一、  地下管線探測的基本概念

         廣義的地下管線探測是指通過一種或者多種探測方法、按照一定的步驟將地下管線的信息全面完整地再現(xiàn)出來的過程。詳細(xì)地說就是指采取適用的物探方法（如電磁法、地質(zhì)雷達(dá)法等等），通過信息資料的收集整理、現(xiàn)場踏勘、儀器校驗及方法試驗、工作設(shè)計、明顯管線點的調(diào)查及地下隱蔽管線點的探測、管線點測量、數(shù)據(jù)處理和編制成果報告等一整套工作方法及流程，將埋藏在地下的各種管道或者電纜的種類、特征點性質(zhì)、規(guī)格、材質(zhì)、位置、走向、埋深、空間坐標(biāo)、敷設(shè)年代及產(chǎn)權(quán)單位等信息再現(xiàn)出來的過程。再現(xiàn)的結(jié)果根據(jù)需要可以是簡單的實地標(biāo)繪加靶圖記錄形式、圖件加成果表形式、計算機數(shù)據(jù)資料形式、或者采取綜合形式等等。

        地下管線探測的核心是對地下隱蔽管線點的探測。狹義的地下管線探測概念就主要是指對地下隱蔽管線點的探測。在現(xiàn)階段更多地是指應(yīng)用電磁法進(jìn)行的對金屬管線地下隱蔽管線點的探測。

二、  地下管線探測的技術(shù)前提

         地下管線可以被探測到是由于它與其周圍土壤介質(zhì)之間存在有明顯的物性差異。一切地下管線與其周圍介質(zhì)之間最明顯的物性差異就是其空間上的線性延續(xù)特征。地下管線在空間上的線性延續(xù)特征是幾乎所有探測方法能夠區(qū)分地下管線和其它介質(zhì)的最基本的物性前提。也就是說，我們只有在追蹤信號具有明確的線性延續(xù)特征時，才能說它有可能是一個地下管線信號。不同的探測方法可以依據(jù)不同的物性差異方面對這個線性特征加以檢測。比如：地下金屬管道的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、介電常數(shù)等與大地土壤之間存在著較大的差異，于是我們可以應(yīng)用電磁法針對其線性特征進(jìn)行探測；地下管線的波阻抗與其周圍大地土壤之間存在著較大的差異，而且管線頂部一般具有弧形的空間形態(tài)，于是我們可以應(yīng)用電磁波的折射和反射原理來對其進(jìn)行探測。我們還可以利用地下非金屬管道的中空結(jié)構(gòu)，應(yīng)用電磁示蹤法對其進(jìn)行探測等等。

         物性差異是探測可以實現(xiàn)的前提，但是要獲得明顯的探測成果還取決于差異的強度與技術(shù)手段之間的適應(yīng)程度、以及人們對成果期望值的水平。

三、地下管線探測技術(shù)方法

        常用的和較為有發(fā)展前景的探測方法包括電磁法、電磁波（地質(zhì)雷達(dá)）法、磁梯度法、釬探法、綜合分析法、聲波法、紅外輻射法、以及其它方法等等。其中，前五種是現(xiàn)實應(yīng)用的最基本的探測方法，后兩種是我個人認(rèn)為今后可能會有一定的發(fā)展的探測方法。

        1、電磁法：簡單地說就是交變電磁場（一次場）可以在地下金屬管線上感應(yīng)產(chǎn)生次級交變電磁場（二次場），由于一次場在空氣中的傳播距離有限，而二次場則可以沿金屬管線傳播很遠(yuǎn)，所以我們可以在離開一次場的地方通過測量二次場來確定地下管線的位置。當(dāng)然，我們也可以把交變電磁信號直接施加在地下金屬管線上進(jìn)行探測。電磁法應(yīng)用的是電磁感應(yīng)原理，主要適用于地下各種金屬管道及金屬電纜的探測，而其中的示蹤法則專們用來探測開放式的地下非金屬管道。電磁法是目前最為主要的、應(yīng)用最為廣泛的、也是最為精確高效的地下金屬管線探測方法。

        電磁法是目前地下管線探測的最核心的技術(shù)方法。它探測結(jié)果精確、探測方法多種多樣，可以適用于絕大多數(shù)情況下的地下金屬管線探測，是在包括技術(shù)理論、儀器生產(chǎn)和實際應(yīng)用等方面都最為成熟的地下管線探測技術(shù)。

        電磁法探測的技術(shù)核心在于地下管線信號（即二次場）的激發(fā)方式上。通過試驗找到能夠清晰有效地激發(fā)出目標(biāo)信號的方法，是實際工作的重點。一般主要通過變換工作頻率與信號施加方法這兩者的組合來完成。

        2、電磁波（地質(zhì)雷達(dá)）法：將寬頻帶高頻短脈沖電磁波通過發(fā)射天線向地下發(fā)射，由于地下不同的介質(zhì)往往具有不同的物理特性（介電性、導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性等等差異），其對電磁波具有不同的波阻抗，進(jìn)入地下的電磁波在穿過地下各地層或某一目標(biāo)體時，由于界面兩側(cè)的波阻抗不同，電磁波在介質(zhì)的界面上會發(fā)生反射和折射，反射回地面的電磁波脈沖，其傳播路徑、電磁場強度與波形將隨著所通過介質(zhì)的電性質(zhì)及幾何形態(tài)而變化，因此，從接收到的雷達(dá)反射回波走時、幅度及波形資料可以推斷地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)。用地質(zhì)雷達(dá)探測地下管線應(yīng)用的是電磁波的反射和折射原理，適用于地下金屬和非金屬管道及電纜的探測。它不僅可以探測位置和埋深，甚至可以探測地下管線的規(guī)格。我個人認(rèn)為由于可以廣泛適用于地下金屬和非金屬管道的探測，地質(zhì)雷達(dá)法是目前最需要通過技術(shù)提升以適應(yīng)未來廣泛的地下非金屬管線探測的技術(shù)方法。

         3、磁梯度法：通過測量單位距離內(nèi)地磁場強度的變化，可以發(fā)現(xiàn)近地表的金屬物體。主要用于探測被掩埋的金屬井蓋，缺點是易磁性體干擾。

        4、釬探法：沿管道可能的走向上垂直布設(shè)釬探點，在各個釬探點上先用沖擊鉆鉆透堅硬路面，再將鋼釬逐漸打下，直到超過管道可能的深度再換下一點重新開始，一直到打到管道為止。釬探需要避開地下電纜和其它地下重要設(shè)施，具有一定的危險性和破壞性，要求具有釬探經(jīng)驗的技術(shù)人員現(xiàn)場指揮操作。當(dāng)其它方法均不奏效時，釬探法往往是最后的選項。它也被事實證明是一種非常有效的探測方法，對解決難點幫助巨大。

        5、綜合分析法：搜集一切可以搜集的直接證據(jù)、間接證據(jù)以及相關(guān)參考，通過綜合的邏輯分析來判斷地下管線的真實情況，從而對地下管線精確定位。以供水管道為例，直接證據(jù)包括在明顯管線點上調(diào)查的閥門、消火栓、排氣閥、排污閥、預(yù)留口、減壓閥、檢修井、變徑、蓋堵、管徑、材質(zhì)、埋深、管道出露位置以及用戶情況等等。間接證據(jù)則包括各種管網(wǎng)資料圖、各種探測方法所提供的信號信息等等。相關(guān)參考則包括探測方法的基本原理及技術(shù)理論、管道施工及管網(wǎng)布設(shè)的一般規(guī)律及本地特殊規(guī)律、干擾因素的估判、個人探測經(jīng)驗、相關(guān)人士提供的管道信息等等。直接證據(jù)是最根本有效的探測依據(jù)，間接證據(jù)和相關(guān)參考都必須和直接證據(jù)存在邏輯關(guān)系才能成為探測依據(jù)。綜合分析法是地下管線探測中最根本最普遍的技術(shù)方法，它始終貫穿于各種探測方法之中，是探測得以實現(xiàn)的根本原因。

        6、聲波法：由于聲音在大地土壤中的傳播與沿地下管道傳播存在著差異，如果使一定頻率和強度的聲波沿管道傳播，通過儀器在地面尋找并接收這個聲波，就可以推斷出地下管道的位置和走向。它應(yīng)用的是波的傳播原理，可以用于探測那些對測深精度要求不高的、或者深度數(shù)據(jù)可以通過調(diào)查彌補的金屬及非金屬管道。這一方法目前還有待于進(jìn)一步的研究和開發(fā)。

        7、紅外輻射法：在有些地區(qū)、或者在某個季節(jié)里，地下供水管道中水的溫度較其周圍土壤偏低，使得我們有可能通過熱輻射檢測來確定地下管道的平面位置以及發(fā)現(xiàn)漏水。應(yīng)用的是熱交換原理。它可以用于探測那些對測深精度要求不高的某些金屬及非金屬管道，具有一定的發(fā)展前景。

        8、其它可選方法：其它可選的物理探測方法還有：電阻率法、充電法、磁場強度法、淺層地震勘測法、面波法等等。這些也都具有良好的應(yīng)用開發(fā)前景。也許，將來還會有一些前所未知的新技術(shù)、新方法也逐漸進(jìn)入人們的視野，為我們提供更多的選擇。

        四、地下管線探測的技術(shù)特點

        地下管線探測技術(shù)一般具有經(jīng)濟性、局限性和模糊性等幾個特點。    

        1、經(jīng)濟性：經(jīng)濟性是一種探測技術(shù)能否得到廣泛應(yīng)用的一個前提條件。它包括使用的經(jīng)濟性和購置的經(jīng)濟性兩個方面。從使用的經(jīng)濟性方面說，它要求儀器既要靈敏精確，又要小巧輕便，有較高的使用效率。購置的經(jīng)濟性是指儀器的價格適合當(dāng)時的社會經(jīng)濟條件。經(jīng)濟性是制約地下管線探測技術(shù)發(fā)展的一個關(guān)鍵性因素（例如地質(zhì)雷達(dá)）。

        2、局限性：地下管線探測技術(shù)的局限性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是經(jīng)濟性的特點使得探測技術(shù)的應(yīng)用是不充分的，因此在探測技術(shù)方法的選擇上存在著一定的局限。二是任何探測方法都是有一定的適用條件的，具有其本身固有的局限性。三是探測結(jié)果往往是依據(jù)模糊的間接證據(jù)（探測信號）作出的，各種未知因素會對它造成干擾，依據(jù)它得出的結(jié)論往往有一定的局限性。四是探測者的知識水平和工作經(jīng)驗往往會對結(jié)果造成一定的影響。在實際探測工作中，各種局限性相互交織在一起，共同對探測結(jié)果發(fā)揮作用。

        3、模糊性：在實際的地下管線探測過程中，探測人員對其所處的工作環(huán)境中的電磁背景、地電條件、目標(biāo)及非目標(biāo)管線的狀況、以及它們之間的相互干擾關(guān)系等等是難以完全準(zhǔn)確判斷預(yù)知的，探測方法是有局限性的，探測信號作為一種間接證據(jù)對其作出的判斷是有主觀性的，因此，整個探測工作是在一種模糊的狀態(tài)下進(jìn)行的，探測結(jié)果也會因此帶有一定的模糊性。

        五、地下管線探測的工作原則

        工作原則是由技術(shù)特點所決定的。進(jìn)行地下管線探測，應(yīng)該遵循以下四項基本原則：

        1、  從已知到未知，從未知到已知；

        2、  從簡單到復(fù)雜；

        3、  優(yōu)先選擇簡單、快速、有效的方法；

        4、  通過方法試驗及信息綜合來解決探測疑難點。

        從已知到未知，從未知到已知：由于探測信號為我們提供的是地下管線位置的間接證據(jù)，它需要和直接證據(jù)發(fā)生明確的因果關(guān)系才能夠作為判斷的依據(jù)來使用，這就需要我們從已知出發(fā)、根據(jù)已知和未知的關(guān)系對未知做出判斷。而當(dāng)我們得到一個探測信號的時候，也需要追索到已知來判斷它所代表的具體情況。

        從簡單到復(fù)雜：從復(fù)雜開始的探測往往交織著技術(shù)本身固有的局限性和模糊性以及探測信號的復(fù)雜性，常常會使探測變得了無頭緒。而從簡單開始的探測則降低了模糊性和復(fù)雜性的干擾，使推理判斷變得簡單易行，同時也提高了判斷的準(zhǔn)確性。隨著探測由簡單向復(fù)雜的深入，復(fù)雜的問題也就迎刃而解了。

         優(yōu)先選擇簡單、快速、有效的方法：這是由技術(shù)的經(jīng)濟性特點所決定的。因為不具備經(jīng)濟性的工作是無法長久持續(xù)下去的。

         通過方法試驗及信息綜合來解決探測疑難點：這是由技術(shù)的局限性和模糊性特點所決定的。由于地下管線探測方法往往都或多或少帶有局限性，探測的過程又帶有一定的模糊性，而探測疑難點往往或者具有信息復(fù)雜的特點、或者具有信息缺失的特點，多種情況的交織往往使得我們無法直接準(zhǔn)確判斷應(yīng)該采用那種方法最為有效。在這種情況下，進(jìn)行各種各樣的現(xiàn)場方法試驗和信息綜合就成了我們無奈之下的理想選擇。實際工作經(jīng)驗證明，通過現(xiàn)場方法試驗和信息綜合方法解決疑難點的原則是行之有效的。

        六、地下管線探測現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向

        地下管線探測技術(shù)服務(wù)作為一個行業(yè)，在我國已經(jīng)發(fā)展了整整十五年了。到目前為止，地下管線探測的核心技術(shù)仍然以電磁法探測為主。這主要是由于兩個方面的原因：一方面是我國早期地下管線除排水外絕大多數(shù)是金屬材質(zhì)的；另一方面是由于電磁法探測原理最好地適應(yīng)了當(dāng)時技術(shù)發(fā)展條件，較其它種種方法率先實現(xiàn)了應(yīng)用儀器的輕便化、探測結(jié)果的靈敏化和精確化、以及設(shè)備生產(chǎn)的經(jīng)濟化，從而使得效率高、經(jīng)濟性好的探測服務(wù)行業(yè)得以生存和發(fā)展。進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，新材料技術(shù)迅猛發(fā)展，在供水管道發(fā)面，除了傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管、石棉水泥管以外，玻璃鋼管以及如PVC管、PE管、PP-R管等高分子聚合物管材紛紛大行其道，目前大有勢不可擋的勢頭。在地下管線探測中，地下非金屬管線探測這一軟肋越來越成為制約整個行業(yè)發(fā)展的瓶頸。發(fā)展地下非金屬管道探測技術(shù)、并使其探測儀器靈敏精確、輕便高效和價格合理化，已經(jīng)成為迫待解決的技術(shù)問題以及整個行業(yè)的發(fā)展方向。由于地質(zhì)雷達(dá)法不僅可以準(zhǔn)確確定地下非金屬管道的平面位置，而且可以測定埋深，甚至還可以確定其規(guī)格大小，具有精度高、功能全的優(yōu)勢，今后只要提高其在數(shù)據(jù)采集、存儲、分析和顯示速度方面、儀器輕便化方面、以及降低制造成本方面等三個重要環(huán)節(jié)取得突破，地質(zhì)雷達(dá)法將是解決地下非金屬管道探測問題的最佳選擇。此外，由于聲波法只需要開發(fā)出一種可以簡單方便地固定在管道附屬設(shè)施上的聲源發(fā)生器，就可以通過地面拾音實現(xiàn)管道的平面位置探測，因此也是一種十分有吸引力的選擇。由于聲源發(fā)生器單調(diào)變化的指示音可以和持續(xù)的漏水噪音區(qū)分開來，它還可以在要求精確的漏水聽音中發(fā)揮重要作用。其它如紅外輻射檢測法在查找熱力管道泄漏方面具有特殊優(yōu)勢，因而具有一定的發(fā)展?jié)摿Α４送猓硗庖粋€可以大大提高勞動生產(chǎn)力的技術(shù)進(jìn)步應(yīng)該是在與探測同步的全球衛(wèi)星定位方面，粗略的估算可以節(jié)約外業(yè)勞動力或勞動時間在百分之三十以上。（全文完）



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周鳳林，洪立波主編 《城市地下管線探測技術(shù)手冊》中國建筑工業(yè)出版社1998 北京