城市地下综合管廊热力管道风险评价指标研究
时间：2023-03-03 17:10:03 来源：千叶帆 本文已影响人
苗庆伟，高文学，杨 林，严荣松，王 艳，户英杰
(中国市政工程华北设计研究总院有限公司 城市燃气热力研究院，天津 300384)
综合管廊作为一种提升城市综合承载能力和韧性的新型市政设施，在我国从2015年开始试点建设，到2022年6月底，累计开工建设管廊项目1 647个、长度5 902 km[1]。
由于压力管道的自身属性、介质特性，廊内管道运行过程存在泄漏风险，严重影响综合管廊和附近管道的正常运行。《“十四五”全国城市基础设施建设规划》要求“因地制宜推进地下综合管廊系统建设，提高管线建设体系化水平和安全运行保障能力”。
随着我国集中供热系统向清洁低碳方向转型，热源由原来的区域燃煤锅炉房更换为热电厂，供热系统承担的供热面积越来越大，热力管道的管径也随之增大，主管公称直径从原来的1 000 mm增大至1 600 mm。热力管道一旦发生事故，影响面巨大。因此对运维阶段的城市综合管廊热力管道进行风险评价，及时发现风险点并采取措施降低风险，可保证热力管道安全运行，提高城市地下综合管廊热力管道安全管理水平。
为高质量建设综合管廊，住房和城乡建设部发布了GB 50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》，对综合管廊工程的规划、设计、施工及验收、维护管理等方面提出了技术要求。
GB/T 51274—2017《城镇综合管廊监控与报警系统工程技术标准》对综合管廊本体环境、附属设施的在线监测、控制监控与报警系统提出了技术要求，规范综合管廊监控与报警系统工程的建设与管理，提高综合管廊监控与报警系统工程建设与管理水平。
住房和城乡建设部发布了GB 51354—2019《城市地下综合管廊运行维护及安全技术标准》，从运行管理、维护管理、安全管理和信息管理方面对综合管廊的管廊本体、附属设施、入廊管线的运行维护提出了相应的技术规定。
CJJ 88—2014《城镇供热系统运行维护技术规程》第4章规定了对供热管网运行维护的技术要求。
依据上述标准规范，结合综合管廊工程设计、施工、运维管理全过程中的问题，构建城市地下综合管廊热力管道运维阶段的风险评价指标体系，提出失效可能性指标和失效后果指标。失效可能性指标指可能引发管道发生失效的指标，失效后果指标为判定管道失效后所引发的人员伤害、经济损失以及社会影响等后果严重程度的指标。
3.1 失效可能性指标
失效可能性指标从管廊、周边环境、热力管道系统3个一级指标考虑失效可能性的因素。
对一级指标管廊，从管廊本体和附属设施两方面进行分析。针对二级指标管廊本体，从管廊的设计、施工、运维管理全过程考虑，提出了管廊设计等6个三级指标；
针对二级指标附属设施，根据引发热力管道失效的可能性，提出了监控与报警系统等5个三级指标，见表1。
表1 一级指标管廊的各层级指标
对一级指标周边环境，提出了容易引发管道失效的二级指标地质条件和地震。针对地质条件提出了场地稳定性等3个三级指标。对于地震，提出了地基液化等3个三级指标，见表2。
表2 一级指标周边环境的各层级指标
对一级指标热力管道系统，建立了管道、管道附件、管道保护措施、其他因素4个二级指标。对二级指标管道和管道附件，分别从制造质量、施工安装质量、巡检、维护4个方面提出了三级指标。二级指标管道保护措施针对保温层、防腐层、外护层的制造质量、施工质量、维护建立三级指标。二级指标其他因素主要从管道运维单位管理体系等方面建立了三级指标。一级指标热力管道系统的各层级指标见表3。
表3 一级指标热力管道系统的各层级指标
3.2 失效后果指标
失效后果指标的一级指标为人员伤害、经济损失、社会影响。
① 人员伤害、经济损失的二级指标
从管道失效后能引起人员伤害和经济损失的因素考虑，建立的二级指标见表4。
周边地下空间情况指与管廊合建的地下设施(地铁、隧道、商业中心、人防等相关项目)，当热力管道发生爆管和泄漏水量大时，周边若有与管廊合建的地下设施，造成的事故后果会严重。
不同压力等级、不同直径的热力管道失效后造成的后果严重程度不一样。
表4 综合管廊热力管道运维阶段失效后果指标
管廊本体中节点位置设置(如逃生口的设置)是否符合标准要求，如果逃生口位置设置不符合标准要求，在发生事故时，人员不能顺利逃生会造成人员伤害。在经济损失方面，不同的管廊本体结构，在热力管道发生爆管事故后对管廊本体造成的经济损失也不同。
管廊附属设施是否正常运转直接影响管道失效后可能引起的人员伤害和经济损失严重程度。如监控与报警系统是否能够及时发现热力管道的泄漏，消防系统、通风系统在发生火灾时是否能够正常运行，供电与照明系统在发生事故时是否能保障消防系统、通风系统、排水系统正常运行，排水系统在发生事故时要及时排走热力管道泄漏的水，标识系统在发生事故时是否能指示人员安全快速逃离事故现场。
运维管理制度指与管道运行安全相关的管理机构、制度、操作规程等是否健全。运维管理制度健全，可以第一时间发现管道失效事故，减轻事故造成的危害。
在热力管道发生爆管或泄漏事故后，应急救援器材和物资充足，能按照应急救援的预案尽快开展抢修工作，可以减轻事故造成的危害。同时日常应急救援的定期培训，可提高应急抢险能力，减轻事故造成的危害。因此安全应急措施及装备是管道失效后果的影响因素。
次生灾害指热力管道发生爆管或泄漏事故后，有可能对同舱敷设的给水、通信等管线造成破坏，引发经济损失。
② 社会影响的二级指标
从表4可知，社会影响的二级指标主要指在热力管道发生爆管或泄漏事故后，对社会影响的严重程度有作用的因素。
城市影响力主要指发生事故的城市的规模及是否为政治经济中心。
社会焦点和敏感区域指发生热力管道事故的区域内是否有文物，是否有政府机关、军事单位以及学校、医院等公共机构。
停暖影响范围指因热力管道事故导致的停止供暖的严重程度，主要从停暖的影响面积和恢复供暖的时间来评价。
安全应急措施及装备指在发生热力管道事故后，利用安全应急措施及装备及时应急抢险，可以减弱社会影响。
次生灾害影响指热力管道发生爆管或泄漏事故后，可能对同舱敷设的给水、通信等管线造成次生灾害产生的社会影响。
① 本文从综合管廊工程设计、施工、运维管理全过程出发，构建了综合管廊热力管道运维阶段的风险评价指标体系，提出了失效可能性指标和失效后果指标。
② 下一步需要根据本文提出的失效可能性指标和失效后果指标，选取适宜的风险评估方法对运维阶段的城市地下综合管廊热力管道进行风险评价。
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