张宗源-杂散电流作用下地铁与事故管网耦合特征分析(1).pdf

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1、12023年11月30日姓名：张宗源导师：胡群芳教授学校：同济大学中国测绘学会地下管线专业委员会 2023 年年会2汇报提纲研究背景一有限元模型分析三结论四事故管网的特征分析二3 城市交通与市政管网快速发展2001-2020年全国管网与道路总里程统计道路1.8万公里管网9.0万公里2021年上海市管网与道路总里程统计道路供水中国城市建设统计年鉴20212021年上海市综合交通年度报告道路49.3万公里管网308.7万公里上海市地铁线路长度为795.63公里，占城市轨道交通总里程的85%。地下交通设施对管网的影响日渐凸显。2021年上海市地铁线路图 一、研究背景4 地铁杂散电流腐蚀管网问题突出2

2、012/7/8 辽宁鞍山市建国大道2016/2/16 金沙江路90号门口2013/11/22 山东青岛2021/10/21 沈阳市和平区供水管网的事故量由2015年的179起增至2021年的719起。政策导向：关于印发城镇污水处理提质增效三年行动方案(2019-2021年)的通知(建城201952号)加强城市地下管线建设管理(建城2019100号)2021年全国地下管线事故统计分析报告 一、研究背景5 文献综述研究内容文献研究内容文献揭示了道路与电网、供水等11种网络的灾后级联失效现象。Reed等，2009铁路直流杂散电流仿真 系统A.Ibrahem等，2017研究道路网、信息网、电网、供水网

3、之间受到不同灾害冲击后的网络表现与恢复能力Kong,J.J.等，2019地铁运行状态变化下杂散电流对埋地管道干扰董亮等，2021基于时空尺度探究了交通与电力系统受到自然灾害后的共同影响，制定优化修复策略。Zou等，2019灰色理论、最小二乘法机理金属管道表面腐蚀速率模型张新生等，2017研究道路交通网络与燃气管网的相互影响Liu,K等，2018地铁牵引特性的地铁杂散电流动态分布模型蔡智超等，2018列车杂散电流分布模型A.Zaboli等，2017双边供电方式下基于时间 位置取流变化的杂散电流动态分布模型张栋梁等，2017 缺乏交叉学科的研究视角，大部分仅从交通网或管网单一网络进行分析研究。交通

4、网和管网耦合破坏问题，还没有形成系统性研究，两者之间影响因素考虑不全面。一、研究背景6管网材料的影响管网材料的影响管网年龄的影响管网年龄的影响杂散电流强度的影响杂散电流强度的影响土壤电阻率的影响土壤电阻率的影响 技术路线地铁与管网距离的影响地铁与管网距离的影响地铁与管网角度的影响地铁与管网角度的影响地铁网与管网在腐蚀破坏形成地铁网与管网在腐蚀破坏形成空间上的联系及其影响因素空间上的联系及其影响因素地铁网杂散电流对管网腐蚀地铁网杂散电流对管网腐蚀破坏数值模拟及因素分析破坏数值模拟及因素分析 道路网管网地铁网 一、研究背景7汇报提纲事故管网的特征分析二有限元模型分析三结论四研究背景一8 地铁附近管

5、网空间特征分布 地铁线路1km范围内的管网规模最大，占比81.29%。地理空间和功能属性上具有高度相似性和耦合性。管道网络分布地铁线路附近管网长度占比地铁网络分布地铁附近事故管道分布(截至2021年，821.99km，21条线路，508个站点)(2002-2020年，中心城区，4625.305km)(2002-2020年，中心城区，4947起)二、事故管网的特征分析9 地铁与事故管网耦合特征分析u 地铁与管网距离的影响地铁线路500米范围内的管道失效率 地铁线路50m范围内的管道腐蚀事故为1048起，10m范围467起，平均失效率为0.081。越靠近地铁，杂散电流的影响范围越大。500米地铁线

6、路与管线之间距离示意图电流杨浦区地铁周边管道事故数据地铁线路：22.82km；管道事故总数：1007起；地铁线路500m范围内事故数：731起，72%。二、事故管网的特征分析10 地铁与事故管网耦合特征分析u 地铁与管网角度的影响地铁线路与管线不同角度的管道失效率 地铁线路020m范围内，均在010之间的管道平均失效率最大，分别为0.056和0.078。地铁附近管道的平均失效率随角度的增大而减小。090地铁线路与管线之间角度示意图电流10m20m30m 二、事故管网的特征分析11 地铁与事故管网耦合特征分析u 管网材料的影响不同材料管道的失效率地铁线路100米范围内不同材料的管道失效率灰口铸铁