万 力1, 韩 运2, 郑 驹1
1 城市生命线建设背景
随着我国城市化进程的加快,城市基础设施也在快速增加。其中地下管网、桥梁等是维持城市居民生活和生产活动所必不可少的设施,也称为“城市生命线”[1-2]。由于城市生命线具有隐蔽性、复杂性、耦合性等特征,加上部分地下管线老化、带病运行,城市生命线安全事故频发。
国家高度重视城市安全工作,颁发了一系列的文件指导城市生命线的建设、运维,提升城市生命线的运行安全。2021年9月26日,国务院安委办、应急管理部下发通知《国务院安委会办公室关于推广城市安全风险综合监测预警平台经验做法切实加强城市安全风险防范工作的通知》,部署加强城市安全风险防范工作,推广城市安全风险综合监测预警平台经验做法,确定合肥、沈阳、南京、青岛、深圳等18个城市(区)作为国家城市安全风险综合监测预警工作体系建设试点。
本文围绕城市生命线的运行风险识别,研究开展风险监测、分析研判、预警处置等工作,以达到风险管控的目的。
2 城市生命线运行风险识别
2.1城市生命线运行风险要素
城市地下管网具有隐蔽性、多样性、复杂性等特征。在运行过程中存在以下风险[3]。
(1)施工开挖风险
据住建部规划管理中心统计,全国每年由于地下开挖造成的直接经济损失高达2000亿元。以燃气为例,2021年全国共发生燃气事故401起,其中室外燃气事故196起,有143起为施工造成燃气管道破损。由此可见,施工开挖破坏是影响燃气管道安全运行的主要风险。
(2)腐蚀风险
酸碱性土壤会对金属管道造成腐蚀损害,并且损害程度会随年代加深而成倍增长,直至管道破坏。根据住建部2020年统计年鉴,截至2020年,我国有10万公里的城镇燃气管网出现了不同程度的
老化,关乎6.67亿人的安全底线。
(3)其他影响
此外,城市生命线还极易受到地质灾害、快速道路震动等其他外力破坏,可能会造成爆管、漏气等风险。
2.2城市生命线运行故障风险
城市生命线中的燃气管道漏气造成的火灾爆炸、供水漏水引发泥土冲刷形成地下空洞而导致路面塌陷、排水不畅造成的城市内涝等事故会对城市安全造成较大影响。
据统计,2022年1月至12月,共收集到地下管线相关事故1418起。 其中地下管线破坏事故1162起,占地下管线相关事故总数的81.95%;路面塌陷事故244起,占地下管线相关事故总数的17.21%;其他类型事故12起,占地下管线相关事故总数的0.84%。 事故共造成53人死亡,144人受伤[4]。
3 城市生命线安全运行风险监测
3.1感知系统
城市生命线安全运行监测系统的设计参照国务院安委会发布《城市安全风险综合监测预警平台建设指南(试行)》的指南要求[5],监测范围主要包括燃气管网及其相邻空间、供水管网、排水管网、热力管网及桥梁结构等方面;特别对人口集中、产业集聚、设施老旧的城市生命线安全运行风险进行重点和及时监测,并采用物联网感知技术实时监测燃气管网泄漏、沼气浓度、供水管网泄漏、城市内涝、道路坍塌、桥梁病害等指标参数。
3.1.1燃气管网及其相邻空间安全监测
对燃气管网及其相邻空间安全运行风险进行监测,其中相邻空间主要指与燃气管网相邻的雨、污、水、电、通信等地下管沟、窨井等附属设施。 感知系统设计依据《城镇燃气设计规范》GB50028的要求,优先选择以下部位或区域进行风险监测点位设置:(1)高压、次高压管线和人口密集区中压主干管线;(2)燃气场站;(3)用气餐饮场所;(4)燃气管道外部扰动风险区域/管段;燃气管线相邻地下空间等。
3.1.2供水管网安全监测
供水管网安全监测,是对城市供水管网及其附属设施安全运行风险进行监测,主要监测管网流
量、压力、漏水声波等指标。依据《城镇供水管网运行、维护及安全技术规程》CJJ207的相关规定,优先选择以下部位或区域进行风险监测点位设置。
(1)管网水力分界线、大用户取水点、大管段交叉处。
(2)重点监测管网主干管、老旧管道、脆弱性管道等。
(3)存在各工程交叉相关影响的供水管线。
(4)存在地质灾害影响的供水管线。
(5)爆管后影响安全供水、后果严重的供水管线,如:水厂取水管段、出厂管段、相邻(500m以内)点位。
(6)爆管漏失造成严重后果的公共基础设施旁边的供水管道。
(7)人员密集区域主干道路上的市政消火栓。
3.1.3排水管网安全监测
排水管网安全监测,是对城市排水管网及其附属设施安全运行风险进行监测,主要监测排水防涝、控源截污、空间燃爆等指标。依据《城镇排水管道检测与评估技术规程》CJJ181等相关规定,优先选择以下部位或区域进行风险监测点位设置。
(1)重点监测防洪排涝设施,包括:雨水主干管网、雨水泵站、调蓄设施、道路易积水点、河道、闸门等相关设施。
(2)重点监测截污控源设施,包括:污水接户井、污水主干管网、污水泵站前池、截流设施、污水处理厂等设施。
(3)存在各工程交叉相互影响的排水管线。
3.1.4热力管网安全监测
热力管网安全监测,是对热力管网及其附属设施运行状态进行监测,主要监测管网压力、流量等指标。依据《城镇供热系统安全运行技术规程》CJJ88的相关规定,优先选择以下部位或区域进行风险监测点位设置:(1)运行超过10年的管道;(2)发生泄漏超过3次的热力管道;(3)靠近河道、顶管管线、过河架空管道以及城市低洼处等易涝点出处的管线。
3.1.5桥梁结构安全监测
桥梁结构安全监测,主要对桥梁结构体本身和影响桥梁安全的外部荷载、气象环境等安全风险进行监测。依据《建筑与桥梁结构监测技术规范》GB
50982和《公路桥梁结构安全监测系统技术规程》 JT/ T1037等相关规定,优先选择长大跨、特殊结构、主跨跨径大于150m的桥梁以及有明显老化、病害、超载风险大、车、船、冰排撞击风险高的桥梁开展监测。优先选择以下桥梁进行风险监测点位设置。
(1)安全状况差的桥梁:II类养护~ III类养护被认定为 C、D级的城市桥梁;在技术状况评定中被认定为3类或4类的公路桥梁。
(2)运营风险大的桥梁:服役年限超过30年且存在明显病害、超载风险大、车、船、冰排撞击风险高的桥梁;城市道路高架桥跨度超过100m的重要路口、匝道段和独柱墩段。
(3)重要结构或复杂结构的桥梁:位于城市主要交通要道、出入城、交通繁忙、有重车经常通行的桥梁;长大跨(桥长大于1000m或单跨跨度大于150m)桥梁;斜拉桥;悬索桥;系杆拱桥。
3.2应用平台
3.2.1综合应用驾驶舱
以数据统计或风险四色图的形式,展示城市不同区域的综合风险,以及城市生命线、安全生产、人员密集场所和自然灾害等行业领域的风险分布、风险特征。包括城市运行风险点统计、城市运行风险一张图和各专项安全风险一张图。
3.2.2基础信息管理
基础信息管理包括各专项自身以外的与城市安全风险有关的基础信息管理,如城市中的危险源、防护目标以及除本次建设以外的生命线基础数据管理等,还包括危险源防护目标数据管理、地下管线基础数据管理、应急救援资源管理及三维可视化展示、基础地图操作等管理和功能。
3.2.3综合风险评估
通过汇聚各专项风险评估的结果,以区域为单位(如街道),对该区域范围内的各专项风险点及风险等级进行统计,按照不同专项发生事故后的危害程度、影响范围等因素设定不同的系统指标,形成区域内的综合风险评估结果,实现了风险指标动态管理、风险网格划分、综合风险展示、风险信息查看与管控等功能。
3.2.4综合风险监测
综合风险监测主要包括接入的视频监控、气象预警监测、道路开挖施工监测等,实时监测各专项
数据并进行风险分析。