地震对供水管网的破坏到底有多大

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地震对供水管网的破坏到底有多大

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-18 1457 0


我国属地震多发区,对于有抗震设防要求的城市,建好城市管网和净水设施是非常重要的,这对于发生地震后及时恢复供水、保障生命安全、减少地震损失具有重大意义。

  本文收集了我国唐山、天津、营口、台湾集集地区及日本兵库县南部地震(阪神地区)、钏路市、三陆冲(八户市)等城市地震对管网的破坏数据并进行了详细分析。

  管道接口抗震性差

  发生于1976年7月的唐大山地震,其烈度为9度~11度,对城市供水管网破坏极大。在唐山市总长度为110千米(DN=75毫米以上)的供水干管中,444处遭到不同程度的破坏,其中接口拔出及损坏的有353处,占总被破坏处数的79.5%%,而管体折断及破裂者为91处,占20.4%.而在日本阪神地震中,总长为12068.5千米的管道,其中接口被破坏及损坏的有1768处,占总被破坏处的68.1%,而管件折断或破裂为830处,占总数的31.9%,可见管道接口和变向接头配件比直管段损害率大。

  管道大口径比小口径抗震能力强

  因为大口径管道的刚性强,且它与土壤接触的摩擦力大,故在同等条件下大口径管的抗震性能强。如1976年唐山地震波及天津(烈度为7度~8度),当时天津市输配水管网总长度为1676.96千米(含干管、支管),被破坏总数为1308处,其中直径150毫米以上的管道(共954.23千米)被破坏483处,占被破坏总数的37%,而支管(共722.75千米)被破坏815处,占被破坏总数的62.3%.

  管材及配件的选择

  对国内外近年来几个城市地震调查资料的分析表明,一般球墨铸铁管、预应力钢筒混凝土管(PC—CP)和柔性接口预应力钢筋混凝土管比灰铁管、石棉水泥管、塑料管的抗震性能要好。例如日本兵库县南部地震(阪神地区大地震)中塑料管(VP)被破坏率为1.013处/千米,灰口铸铁管(CIP)为0.44处/千米,球墨铸铁管(DIP)为0.135处/千米,钢管(SP)为0.084处/千米。

  唐山市的一条钢筋混凝土(柔性接口)管管长为35千米(DN500~600),在地震中未出现一处漏水。1975年,营口地区一条DN600的预应力钢筋混凝土管(柔性接口)铺设在地下水位高、土质松软的盐田地区,在8度地震后未发现震损。

  我国台湾集集大地震后,钢管(SP)、球墨铸铁管(DIP)、塑料管等管道均有多处损环,唯独PCCP管线未有损坏情况发生,其中包括距离震中不到50千米的六轻专用的PCCP管线(双线总长度为86千米)。台湾水泥制品工业同业工会预应力管小组认为,PCCP管对地震波具有优异抗震性的原因为:①其承插口的伸缩量大(约有40毫米的拉伸量);②PCCP管外表粗糙,与周围接触土壤之摩擦力大,地震时几乎无相对位移,且承插口能够吸收地震波动造成的管道移动伸缩量;③本身结构强度大、自重稳定且表面粗糙度大。

  1999年台湾集集大地震中钢管、灰口铸铁管、预应力钢筋混凝土管、塑料管的破坏率分别为0.11%、0.45%、0.03%、68.4%,可见塑料管的被破坏率是相当惊人的。

  2003年2月24日我国新疆喀什地区巴楚县发生地震(6度左右),由于震区大量采用UPVC塑料管作为输配水管道,故震后供水管网遭到严重破坏,生活供水管路几近瘫痪。

  管道柔性接口比刚性接口抗震性能好

  地震时产生的各种地震波和地层移动性破坏是难于捉摸的,因为管道所处的地形、地貌、断层及土壤液状化等因素均不相同。地震波经过时产生的土层移动和相对位移是破坏地下管线的主要原因,而地震波中以表面波的雷利波(横波)对地下埋管的破坏影响最大,因其对埋管产生拉伸和压缩作用。根据北京市政工程研究院资料介绍,对挠曲管道的抗震模拟试验结果表明,当挠曲值为±1.2毫米时刚性接口便开始漏水,而柔性接口铸铁管横向振动挠曲值达±31.5~±43.5毫米时管道仍不渗、不漏、不破坏(日本标准为±30毫米)。

  我国唐山地震时,路北区(烈度为10度)的一条DN100钢管曾被改造,在管道上每30米设一

防渗膜是以pe膜作为基材,与土工布复合而成的防渗材料,它的防渗性能主要取决于pe膜。东方防渗膜应用的pe膜,主要有聚氯乙烯和聚乙烯、EVA(乙烯/醋酸乙烯共聚物),它们是一种高分子化学柔性材料,比重较小,延伸性较强,适应变形能力高,耐腐蚀,耐低温,抗冻性能好。其主要机理是以塑料薄膜的不透水性隔断土坝漏水通道,以其较大的抗拉强度和延伸率承受水压和适应坝体变形。

个伸缩器,经过10度地震,这条管线未被破坏,但处于该地区的其他管线则遭到严重破坏。另外唐山市一条35千米的输水干管采用了承插式预应力钢筋混凝土管(柔性接口),地震中未出现一处漏水。1994年12月28日日本三陆冲地震,八户市水道企业团在地震前曾对主要送配水管道进行了耐震设置,在球墨铸铁管上采用了S及S1I型耐震接头,震后该管路没有一处被毁。

  铺设在稳固地基上的管道比铺设在潮湿地、液状化、地质断层的管道的抗震性能好。例如天津位于多河流地区,过河管易遭受地震损害,在唐山地震波及天津时,其四条过海河的焊接钢管中竟有两条断裂。因为过河管要通过河的两岸,受到两岸地形、地貌震后变化的影响,河岸受震滑波,必将使其远离河岸一侧的改向管线受拉而脱口,又会使靠河一侧的改向管线受压挤而咬口或折断,这是过河管遭受地震损坏的一般规律。有的地震设防城市的大型供水工程的过河倒虹吸管,在过河时沿岸的下坡管或渠道没有采取加固地基的措施,随着运行时间的增加,倒虹吸管或渠道的坡管与水平管的折点处产生了开裂进而漏水,如此受到较强地震波的冲击,则必然会加重损害,这也是值得重视的。


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