[發明專利]一種排水管道缺陷定量化綜合評估方法

有效

• 申請號: 201310298269.8
• 申請日: 2013-07-16
• 公開（公告）號: CN103426137A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 左劍惡;干里里;王雅嬌;鮑國棟;羅同順
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06Q50/26
• 分類號: G06Q50/26
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

1.一種排水管道缺陷定量化綜合評估方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，對排水管道的不同缺陷類型分別進行嚴重程度分級，所述缺陷類型包括結構性缺陷和功能性缺陷，所述結構性缺陷包括變形、裂縫、斷裂/坍塌、表面腐蝕/破損、突出接口/穿管、接口損壞、接口錯位/脫節和支管暗接/錯接共計八種類型，所述功能性缺陷包括樹根突入、管壁附著物、管底沉積物、其他障礙物、土壤進入、地下水內滲和污水外滲共計七種類型，每種缺陷分為輕微、中等、嚴重和緊急四個等級，每種缺陷的嚴重程度表示為R_i=(r_i1r_i2r_i3r_i4)，r_ij表示一段管道第i種缺陷隸屬于第j個等級的程度，r_ij≤1；

步驟二，根據所述缺陷類型及分級結果，對排水管道整體狀況進行評價：

（1）確定因素集U=(U_t，U_s，U_f)，式中U_t為排水管道密封性，包括裂縫、斷裂/坍塌、接口損壞、接口錯位/脫節、支管暗接/錯接、樹根突入、土壤進入、其他障礙物、地下水內滲和污水外滲共計十種管道缺陷：U_t=(u_tC，u_tB/C，L，u_tR)；U_s為排水管道穩定性，包括變形、裂縫、斷裂/坍塌、表面腐蝕/破損、接口損壞、接口錯位/脫節、支管暗接/錯接、土壤進入、地下水內滲和污水外滲共計十種管道缺陷：U_s=(u_sD，u_sC，…，u_sE)；U_f為排水管道功能性，包括變形、斷裂/坍塌、表面腐蝕/破損、突出接口/穿管、接口錯位/脫節、支管暗接/錯接、樹根突入、管壁附著物、管底沉積物、其他障礙物、土壤進入和地下水內滲共計十二種管道缺陷：U_f=(u_fR，u_fAD，…，u_fSD)；

（2）確定評價集V=(輕微，中等，嚴重，緊急)；

（3）計算因素權重集其中為排水管道密封性權重，A~t(0.043,0.294,0.055,0.220,0.017,0.054,0.098,0.143,0.053,0.023);]]>為排水管道穩定性權重，A~s=(0.030,0.077,0.312,0.054,0.083,0.196,0.026,0.137,0.061,0.024);]]>為排水管道功能性權重，

A~f=(0.077,0.296,0.023,0.090,0.166,0.015,0.034,0.044,0.078,0.119,0.031);]]>

（4）綜合評判結果表明一段排水管道中針對于某種特性的缺陷的嚴重程度分布結果，式中，a_i表示第i種缺陷相應權重；

（5）根據綜合評判結果計算得到排水管道密封性評價結果Ht=ni×vi591=ni×(47bi1+105bi2+257bi3+591bi4)591;]]>排水管道穩定性評價結果Hs=ni×vi591=ni×(47bi1+105bi2+257bi3+591bi4)591;]]>排水管道功能性評價結果Hf=ni×vi591=ni×(47bi1+105bi2+257bi3+591bi4)591;]]>H_t、H_s、H_f分別表示排水管道密封性、穩定性和功能性綜合指數，n_i表示排水管道發生的能夠影響第i種性能的缺陷數量，b_i1、b_i2、b_i3、b_i4分別表示排水管道第i種性能缺陷隸屬于輕微、中等、嚴重和緊急的程度；

（6）排水管道綜合評價指標H=A_tH_t+A_sH_s+A_fH_f，式中，A_t表示管道第i種性能缺陷權重集；

步驟三，H值越靠近1，則代表欲評價排水管道與單位緊急缺陷管道越相似，根據H的值，將排水管道分為不同的缺陷等級，由此得出對管道進行養護的優先次序，具體如下：

（1）如果0＜H≤0.25，則表示管道輕微缺陷，暫不采取措施，僅在一年內再次對管道進行檢測；

（2）如果0.25＜H≤0.5，則表示管道中等缺陷，應在半年內安排管道的局部養護措施；

（3）如果0.5＜H≤0.75，則表示管道嚴重缺陷，應在三個月內采取養護措施；

（4）如果H＞0.75，則表示管道緊急缺陷，應立即采取養護/搶救措施。

2.根據權利要求1所述排水管道缺陷定量化綜合評估方法，其特征在于，所述各種類型的缺陷分級標準如下：

（1）變形，用變形率表示，d_o為排水管道的原始直徑，d_min為變形后排水管道的最小直徑；A_D1、A_D2、A_D3、A_D4分別表示輕微、中等、嚴重和緊急變形的隸屬程度，分級標準參照如下函數：x表示變形率η_D

AD1(x)=x15,0≤x<1530-x15,15≤x<300,x≥30]]>

AD2(x)=0,x<15x-1515,15≤x<3040-x10,30≤x<400,x≥40]]>

AD3(x)=0,x<30x-3010,30≤x<4050-x10,40≤x<500,x≥50]]>

AD4(x)=0,x<40x-4010,40≤x<501,x≥50]]>

（2）裂縫，分級標準如下：

管道出現細裂紋，裂紋長度在環向上不超過0.25個圓周或在縱向上不超過0.5m，為輕微；

管道出現明顯裂紋，裂紋長度在環向上不超過0.5個圓周或在縱向上不超過1.0m，為中等；

管道出現裂縫，裂縫長度在環向上不超過0.5個圓周或在縱向上不超過1.0m，為嚴重；

管道明顯開裂，裂縫長度在環向上擴及整個圓周（環向）或在縱向上超過2.0m，為緊急；

（3）斷裂/坍塌，用斷裂/坍塌率表示，θ_B為斷裂/坍塌部分的圓弧所在管道圓周對應的角度，A_B2、A_B3、A_B4分別表示中等、嚴重和緊急斷裂/坍塌的隸屬程度，分級標準參照如下函數：x表示斷裂/坍塌率η_B

AB2(x)=x20,0≤x<2040-x20,20≤x<400,x≥40]]>

AB3(x)=0,x<20x-2010,20≤x<4060-x20,40≤x<600,x≥60]]>

AB4(x)=0,x<40x-4020,40≤x<601,x≥60]]>

（4）表面腐蝕/破損，分級標準如下：

表面發黑或表面粗糙，為輕微；

表面輕微剝落，管壁出現明顯凹凸面，為中等；

表面剝落，露出卵石或鋼筋，為嚴重；

卵石或鋼筋完全顯露，為緊急；

（5）突出接口/穿管，用接口突出率表示，L_I為支管在干管中突出的長度，d為干管的直徑，A_IC1、A_IC2、A_IC3、A_IC4分別表示輕微、中等、嚴重和緊急突出接口的隸屬程度，分級標準參照如下函數：x表示接口突出率η_I

AIC1(x)=x20,0≤x<2040-x20,20≤x<400,x≥40]]>

AIC2(x)=0,x<20x-2020,20≤x<4060-x10,40≤x<600,x≥60]]>

AIC3(x)=0,x<40x-4020,40≤x<6060-x20,60≤x<800,x≥80]]>

AIC4(x)=0,x<60x-6020,60≤x<801,x≥80]]>

（6）接口損壞，分級標準如下：

接口出現細裂紋，密封材料可見，為輕微；

接口出現裂縫，密封材料局部松脫大于45°，為中等；

接口出現嚴重裂縫，密封材料局部松脫大于90°，為嚴重；

接口局部斷開，密封材料松脫大于180°，為緊急；

（7）接口錯位/脫節，用接口錯位率表示，g為接口錯位距離，t為污水管道的壁厚，A_DJ1、A_DJ2、A_DJ3、A_DJ4分別表示輕微、中等、嚴重和緊急接口錯位的隸屬程度，各個等級的接口錯位的隸屬函數可用分段函數表示：x表示接口錯位率η_DJ

ADJ1(x)=x0.3,0≤x<0.30.6-x0.3,0.3≤x<0.60,x≥0.6]]>

ADJ2(x)=0,x<0.3x-0.30.3,0.3≤x<0.60.8-x0.2,0.6≤x<0.80,x≥0.8]]>

ADJ3(x)=0,x<0.6x-0.60.2,0.6≤x<0.81-x0.2,0.8≤x<10,x≥1]]>

ADJ4(x)=0,x<0.8x-0.80.2,0.8≤x<11,x≥1]]>

A_OJ1、A_OJ2、A_OJ3、A_OJ4分別表示輕微、中等、嚴重和緊急接口脫節的隸屬程度，隸屬函數可用分段函數表示：x表示接口脫節率η_OJ

AOJ1(x)=x15,0≤x<1530-x15,15≤x<300,x≥30]]>

AOJ2(x)=0,x<15x-1515,15≤x<3040-x10,30≤x<400,x≥40]]>

AOJ3(x)=0,x<30x-3010,30≤x<4050-x10,40≤x<500,x≥50]]>

AOJ4(x)=0,x<40x-4010,40≤x<501,x≥50]]>

（8）支管暗接/錯接，分級標準如下：

雨水支管接入污水干管，為中等；

未明污水支管接入污水干管中，為嚴重；

污水支管接入雨水干管，為緊急；

（9）樹根突入，用樹根突入率表示，A_R為樹根所占的橫截面積，A為排水管道原有的橫截面積，A_R1、A_R2、A_R3、A_R4分別表示輕微、中等、嚴重和緊急樹根入侵的隸屬程度，分級標準參照如下函數：x表示樹根突入率η_R

AR1(x)=x10,0≤x<1020-x10,10≤x<200,x≥20]]>

AR2(x)=0,x<10x-1010,10≤x<2030-x10,20≤x<300,x≥30]]>

AR3(x)=0,x<20x-2010,20≤x<3035-x5,30≤x<350,x≥35]]>

AR4(x)=0,x<30x-3010,30≤x<351,x≥35]]>

（10）管壁附著物，用管壁附著率表示，A_AD為樹根所占的橫截面積，A為排水管道原有的橫截面積，A_AD1、A_AD2、A_AD3、A_AD4分別表示輕微、中等、嚴重和緊急管壁附著物的隸屬程度，分級標準參照如下函數：x表示管壁附著率η_AD

AAD1(x)=x10,0≤x<1020-x10,10≤x<200,x≥20]]>

AAD2(x)=0,x<10x-1010,10≤x<2030-x10,20≤x<300,x≥30]]>

AAD3(x)=0,x<20x-2010,20≤x<3035-x5,30≤x<350,x≥35]]>

AAD4(x)=0,x<30x-3010,30≤x<351,x≥35]]>

（11）管底沉淀物，用管底沉淀率表示，A_SD為樹根所占的橫截面積，A為排水管道原有的橫截面積，A_SD1、A_SD2、A_SD3、A_SD4分別表示輕微、中等、嚴重和緊急管底沉淀物的隸屬程度，分級標準參照如下函數：x表示管底沉淀率η_SD

ASD1(x)=x15,0≤x<1530-x15,15≤x<300,x≥30]]>

ASD2(x)=0,x<15x-1515,15≤x<3045-x15,30≤x<450,x≥45]]>

ASD3(x)=0,x<30x-3010,30≤x<4555-x10,45≤x<550,x≥55]]>

ASD4(x)=0,x<45x-4510,45≤x<551,x≥55]]>

（12）其他障礙物，用表示，A_OS為樹根所占的橫截面積，A為排水管道原有的橫截面積，A_OO1、A_OO2、A_OO3、A_OO4分別表示輕微、中等、嚴重和緊急其他障礙物的隸屬程度，分級標準參照如下函數：x表示η_OS

AOO1(x)=x15,0≤x<1530-x15,15≤x<300,x≥30]]>

AOO2(x)=0,x<15x-1515,15≤x<3040-x10,30≤x<400,x≥40]]>

AOO3(x)=0,x<30x-3010,30≤x<4050-x10,40≤x<500,x≥50]]>

AOO4(x)=0,x<40x-4010,40≤x<501,x≥50]]>

（13）土壤進入，用表示，A_IS為樹根所占的橫截面積，A為排水管道原有的橫截面積，A_IS1、A_IS2、A_IS3、A_IS4分別表示輕微、中等、嚴重和緊急土壤進入的隸屬程度，分級標準參照如下函數：x表示η_IS

AIS1(x)=x10,0≤x<1020-x10,10≤x<200,x≥20]]>

AIS2(x)=0,x<10x-1010,10≤x<2025-x5,20≤x<250,x≥25]]>

AIS3(x)=0,x<20x-205,20≤x<2530-x5,25≤x<300,x≥30]]>

AIS4(x)=0,x<25x-255,25≤x<301,x≥30]]>

（14）地下水內滲，分級標準如下：

缺陷處有滴水現象，為輕微；

地下水形成細流進入排水管道，為中等；

地下水形成水流進入排水管道，為嚴重；

地下水形成水柱進入排水管道，為緊急；

（15）污水外滲，分級標準如下：

局部外滲，污水通過滲漏流出管道，為中等；

大量外滲，污水沖刷管道周圍土壤，造成凹洞，為嚴重；

污水完全外漏，污水沖刷管道周圍，造成凹洞，為緊急。