① 现有管道信息
现有的管道信息是整个检测、监测、安全评价和维护管理体系的基础数据,为该系统中的管道检测、可靠性分析评价、安全性分析和管道维护的评判提供依据。而与管道相关的参数相当多,不同领域对其参数的要求不同。表2列举了管道的主要信息参数示例,是建立地下管网管理系统,实现常态和非常态安全评价、维修决策、可靠性分析评价、灾害早期预警等工作不可缺少的。
② 管网需求预测
管网的需求预测是通过利用各种影响因素,进行预测风险分析来了解管网的需求趋势和关键参数,并且通过需求管理策略来制定管网的更新或升级计划。表3列举了影响管网需求的相关参数。
③ 管网常态检测、监测参数
管网的常态检测、监测是通过各种手段对管网系统各个设施的状况进行检测、监测。其中,结构状况是最为关键的参数之一,因为大多数管道的流量特征无法反映出管道的结构状态,而管道的结构状况是计算和评估管道剩余可使用年限和管道安全性评估的依据。例如:某管段由于上部荷载的增加而导致地面下降、管道弯曲变形,在这种情况下管道的流量特征几乎无变化,但是管道的结构已经破坏,这样的管道再继续服役2~3年就可能产生严重的管道破裂。所以管网管理部门不仅要了解管网的运行状况,而且要了解到管网的结构状况。
④ 城镇地下管网系统的运行状况评估
城镇地下管网系统的运行状况评估是管道风险评价和灾害预警的基础,评估过程就是对常态运行检测所得到的参数进行分级和分析的过程。评估后的输出结果应该包含两个重要结论,第一是管网系统还可以安全使用的年限,第二则是管网运行状况的评估等级。
城镇地下管网的评估标准应该根据各个不同的管网系统的参数状况给出定量和定性的规定,一般可以对管网系统的各个参数定位5个评分等级:优、良、中、差和非常差。管网的评定等级由各个参数的评分累加并且综合考虑管网系统、管道材料和环境因素,乘以其因素的加权平均值来得到管网最终评定等级。
城镇地下管网最终运行状况可根据其评定的分数分为三个区域:绿色区域、黄色区域和红色区域,一般评定结果落入黄色区域的管道则需要对其进行安全性评估和风险评估;落入红色区域的管道需要对其进行灾害预警处理,并且选用相关的修复和维护方案来降低其风险概率,并使其落入到绿色区域,正常使用。
表2 管道的主要信息参数示例
参数分类 | 参数名称 | 备注 |
管道基础数据 | 管道代码 | 这些参数都需要在有关标准中进行对应和统一,以保证管网规划、设计、建设、管理、维护等各环节的质量和安全,实现地下管网的全生命周期管理,保障地下管网安全运行,实现可靠、高效及合理的维护成本。 |
管道制造商 |
管道生产日期 |
管道经纬度 |
管道质保年限 |
管道上部交通流量 |
管道上部路面宽度 |
管道结构参数 | 管道截面形状 |
管材类型 |
管道数目 |
管道长度 |
管道结构参数 | 管道跨度 | |
管道与水平面夹角 |
管道周围地质情况 |
管道检测口深度 |
管道上部覆土厚度 |
…… |
管道附加参数 | 管道维护的历史记录 |
管道基础倾度 |
管道斜交角度 |
…… |
管道安全参数 | 管道基础的材料 |
管道区域地下水信息 |
管道的峰值流量 |
管道内表面粗糙度 |
管道设计流量 |
管道坡度 |
管道安全设施类型 |
管材安全系数 |
管道安全跨度 |
管道维护维修历史记录 | 管道更新类型和时间 | |
管道维修类型和时间 |
…… |
⑤ 城镇地下管网的风险评估
城镇地下管网的风险评估也可以称为管网的可靠性分析,其目的是让管网管理部门了解目前城镇地下管网所存在的危险和需要管理的关键因素,并且为制定降低风险策略提供依据。
表3 影响管网需求的相关参数
能源系统 | 管网系统 | 道路和交通 |
1.GDP增长 2.人口增长 3.燃油、煤和自然资源的价格 4.能源效率 5.转换效率 6.消费爱好 7.市政策略 …… | 1.人口增长 2.气候变化 3.全球变暖效应 4.消费爱好 5.使用的能源 …… | 1.人口增长 2.交通模式 3.车辆增长 4.交通手段 5.商业区域的变化 …… |
城镇地下管网的风险评估应当看作是城镇地下管网管理体系中的一部分,它与管网的服务等级评定、需求预测、管网安全性评估、制定管网的维修计划相互关联,而不应该将其作为单独的一个工作来看待。在管网风险评估的过程中需要考虑到的重要因素有引发管道失效(事故)的原因、管道失效的模型、对风险的分类、管道失效的后果、管道失效的可能性。
4 预期目标
① 对国内市政公用设施各系统的构成、特点、运行现状、薄弱环节、预期灾害类型进行全面调查与深入分析,掌握发达国家市政公用设施应对突发事件的技术措施、相关标准及发展方向。
② 明确突发事件的分类、分级方法,基于城市管理需求和市政公用设施的实现能力,提出相应的设防、保障目标。
③ 明确基于市政公用设施安全可靠性的各影响因素及其权重,给出市政公用设施安全可靠性的定量分析、定性评价的指标体系,实现缺陷诊断和预测性管理。
④ 基于市政公用设施设防、保障目标,明确提高市政公用设施各系统安全可靠性的技术措施及其发展趋势(涉及规划、勘察、设计、施工、监控预警、运行调度、应急抢修等各环节),提出对其他系统设施(如电力系统、能源供应系统)的保障性需求,建立各系统间协同联动的突发事件应急预案。
⑤ 建立市政公用设施灾后安全可靠性评估体系,提出恢复、重建的技术措施。
⑥ 建立市政公用设施运行安全保障标准体系,按照轻重缓急明确各相关技术和标准的研究方向和阶段性目标。
参考文献:
[1] 严荣松,高文学,李建勋.城镇燃气管道安全风险评价分析[J].煤气与热力,2010,30(3):B36-B38.
[2] 黄小美,彭世尼,王书淼,等.城镇燃气管道失效与事故数据库设计[J].煤气与热力,2009,29(1):B40-B43.
[3] 孙立国,周玉文.埋地燃气管网泄漏规律及其次生灾害预防研究[J].煤气与热力,2010,30(1):B38-B42.
[4] 曾静,许俊城,陈国华,等.城市埋地燃气管道风险评估方法的适用性[J].煤气与热力,2007,27(5):55-61.
[5] 于京春,解东来,马冬莲,等.4种城镇燃气管网风险评估模型的比较[J].煤气与热力,2007,27(11):44-49.