一、引言
安庆市属亚热带季风气候,冬季(12月~次年2月)平均气温4~6℃,但受寒潮影响,极端最低气温可降至-10℃以下。历史气象数据显示,安庆市每3~5年就会出现一次较严重的低温冰冻天气,如2016年1月极端低温达到-12℃,2018年1月达到-9.5℃。低温冰冻天气对供水管道危害极大:管道内水结冰体积膨胀约9%,产生的冻胀压力可达200MPa以上,足以使任何材质的管道和管件破裂。安庆市在2016年寒潮期间,城区供水管道冻裂报修量达1200余起,给城市供水造成了严重影响。因此,建立完善的冬季防冻与漏损预防体系,对保障安庆市冬季供水安全至关重要。
二、冻害机理与风险分析
2.1 管道冻胀破裂机理
供水管道冻裂的物理过程可描述为:当环境温度持续低于0℃时,管道周围土壤和管内水体逐渐降温;当管内水温降至0℃以下并持续失热时,水开始结冰;冰晶首先在管壁附着并逐渐向管中心生长,最终形成冰塞;冰塞完全堵塞管道后,后续结冰产生的体积膨胀无法沿管道轴向释放,转而向管壁施加巨大的径向冻胀压力,当压力超过管材的极限抗拉强度时,管道爆裂。安庆市冻裂事故分析表明,DN50以下的小口径管道和镀锌钢管最容易发生冻裂。
三、保温防护措施
3.1 管道保温材料选择
架空和明敷管道的保温是防冻的第一道防线。常用保温材料包括:橡塑海绵保温套管——导热系数低(0.034W/m·K)、闭孔结构防水性好、施工方便,适用于DN15~DN100的明敷管道;岩棉管壳——耐高温、不燃、成本低,但吸水性强,需外覆防水层;聚氨酯硬质泡沫——保温性能最优(导热系数0.022W/m·K),但成本较高,适用于大口径重要管段。安庆市规定,所有架空和室外明敷供水管道保温层厚度不应小于30mm,保温层外应包裹铝箔或玻璃钢防水保护壳。
四、结论
安庆市供水管道的冬季防冻与漏损预防需要工程措施、管理措施和应急措施多管齐下。通过合理的管道保温设计、抗冻管材的推广应用、冬季运行管理的精细化、应急抢修的快速响应和居民用水防护意识的提升,可以有效降低冬季冻管事故的发生率,保障安庆市冬季供水安全。建议安庆市建立冬季供水保障的长效机制,将防冻工作纳入年度管网运维计划,做到"冬病夏治、预防为主"。