优化，持续更新风险评估结果管网寿命周期管理规划阶段系统规划、需求分析、技术方案比选，确定总体布局和技术路线设计阶段详细设计、技术经济分析、施工方案编制，形成施工图纸建设阶段材料采购、施工安装、质量控制、竣工验收，建成物理设施运行阶段日常运行、维护保养、性能监测、故障修复，确保正常服务更新阶段状况评估、更新决策、改造实施、性能提升，延长使用寿命全生命周期管理是管网资产管理的核心理念，旨在最小化长期总成本的同时保持服务水平在规划设计阶段，应充分考虑全生命周期成本，而非仅关注初始投资选择合适的管材、配件和防腐技术，对延长使用寿命具有决定性影响建设阶段的质量控制直接影响后续运行维护成本，应严格执行质量标准，做好隐蔽工程验收运行阶段应建立预防性维护体系，通过定期检查和状态监测，及时发现并解决潜在问题维护记录和性能数据是管网健康档案，为后续决策提供依据更新改造是延长系统寿命的关键环节，应根据状况评估结果，采取分级分类的更新策略，优先改造高风险、高收益区段，实现投资效益最大化管网信息化管理系统系统资产管理系统运维管理系统GIS地理信息系统是管网信息化的记录管网资产的全生命周期信支持日常运行维护工作的信息基础平台，提供空间数据管理息，包括基础属性、技术参数、系统，包括工单管理、巡检管和可视化功能系统记录管网维修记录、更新历史等系统理、维修管理、备品备件管理设施的空间位置、属性特征、支持资产价值评估、折旧计算、等模块系统支持移动应用，连接关系等信息，支持空间查更新规划等功能，为资产优化现场作业人员通过手持设备接询和分析先进系统支持配置提供依据与财务系统集收任务、记录结果、上传照片，GIS二三维一体化表达，直观展示成，实现资产财务一体化管理提高工作效率地下管线空间关系决策支持系统基于各类业务数据，提供分析报表、绩效评估、预测预警、优化建议等功能，辅助管理决策系统通过数据挖掘和模型分析，识别运行规律和潜在问题，为管理优化提供科学依据系统的结构与功能SCADA人机交互层操作员工作站、大屏显示系统、移动终端服务器层应用服务器、数据库服务器、通信服务器通信网络层有线网络、无线网络、通信协议转换控制层远程终端单元、可编程控制器RTU PLC现场设备层各类传感器、执行机构、测量仪表监控与数据采集系统是管网运行监控的核心平台现场设备层的传感器实时采集压力、流量、水质等参数；控制层的或负责数据采集和初步处理；通信网络层通过有SCADARTU PLC线或无线网络传输数据；服务器层负责数据存储、处理和应用逻辑；人机交互层提供操作界面和可视化展示现代系统基于分布式架构，采用冗余设计确保可靠性系统主要功能包括实时数据采集、远程控制、报警管理、趋势分析、报表生成等先进系统集成历史数据库，支持长期数SCADA据存储和分析；集成功能，实现地理位置与运行状态的关联展示；提供开放接口，与其他业务系统集成，实现数据共享与业务协同GIS在管网管理的应用GIS空间定位与查询空间分析与决策系统记录管网设施的精确空间提供强大的空间分析功能，如GIS GIS位置和属性信息，支持多条件组合缓冲区分析、网络分析、空间统计查询管理人员可快速定位特定设等通过分析管网密度分布，识别施，查看详细信息，如管径、材质、薄弱环节；通过模拟管道爆裂影响埋深、安装时间等先进系统支持范围，评估风险等级；通过计算最移动端应用，现场人员通过手机或短路径，优化抢修路线这些分析平板电脑，结合定位功能，结果为科学决策提供依据，提高管GPS可直观查看周边管网设施分布，提理精准性高工作效率业务集成与协同现代平台是各类业务系统的集成枢纽通过与系统集成，实现运行GIS SCADA状态的空间可视化；与工单系统集成，支持基于位置的工作派发和跟踪；与资产管理系统集成，展示资产空间分布和状态平台还支持多部门数据共享，GIS促进规划、建设、运维等环节的协同工作智能管网概念与发展感知层传输层物联网传感器实时采集管网运行数据通信网络传输数据至云平台应用层平台层智能应用提供决策支持和服务云计算平台存储处理海量数据智能管网是传统管网与现代信息技术深度融合的产物其核心是构建全感知、全连接、全分析的智慧系统，实现管网运行状态的实时监测、动态分析和智能控制物联网技术是智能管网的基础，通过布设各类传感器，采集压力、流量、水质等参数，形成全面感知网络新型传感器不仅精度高、功耗低，且具备自诊断和自校准功能，提高数据可靠性人工智能技术为管网管理注入新动力机器学习算法通过分析历史数据，建立管网运行模型，预测未来趋势；深度学习技术用于管道图像识别，自动检测管道缺陷；知识图谱技术整合专家经验和历史案例，辅助故障诊断和处理区块链技术在数据安全共享、设备溯源管理等方面也有应用前景随着、边缘计算等技术发展，智能管网将向5G更精细、更实时、更智能方向演进智能传感器选型与部署传感器类型测量参数适用场景精度要求供电方式压力传感器管网压力关键节点、分区±电池能量收集

0.2%FS/入口流量计流量、流速进出水口、分区±外接电源太阳

1.0%/边界能水质传感器余氯、浊度、水厂出口、加压余氯±外接电源

0.03mg/L站pH声学传感器噪声、振动全网布点、重点±电池能量收集2dB/区域智能传感器选型需考虑测量参数、精度要求、供电方式、通信方式、安装环境等因素针对管网特点，传感器应具备防水、防尘、防腐蚀能力，一般要求防护等级达；对于电池供电设备，电池寿命应不少IP68于年，减少维护频次；通信方式主要采用、等低功耗广域网技术，兼顾覆盖范围和功耗要3NB-IoT LoRa求传感器部署遵循点线面策略关键节点和控制点全覆盖；重要管线适当加密；一般区域合理布点布--点密度与管网重要性、风险等级相关，重要区域每公里设置监测点，一般区域可适当降低密度安装1-2位置应考虑代表性、可访问性和安全性，常选择阀门井、检查井等现有设施，减少额外工程量管网压力管理与智能调压15%漏损率降低压力优化后平均漏损率下降幅度8%能耗节约泵站运行电耗降低比例25%爆管率下降管道爆裂事故发生率减少年

4.5投资回收期智能调压系统平均投资回收期压力管理是管网优化的关键环节，直接影响能耗、漏损和设备寿命传统管网压力控制相对粗放，难以适应需求变化智能调压系统通过实时监测用户需求和管网状态，动态调整压力设定值，既满足服务要求，又最大限度节约能源核心设备包括智能调压阀、变频泵和远程控制系统智能调压策略主要包括时间调控，根据用水规律，在不同时段采用不同压力设定值；流量调控，根据流量变化自动调整压力，保持出口压力稳定；关键点压力控制，确保最不利点压力满足最低要求实施智能调压需先进行详细的水力模型分析，明确各点压力与流量关系，确定调控策略和参数投资回收期通常在年，经济效益和社会效益显著3-6管网远程自动化调度系统架构设计远程自动化调度系统采用分层分布式架构，包括现场控制层、通信网络层、中央调度层和决策支持层现场设备通过实现RTU/PLC本地控制，并与中央系统保持通信；中央调度系统负责全局优化和协调控制；决策支持系统提供模拟预测和优化建议系统设计注重可靠性和安全性，采用冗余配置和多层防护调度策略优化调度策略基于实时数据和预测模型，综合考虑供需平衡、能耗优化和安全稳定运行系统分析用水规律，预测未来小时需求曲线；24结合水力模型，模拟不同调度方案下的系统状态；通过多目标优化算法，生成最优调度策略先进系统还考虑电价变化、设备效率和维护计划，实现经济性和可靠性的平衡响应能力提升远程自动化调度系统显著提升管网对异常情况的响应能力通过实时监测，系统能迅速发现压力、流量、水质异常；通过预设的应急预案，自动启动相应措施；通过远程控制，操作人员可随时干预系统运行实践表明，自动化调度系统可将异常情况响应时间从小时级缩短至分钟级，大幅减少事故损失和影响范围智能预警与故障诊断数据收集多源数据实时采集，包括压力、流量、温度、声学、视频等信息数据处理数据清洗、融合、特征提取，形成标准化数据集异常检测基于统计模型或机器学习算法，识别偏离正常模式的异常状态故障诊断通过专家规则或推理，确定故障类型、位置和严重程度AI决策支持生成处置建议，辅助人员快速响应和处理故障智能预警与故障诊断是管网智能化管理的重要环节预警系统基于历史数据和专家经验，建立正常运行状态的基准模型，实时比对监测数据与模型预测值，发现显著偏差时触发预警先进算法能区分正常波动和真实异常，减少误报率故障诊断系统通过分析多参数变化模式，判断故障类型和位置例如，压力突然下降伴随流量增加，通常指示管道破裂；压力逐渐下降而流量变化不大，可能是小型泄漏诊断准确性随数据积累和算法优化而不断提高目前，爆管故障诊断准确率可达以上，定位精度在±米范围，而小型泄漏诊断仍是技术难点，准确率和精度有待提高90%100管网管理与城市可持续发展资源节约效益环境保护贡献高效管网管理直接促进资源节约通过管网管理对环境保护具有重要意义完漏损控制，每年可节约大量水资源；通善的排水管网减少污水溢流，保护水环过智能调度，可降低泵站能耗境；高效率供水系统降低能耗，减少碳10-；通过管网优化，可减少药剂使排放；燃气管网漏损控制减少甲烷排放，15%用量据统计，国内城市管网漏缓解温室效应据测算，优化管网运行5-8%损率平均在，先进城市可控每年可减少二氧化碳排放约人，15-20%

0.5kg/制在以下，每降低个百分点，大在大型城市形成可观的环境效益10%1型城市每年可节约水资源数百万立方米城市韧性提升韧性城市建设离不开可靠的管网系统科学管理提高管网抵御自然灾害和突发事件的能力，确保城市生命线系统持续运行通过备用水源、环状管网、应急设施等措施，增强系统冗余性；通过智能监控和快速响应机制，提高故障恢复能力实践证明，管网韧性每提高，城市灾后恢复速度可提升10%15-20%管网能耗监控与优化管网水质智能监控监测指标与技术水质事故案例与教训管网水质监控主要关注余氯、浊度、值、电导率、温度等指某城市曾发生管网水质突发污染事件，源于施工单位错误连接了pH标在线监测设备采用电化学、光学和物理传感技术，实现这些回用水管和自来水管，导致回用水进入自来水管网由于缺乏实参数的连续测量新型多参数水质分析仪集成多种传感器，一次时监测系统，污染扩散数小时后才被发现，影响范围达数平方公测量多个指标，提高监测效率大型系统还配备有机物、重金属里，数万用户受影响事后分析表明，如有在线监测系统，可在等特殊指标的监测设备，进一步提高水质安全保障能力污染初期发现异常，将影响范围控制在最小范围另一城市饮用水管网发生微生物超标事件，原因是管网末梢余氯水质监测点位设置应考虑代表性和关键性，通常包括水厂出口、不足导致微生物繁殖通过安装在线余氯监测系统和自动加氯装加压站、管网末梢、重要用户和水质敏感区域对于大型系统，置，实现了末梢水质的动态调控，有效防止了类似事件再次发生一般每万人口设置一个在线监测点，形成科学合理的监这些案例说明，水质智能监控是保障供水安全的重要手段10-15测网络管网数据安全与隐私保护政策与规范制定数据安全管理制度和规范技术防护实施多层次技术防护措施监测与响应建立安全监测和应急响应机制培训与意识加强人员安全意识和技能培训管网系统作为关键基础设施，其数据安全直接关系国家安全和公共安全系统面临的主要安全威胁包括未授权访问、数据泄露、恶意攻击和系统干扰等技术防护措施包括网络隔离，将控制系统与互联网物理隔离；访问控制，实施严格的身份认证和权限管理；数据加密，对敏感数据和通信链路进行加密；安全审计，记录和分析系统操作日志隐私保护是数据安全的重要方面用户用水数据可能泄露生活习惯等隐私信息，应采取数据脱敏、匿名化处理等措施保护用户隐私系统应遵循《网络安全法》《数据安全法》《关键信息基础设施保护条例》等法规要求，定期开展安全评估和风险分析，及时发现并修复安全漏洞建立健全的数据安全事件应急预案，确保发生安全事件时能够快速响应，将损失降到最低管网管理人才培养与队伍建设管理人才技术人才负责决策和组织协调负责技术支持和问题解决管理理论与实践经验专业技术知识••行业政策与标准规范设计分析能力••项目管理与资源调配故障诊断与处理••数字化人才运行人才负责信息系统支持负责日常运行和维护数据分析能力操作规程与标准••软件应用技能设备维护保养••智能化管理知识应急处置能力••管网管理人才是系统高效运行的关键人才能力模型应包括专业知识、实践技能、管理能力和创新素质四个维度专业知识涵盖水力学、材料学、自动化等基础理论；实践技能包括设备操作、故障处理、安全管理等；管理能力涉及计划组织、沟通协调、决策分析等；创新素质体现在学习意识、问题解决和技术创新方面培训体系应采用分层分类原则，针对不同岗位和层级设计培训课程理论培训与实践操作相结合，集中培训与日常学习相结合可利用虚拟现实和增强现实技术，VR AR模拟各类场景，提高培训效果建立健全的考核评价机制和激励机制，形成学习应用提高再学习的良性循环，打造专业化、职业化的管网管理队伍---国内管网管理典型案例一1项目背景2技术方案某大型城市自来水管网面临严重老化问题，项目采用评估诊断分级改造智能提升--管网漏损率达，远高于国际先进水平的技术路线首先，利用声学检测、25%CCTV主城区以上管道平均使用年限超过内检测等技术，对全市管网进行健康评估，DN300年，管材主要为铸铁管和钢管，内部结建立管网信息系统；然后，根据评估结30GIS垢严重，外部腐蚀普遍，爆管事故频发，每果，对不同状况管段采取相应措施严重老年约起，造成严重水资源浪费和化段实施开挖更换，使用球墨铸铁管和120-150PE社会影响市政府决定实施为期年的管网管；中度老化段采用或喷涂内衬等非5CIPP技术改造项目开挖修复技术；轻度老化段进行防腐处理和局部修复同时，建设智能监测系统，在关键节点安装压力、流量、水质传感器，构建实时监控网络3实施效果项目实施三年后，已完成的改造任务，取得显著成效管网漏损率降至，节水效益明显；60%12%爆管事故减少，供水可靠性大幅提升；智能监控覆盖率达，实现了管网状态的实时监测80%85%和预警经济效益分析显示，年节约水资源价值约万元，减少维修成本万元，投资28001500回收期约年社会效益方面，供水服务质量提升，用户满意度提高个百分点815国内管网管理典型案例二挑战与问题燃气泄漏事故频发，安全隐患严重智能化措施建设全面感知与智能预警系统成效与价值事故大幅减少，运营效率显著提升某市燃气公司面临管网安全管理挑战，主要问题包括老旧管网泄漏风险高，年均发生泄漏事故30余起；地下管网状态难以掌握，隐患排查效率低；应急响应时间长，平均处置时间超过分钟120为解决这些问题，该公司实施了燃气管网智能化管理项目，总投资约亿元

1.2项目核心内容包括建设燃气管网系统，实现管网资产可视化管理；部署智能传感网络，在重点GIS区域安装甲烷浓度传感器、压力传感器和泄漏声音传感器；开发智能巡检系统，配备车载和手持泄漏检测设备，提高巡检效率；构建大数据分析平台，利用人工智能算法预测管网风险，优化维护策略；升级应急指挥系统，实现事故快速响应和处置项目实施后，燃气泄漏事故减少，隐患排查效75%率提高倍，应急响应时间缩短至分钟，年节约运维成本约万元，创造显著的经济和社会效3451500益国外先进管网管理案例智能计量系统新加坡公用事业局部署了全覆盖的智能水表网络，实现每小时自动抄表系统采用通信技术，电池寿命达年以上智能水表不仅记录用水量，还能监测流PUB NB-IoT10量模式，识别异常用水和微小泄漏用户可通过手机应用实时查看用水情况，接收节水建议，有效提高了用水意识和效率水质自动监测新加坡开发了创新的水质监测系统，包括固定监测站和机器人监测器固定监测站布设在管网关键节点，连续监测常规水质参数；机器人监测器可在管网中自由移动，SWAN收集水质数据并绘制三维水质分布图系统采用人工智能算法，自动识别水质异常，并分析可能的污染源，大大提高了水质安全保障能力数字孪生平台新加坡构建了全面的管网数字孪生平台，整合、、水力模型和业务系统数据平台实现了管网运行状态的实时可视化，支持情景模拟，评估不同操作GIS SCADAwhat-if策略的影响系统还具备自学习功能，根据历史数据不断优化水力模型，提高预测准确性这一平台成为运行决策的强大工具，显著提升了管网管理的科学性和前瞻性管网事故分析与危机应对案例事故发生输水干管突发爆裂，造成大量漏水和道路冲毁DN800事件报告监控系统检测压力异常，同时接到市民报警应急响应启动应急预案，关闭相关阀门，派出抢修队伍抢修处置实施临时供水方案，完成管道抢修和道路恢复原因分析5管道材质老化和地基不均匀沉降导致应力集中某城市曾发生重大供水管网爆管事故，主干管在交通繁忙路段爆裂，造成平方米道路被淹，万户居民停水小时，直接经济损失约万元事故发生后，应急指挥中心立即DN8005000312300启动一级应急响应，调度抢修队伍赶赴现场，同时启动信息发布和舆情监控机制，通过官方平台和媒体发布停水公告和抢修进展事故调查显示，管道使用了年，内部严重结垢，外部腐蚀明显，且位于软土地基区域，不均匀沉降导致管道应力集中事故后，该市吸取教训，实施了多项改进措施加强老旧管网检测评估，35建立健康档案；实施主干管网改造，更换为球墨铸铁管；完善压力监测系统，提高异常检测灵敏度；优化阀门布置，减小事故影响范围；升级应急预案，明确各部门职责和协调机制这些措施显著提高了管网安全性和应急处置能力管网管理创新与技术前沿数字孪生技术物联网与边缘计算数字孪生是管网管理的革命性技术，通过下一代物联网技术正引领管网监测走向更构建虚拟环境中的管网精确模型，实现物加智能和分布式的方向新型传感器集成理世界与数字世界的实时映射和交互系多功能测量、自供能和智能分析能力，大统整合、、和技术，创建幅降低部署和维护成本边缘计算技术将BIM GISIoT AI包含几何、物理和行为特性的全面模型数据处理能力下沉到现场设备，实现数据管网数字孪生应用场景广泛可视化巡检，的本地分析和快速响应，减少传输延迟和通过虚拟漫游发现隐藏问题；情景模拟，带宽需求分布式系统架构增强了网络韧预测不同条件下系统反应；预测性维护，性，即使中心系统故障，现场设备仍能维基于模型预测设备寿命；协同设计，多部持基本功能门在统一平台上协作人工智能应用前景技术在管网管理中展现出巨大潜力深度学习算法通过分析历史数据，构建管网运行模型，AI预测未来状态变化，实现从事后反应到提前预防的转变智能调度系统自动优化运行参数，平衡供需关系，最小化能耗和成本计算机视觉技术用于管道检测图像的自动分析，识CCTV别和分类缺陷，提高检测效率和准确性知识图谱技术整合专家经验和历史案例，构建知识库，辅助复杂故障诊断和决策管网低碳管理路径探索碳足迹核算管网系统碳排放包括能源消耗、材料生产和建设施工等多个环节碳足迹核算是低碳管理的第一步，主要采用生命周期评价方法，计算管网全生命周期的温室气体排放量研究表明，输配环节的能耗是主要碳排放源，占比达；其次是管材生产和施工安70-80%装，约占；维修更新和报废处理约占15-20%5-10%减排技术应用管网减排技术主要包括节能技术和低碳材料节能技术方面，变频调速、智能调压、优化调度等措施可降低泵站能耗；管网优化重构可减少输送损失15-25%5-10%低碳材料方面，新型环保管材如、等生产能耗低，且使用寿命长；管道HDPE PP-R翻新技术比全面更换可减少碳排放可再生能源如太阳能、水轮机等在泵40-60%站的应用，进一步降低碳排放标杆案例实践丹麦哥本哈根水务公司实施了全面的低碳管理计划，包括泵站改造、管网优化和可再生能源利用通过安装水轮发电机，利用管网落差发电；利用污水处理厂沼气发电供应泵站；优化管网分区，降低运行压力这些措施使管网系统碳排放较年减少了，成为行业低碳管理的标杆国内苏州、深圳等城市也开展201035%了管网低碳化试点，取得初步成效管网管理政策法规解读法律法规体系管网管理相关法律法规构成多层次体系政策导向分析最新政策强调安全、智能、绿色发展标准规范实施技术标准持续更新，推动行业规范化我国管网管理法律法规体系由基本法律、行政法规、部门规章和地方法规构成基本法律包括《水法》《城乡规划法》《安全生产法》等；行政法规包括《城市供水条例》《城镇燃气管理条例》等；部门规章包括《城镇供水管网漏损控制及评定标准》《城镇排水管渠与泵站运行、维护及安全技术规程》等近年来，随着行业发展，相关法规不断更新完善最新政策导向强调安全、智能、绿色三大方向安全方面，《关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》要求建立健全管线安全保障体系；智能方面，《关于推进智慧城市建设的指导意见》鼓励应用物联网、大数据等技术提升管网智能化水平；绿色方面，《关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》推动管网集约化布局，《十四五节水型社会建设规划》提出管网漏损控制目标标准规范实施方面，新版《城镇给水排水技术标准》《燃气管道工程施工及验收规范》等陆续颁布实施，进一步规范了行业技术要求管网管理面临的挑战与机遇多重挑战发展机遇管网管理面临多重挑战，首当其冲的是老化问题我国城市大规新一轮科技革命和产业变革为管网管理带来重大机遇数字化、模基础设施建设始于世纪年代，大量管网已运行网络化、智能化技术广泛应用，推动管理模式变革；新材料、新2080-90年，接近或超过设计寿命，老化问题日益突出据统计，工艺不断涌现，延长管网寿命，降低维护成本；绿色低碳发展理30-40国内城市管网平均每公里每年发生起故障，远高于发达念推动能效提升和资源节约

1.5-

2.5国家起的水平

0.3-

0.5国家政策支持是重要机遇新基建战略将智慧管网列为重点领城市化快速发展带来负荷增长，原有管网容量不足；地下空间日域；城市更新行动为老旧管网改造提供契机；双碳目标推动管益拥挤，管线交错复杂，相互干扰；气候变化导致极端天气增多，网节能减排；数字中国建设加速管网数字化转型这些政策导向对管网抗灾能力提出更高要求与此同时，用户对服务质量要求为管网管理现代化创造了有利条件，也带来了大量投资机会不断提高，传统粗放式管理已难以满足需求总结与展望本课程系统介绍了管网技术管理的核心内容，包括管网基础知识、设计建设技术、运行维护管理、智能化发展趋势等方面通过学习，我们认识到管网作为城市基础设施的生命线，其安全稳定运行对城市发展至关重要高效的管网技术管理应遵循安全第

一、预防为主、科学管理、持续改进的原则，构建全生命周期管理体系展望未来，管网管理将呈现四大发展趋势智能化，人工智能、物联网、大数据等新技术深度应用；集约化，地下综合管廊推动管线集约布局；韧性化，增强系统抵御风险和灾害的能力；绿色化，节能减排技术普及应用管网管理者应主动适应这些趋势，探索创新管理模式和技术方法，为城市可持续发展作出贡献。