正如任何一个打击乐演奏者或焦躁不安的敲击者都会告诉你的那样，当你敲击不同的材料时，它们会发出不同的声音。德雷塞尔大学(Drexel University)的研究人员希望，这种基本的声学现象可能是快速清除铅水管的关键，铅水管几十年来一直在毒害全国的供水系统。

　　岩土工程顾问公司Seaflower Consulting services最近进行的一项研究表明，通过撞击地下管道并监测到达地面的声波，可以辨别管道的组成。这种方法可以指导自来水公司在破土动工之前拆除铅管。

　　在2014年密歇根州弗林特市发生水危机之后，许多公用事业公司一直在努力核实其服务线路的材料。

　　由于拜登政府的两党基础设施法案和环境保护局的铅管线更换加速倡议，这些努力在过去两年中变得越来越紧迫，该倡议要求拆除所有的铅管道，为大约920万美国家庭提供服务，这使得公用事业公司在2033年之前完成这项工作。

　　“铅管显然是一个紧迫的公共卫生问题，替换它们是当务之急，特别是在城市地区，”该团队的领导者之一、德雷塞尔工程学院教授伊万·巴托利博士说。“但这些地区面临的挑战是，许多线路太旧了，可能没有记录，公用事业公司在开始昂贵而漫长的挖掘和更换过程之前，必须核实它们是否由铅制成。”

　　其他非侵入性的选择包括水样采集，这种方法无法识别污染源，可能会遗漏铅线;以及闭路摄像头检测，这种方法很难从外部部署，而且由于腐蚀和结垢，在旧管道中使用时效果不佳。

　　目前的管道测试标准——直接进入家庭测试服务线路，或者，或者，挖掘线路获取样本——可能会给房主带来不便，对市民造成干扰，对公用事业公司来说成本高昂。用这种方法验证管道所需的时间使得城市地区不太可能在环保署的时间表上实现无铅。

　　仅在费城，水务部门估计，该市51.1万处房产中，约有2万处可能有铅管。自2017年以来，该部门只能更换其中的2600个，因此找到一种更快、破坏性更小的方法来确定哪些线路是铅，对于在不挖掘城市大部分街道和人行道的情况下满足EPA的最后期限至关重要。

　　Drexel团队的方法是基于监测超声波应力波传播，这是一种经常用于检查管道、铁路和飞机机翼结构健康状况的技术。

　　但是，在他们最近发表在《无损评估杂志》(Journal of Nondestructive evaluation)上的研究中，研究小组并没有简单地表明不同类型的管道在受到撞击时会产生可识别的独特的声应力波，而是采取了额外的步骤，表明这些波可以在表面水平上被检测到，并且它们的传播转化为每种管道的特征。

　　他们写道:“由于波速随材料类型而变化，因此不同的服务线材料的波首次到达表面顶部的时间也不同。”“例如，对于铅，沿管道的导波速度较慢，因为铅的体波速度远低于其他服务管线材料的速度。”

　　研究小组在实验室里用铅、铜、钢和聚氯乙烯(PVC)管进行了实验，使用压电加速度计传感器记录了用仪表锤敲击时应力波在每根管中的传播情况。他们重复了这一过程，在每个管道中部分装满水，然后将其埋在30厘米深的沙子中。

　　根据收集到的数据，该团队制作了一种称为色散曲线的模型，该模型显示了波到达每个传感器的速度，以及每种管道和每种设置下波的速度随时间的变化情况。研究小组认为，这些模型可以用来识别现场的管道。

　　工程学院环境工程教授、项目负责人之一Charles Haas博士表示:“这些结果为无创识别服务管线提供了一个很好的机会。”“需要进行额外的测试来验证这种方法，并收集波如何在不同类型的土壤和非均匀土壤中传播的数据，但这是解决一个非常大的问题的重要一步。”

　　两党基础设施法案(Bipartisan Infrastructure Act)为城市地区、农村社区、学校和儿童保育设施的铅管清除提供了150亿美元的资金，这给公用事业公司带来了额外的压力，要求他们拿出可行的技术来加快识别和清除过程。

　　该团队正在设计和测试一个系统的原型，该系统可用于现场管道识别，方法是在总水管和房屋之间的地面上放置传感器，并使用探针和锤子敲击服务管线的路边截止阀以感应声波。他们已经与几家自来水公司合作测试原型，并开始收集数据来完善他们的模型。

　　德雷克塞尔工程学院前教授Kurt Sjoblom博士是Seaflower咨询服务公司的创始人，也是该项目的负责人，他说:“公用事业公司需要迅速绘制和验证他们的服务线路，但他们也必须确保没有失误。”“如果挖掘他们的整个水系是不可行的，像这样的工具可以帮助他们指向正确的方向，减少不必要的挖掘。”

　　更多信息:K. I. M. Iqbal等，基于应力波传播的埋地管线材料表征:数值与实验研究，无损评价学报(2023)。引文:ping管道可以帮助识别铅水管，而无需挖掘(2024年，3月7日)检索自2024年3月8日https://techxplore.com/news/2024-03-pinging-pipes-lines-excavation.html本文档受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。