地下管线灾害防治与安全管理.pdf

第49 卷第9 期2023年9 月摘要：当前我国地下管线事故和灾害频发，对人民生命财产安全和社会稳定等方面造成了一定影响。归纳总结了地下管线灾害的特征，从各类市政管线全方位多角度总结分析了各类地下管线事故灾害的致灾机理与防治机理。安全管理作为地下管线灾害防治的有效手段，提出了地下管线安全管理措施建议，对提高我国地下管线灾害防治水平有重要意义。关键词：地下管线；致灾机理；风险；安全管理中图分类号：TU990.3文献标志码：B文章编号：1 6 7 2-40 1 1(2 0 2 3)0 9-0 2 5 1-0 3D0I:10.3969/j.issn.1672-4011.2023.09.0960引言随着我国社会经济的发展，城市地下管线无论是规模、密度还是种类均大幅增长。但由于管理和技术因素，我国城市老旧管线和新建管线并存，各类事故隐患和安全风险交织叠加，且地下管线属于隐蔽设施，其问题不易发觉，极易造成地下管线事故甚至是灾害的发生，使城市正常安全运行、民众身体健康及财产存在极大的安全隐患与威胁。地下管线是公共基础设施的重要组成部分，是保障城市正常运行的生命线”。国务院办公厅关于加强城市地下管线建设管理的指导意见（国办发【2 0 1 4 2 7 号）中提出要切实提高城市地下管线事故防范、灾害防治和应急处置能力。通过深人研究地下管线致灾和防治机理，针对我国地下管线安全管理的机制体制、管控方法等方面提出管理措施建议，为科学化防灾减灾工作提供了理论基础，对提升城市地下管线安全水平，增强城市安全运行保障能力、推进现代化城市安全保障体系系统性具有重要意义。1地下管线灾害的特征1)城市地下管线灾害事故影响大。城市地下管线是保障城市能源资源需求的重要市政基础设施转输部分，越是城市核心区，市政需求越高，安全性要求越高，地下管线种类越多，管线越密集，一旦发生事故，殃及的人员、财产范围广，损失严重。据中国地下管线事故分析报告【1 ，在2 0 1 9 一2020年，地下管线事故及灾害发生有1 0 0 8 起，导致1 0 5 人遇难,2 3 4人受伤。城市地下管线灾害事故给城市经济发展、社会治安带来较大的负面影响。2地下管线灾害事故发生频繁。2 0 0 8 年至2 0 1 0 年，日均公开报道的地下管线事故约5.6 起。3)第三方破坏是地下管线灾害事故的主要形式。相关资料显示，由外力破坏引起的管线事故大约占7 0%，尤其是第三方施工。4)地下管线灾害事故具有隐蔽性。地下管线埋于地下，难以及时、有效发现存在的隐患，实施有效的防灾手段。收稿日期:2 0 2 2-0 4-2 4作者简介：张瑞达（1 9 9 4一），男，河北廊坊人，硕士，助理工程师，主要从事市政规划与设计工作。5川建材SichuanBuildingMaterials地下管线灾害防治与安全管理张瑞达,刘思彤,朱一文,刘东东,崔金玉（北京市首都规划设计工程咨询开发有限公司，北京1 0 0 0 3 1）理、减少损失的目的 2-5 。2.1地下管线事故发生机理地下管线运行是人、管线、环境、管理构成的动态系统，当其协调运转时，地下管线运行将处在一个安全的状态；如果其中某个因素失常,将会导致地下管线事故的发生。下面以供水、排水、燃气、电力、通信管线为例，阐述地下管线事故发生机理。2.1.1供水管线事故发生机理城市供水管线多指城区内的配水管线，所处位置有城市交通道路下及小区内部道路下，有小区空闲广场处，有的管线因建设时序等原因甚至在建筑物附近或下面。从事件的发生机理分析，主要体现在外力破坏和自身结构性损坏造成的供水管线爆裂、渗漏及断裂事故，如图1 所示。地表荷载外力损坏第三方破坏施工缺陷气囊与水锤管线压力变化设计缺陷管材质量缺陷管线腐蚀结垢图1 供水管线事故发生机理图2.1.2排水管线事故发生机理排水管线是城市受纳暴雨洪水和日常生活污水的重要基础设施。其事故的发生机理主要体现在外力破坏和自身结构性损坏两大类，如图2 所示。第三方破坏外力损坏施工缺陷承载压力增加排水过流能力不足1管理漏洞设计缺陷管材质量缺陷管线腐蚀图2排水管线事故发生机理图Vol.49,No.9September,20232致灾机理分析从根本上分析事故的原理和机理，梳理产生的规律，为管线安全管理提供具体的处理对策。机理分析是开展基于地下管线事故的灾害分析的重要基础，一旦掌握了事件的发生机理，在地下管线任一方面发生事件后才可以做出迅速、有效的判断,然后采取尽可能合理的应对对策,达到科学处日身结构性损坏大量水资源浪费地面沉降管线爆裂土壤流失管线渗漏自身结构性损坏管线断裂管线堵塞地面沉降管线爆裂土壤流失管线渗漏用水困难管线断裂水质污染有毒有害气体扩散251Vol.49,No.9September,20232.1.3燃气管线事故发生机理燃气管线运行的主要安全问题来自于系统内部或外部因素造成的管线破裂，及管线运输介质的有毒性、易燃易爆性等方面。这些安全问题引起的安全事故主要有泄漏、供气中断等。燃气管线事故发生机理如图3 所示，大多数燃气管线事故都是由燃气泄漏造成，通常有突发和渐发两个类型。突发事件主要是外力的破坏或自身操作失误造成，渐发事件则主要是燃气具长久使用的腐蚀化、阀门密闭不良等。压力变化突发式泄露第三方破坏埋地腐蚀设计缺陷管线质量缺陷施工缺陷管理漏洞图3 燃气管线事故发生机理图2.1.4电力管线事故发生机理电力管线的安全问题依然来自系统内部和系统外部两方面。对于地下电力管线来说，第三方破坏是线路安全运行中的主要问题。电力管线是输送设备的基本组成部分，其敷设范围广，受各种复杂自然环境、地理环境和人为环境影响。一旦引发事故，会直接影响运行线路的安全可靠性，有时还会发生火灾、触电等事故，严重时还会造成大面积停电事故。电力管线事故发生机理如图4所示。管理漏洞人为破坏外力破坏产品质量缺陷施工缺陷图4电力管线事故发生机理图2.2地下管线灾害形成机理地下管线灾害的形成也就是地下管线事故扩大和演化的过程。灾害的形成机理是地下管线系统内，人的行为与管线特性在不良地下环境系统和运营管理系统的作用下，出现管线事故的失控而得不到纠正及补救,从而形成重大灾害。2.2.1供水管线灾害形成机理供水管线事故所导致的灾害中最常见、最典型的是由于供水管线破裂和渗漏造成的地面沉降和土壤流失，最终导致的路面塌陷现象。供水管线灾害形成机理如图5 所示。管线爆裂管线渗漏管线折断图5供水管线灾害形成机理图2.2.2排水管线灾害形成机理排水管线的初始事故一般表现为管线渗漏、爆裂和折断。它灾害形成机理表现在两个方面：由地面沉降和土壤流失发展为地面塌陷；由于污水管线中存在大量有毒及可2525川建材SichuanBuildingMaterials燃气体，当其与外界接触达到可燃条件时，会迅速被点燃并在有限空间内发生连续爆炸。这两个现象都可能导致比较严重的后果，如图6 所示。管线爆裂管线渗漏管线折断图6 排水管线灾害形成机理图2.2.3燃气管线灾害形成机理对于燃气管线，最为典型且常见的事故为泄漏。其灾害环境污染形成机理表现在单位空间的燃气浓度上升，到达爆炸极限后燃气弥漫、供气中断扩散、积聚中毒室息渐发式泄露超载运行缆线缺失缆线断裂地面沉降土壤流失第49 卷第9 期2023年9 月地面沉降地面塌陷土壤流失沼气扩散遇到可燃条件从而发生爆炸，并诱发其他严重的次生灾害如火灾，如图7 所示。燃气泄漏空间内浓度上升图7 燃气泄漏灾害形成机理图2.2.4电力管线灾害形成机理电力管线事故的开始往往是电缆的超负荷运行引起的电缆起火或者缆线缺失后引起的停电6 。灾害的形成一类是电缆破裂后电流与周围可燃物发生电击引发起火，以及超负荷运行等的不良使用时缆线表面会产生热量，若热量正常散出受阻，会使缆线温度不断上升，最后达到着火点燃烧，进而导致火灾或爆炸；另一类是由于电缆破裂或被盗导致部分重要城市或公共场所断电，危害城市的正常生产、生活及其缆线起火他设施的正常运行，灾害形成机理如图8 所示。缆线断裂遇易燃物一电击起火区域停电超载运行一缆线燃烧一火势扩散人员触电管廊内缆火势扩散其他舱室起火线燃烧次生爆炸重要城市停电首都特区重要缆线断裂及缺失图8 电力管线灾害形成机理图2.3管线的事故和灾害的主要表现形式通过对各类地下管线事故发生机理及灾害形成机理的分析，各类管线的事故和灾害的主要表现形式如表1 所示。地面塌陷表1 管线的事故和灾害的主要表现形式管线类别事故主要表现形式供水管线管线爆裂、渗漏、断裂排水管线管线爆裂、渗漏、断裂及堵塞燃气管线管线泄漏电力管线缆线断裂、缺失达到可燃条件浓度达爆炸极限工爆炸可燃条件火灾危害社会稳定重要场所停电医院地铁爆炸诱发火灾火灾人员伤亡灾害主要表现形式地面塌陷地面沉降、爆炸火灾社会动荡、人员伤亡、火灾、次生爆炸第49 卷第9 期2023年9 月3地下管线灾害防治机理灾害防治的主要工作为防止灾害的形成和灾害的扩大。城市地下管线发生事故的风险因素主要有人、物、环境、管理四个。引发城市地下管线事故的基本原因众多，从源头上进行遏止是地下管线灾害防治的根本措施。隐患排查治理是“预防为主、关口前移”的重要手段,对管线事故发生的基本原因进行逐一排查，对安全隐患和危险源及早发现和及时治理，可做到从源头上防范灾害事故的发生，降低危害和损失。而当地下管线事故发生后，事故的演化过程即事故在空间上的扩张和烈度上的增强会造成地下管线灾害的形成。这时需要做到对事故的正确、合理的处置，避免事故的扩大，灾害的形成。当地下管线灾害形成后，随着时间的推移，灾害逐渐扩大,甚至可以转化成灾难。灾害的应急处置是合理减小灾害产生的人员伤亡、经济损失、环境影响、政治影响、社会影响等后果的重要措施。如图9 所示，在地下管线系统内，各种风险因素可诱发地下管线事故，管线事故可演化形成灾害，城市地下管线灾害扩大可形成重大灾害。所以，地下管线灾害的防治机理主要为事故发生前风险因素的隐患排查、事故发生后的处理，灾害形成后的应急处置这三个环节的控制。员伤人的因素经济损失物的因素诱发条件地下管环境因素线事故管理因素事故发生过程风险因素隐惠排查图9 地下管线灾害防治机理4地下管线安全管理建议地下管线的安全管理工作是城市管理的一项重要内容，更是城市政府的重要职责。安全管理作为地下管线灾害防治的有效手段，同时灾害防治又是地下管线安全管理的关键一环,二者相辅相成，密不可分。人、物、环境、管理四风险要素的控制离不开安全管理，隐患排查、事故处理、应急处置三个环节的有效针对同样也离不开安全管理。我国地下管线的管理体制复杂，城市地下管线管理体系层面多、角度广，单一的分散性管理难以应对地下管线全面的或综合性问题。针对地下管线灾害防治，从安全管理角度提出以下几点建议。4.1完善法律法规体系目前，深圳、山西、陕西等地相继出台了地下管线安全办理办法，制定了关于地下管线规划与建设相关的条文规定，但在实际地下管线建设、管理方面并不规范。应完善与地下管线规划、勘察、设计、施工、质量、安全、验收、测量、维护、拆除、档案、信息等相配套的规章制度、标准、规范，逐步建立层级清晰、内容齐全、操作性较强的法规体系。通过制度建立，确立管线的合法地位和产权归属，建立严格的管线破坏责任追究制度，为地下管线灾害防治与应急响应工作提供切实可行的制度保障。4.2加快地下管线信息化进程促进地下管线安全信息化建设，建立城市地下管线数据5川建材SichuanBuildingMaterials库和信息监控预警平台，实现管线动态更新管理，实时运行监测。推动地下管线“一张图”工作，构建地下管线数据库。地下管线在施工完毕后应进行竣工测量，将管线信息进行入库管理，在管线增补或者线位发生变化时，做到动态更新，动态管理，保证管线数据的准确性，更好地为城市地下管线维护，建设和管理服务 7 。各管线权属单位有权查看管线相关信息，在施工挖掘前可以查询到准确信息，从而有效地做到了管线建设过程中的管线防护，降低管线事故、灾害发生的可能。地下管线运行过程中，可通过信息化手段，建立地下管线信息监控与预警平台，借助实时监测管线运行状态，精准识别风险，实现主动预防突发事件。通过信息监测预警平台的建设，逐步建立起城市生命线工程安全运行监控体系，为政府进行规划、管理、应对公共突发事件和抗灾减灾等工作提供信息，适应城市管理工作的需求。4.3推动综合管廊建设将各类地下管线纳人综合管廊后，增加了地下使用空间，集约了土地资源。城市综合管廊可以有效杜绝管线在维修、迁改、扩容时的反复挖掘，减少了第三方施工带来的管线破坏的情况，并能够及时发现和修复管线漏损，大幅降低管线漏损率，减少管线灾害事故的发生，提升地下管线事故灾害防治水平。根据城市不同发展阶段和城市建设实际需求，建设与之相适应的综合管廊工程。大城市和新建城区要着力推进综演化条件地下管扩大条件环境影响线灾害政治影响事故演灾害初社会影响化过程期阶段后果影响事故处理应急处置害防治Vol.49,No.9September,2023合管廊工程建设，中小城市和老城区应逐步加强布局紧凑、经济合理的综合管廊工程建设。5结语加强地下管线的安全管理，可以有效解决当前地下管线事故多发、安全隐患突出、应急防灾能力薄弱等问题，保障城市安全运转，降低对社会经济效益影响。有效的灾害防治离不开完善的法律法规保障，更要通过信息化手段实现地下管线的动态管理，做好实时监测与预警。应重点针对引发灾害的人、物、环境、管理四风险要素和隐患排查、事故处理、应急处置三个重点环节采取灾害防治措施，实现覆盖各个环节和各个对象的安全管理。此外，可选择在适宜城市或地区推动综合管廊建设，提升地下管线事故灾害防治水平。ID:015673 参考文献：1 中规协地下管线专委会，北京地下管线综合管理研究中心.全国地下管线事故统计分析报告（2 0 1 9 年1 0 月至2 0 2 0 年9 月）R .2020.2经玲秀.城市地下管线管理中存在的问题及其解决对策 J.现代经济信息,2 0 1 9,3 4（1）：3 9 5.3郭效琛，李萌，赵冬泉，等.城市排水管网监测点优化布置的研究与进展 J.中国给水排水,2 0 1 8,3 4（4）：2 6-3 1.4刘艳萍.城市道路地下管线探测研究 J.山西建筑，2 0 2 0,46(24):145-146.5孙平，王立，刘克会，等.城市供热地下管线系统危险因素辨识与事故预防对策J.中国安全生产科学技术，2 0 0 8,2 8（3）：130-133.6朱伟，翁文国，刘克会.城市地下管线运行安全风险评估 M.北京：科学出版社，2 0 1 6.7杜兵，丁年.高度城市化条件下的城市地下管线建设管理体系探讨 J.中国给水排水,2 0 2 1,3 7（6）：48-5 5.253