城市是經濟社會發展和人民生產生活的重要載體,城市安全是實現城市科學發展的前提和基礎。近年來,燃氣作為城市生活的主體能源,在城市發展中發揮著極為重要的作用。燃氣管網承載著城市安全運行與人民安居樂業的重要使命,是城市的重要基礎設施之一,一旦出現問題,就會產生不可估量的影響。
隨著城市燃氣快速發展,燃氣管道長度和用氣量逐年增長,燃氣用戶數不斷增多,伴隨而來的燃氣安全形勢也愈發嚴峻。目前,城市燃氣安全事故已成為我國繼交通事故、工傷事故之后的第三大殺手。據中國城市燃氣協會收錄統計,2022年第一季度,全國(不含港澳臺)燃氣事故數量共計278起,共造成17人死亡、154人受傷。其中,天然氣事故94起,液化石油氣事故138起,氣源待核實事故46起。
通過對多起燃氣安全事故的成因分析,發現燃氣安全事故主要由以下幾方面因素導致:
一是燃氣基礎設施存在隱患。許多城市燃氣建設歷史較早,早期投入運營的低壓管網運行年限長,管網老舊腐蝕嚴重,已接近或達到壽命重終點,導致管網系統腐蝕穿孔事故頻發。另外,由于城市管理條塊分割,對地下管線缺乏規范管理,一些管線如有線電視、移動通信、電力線等與燃氣管道平行或交叉,安全距離不夠,一旦燃氣泄漏至電力井、通信井、排水管道等地下空間,容易形密閉空間和爆炸氣體,如遇明火,極易發生爆炸事故。部分城市存在地鐵與燃氣管線有較多交叉及并行的情況。地鐵運行產生的雜散電流,造成地鐵沿線鋼制燃氣管線發生電化學腐蝕,從而引起穿孔發生泄漏,影響燃氣管線的安全運行。
二是第三方施工等外力破壞導致泄漏事故頻發。隨著城市建設步伐加快,城市道路、軌道交通及舊城改造等市政施工愈加頻繁,加之通信電纜、電力、自來水、電網等改造工程,給燃氣管線安全運行帶來了較大挑戰,一些燃氣事故的發生就是由于第三方施工造成的燃氣管道損壞、挖斷。此外,部分自然災害也會造成燃氣管網的損壞從而導致事故發生,例如,地質災害會導致災區供氣設施如燃氣系統中門站、CNG加氣站、中壓配氣管網及低壓配氣支管等遭受不同程度的損壞,從而引發燃氣事故。
三是燃氣安全的管理與信息化建設存在薄弱環節。城市燃氣安全管理線長面廣量大,涉及監管部門多達十幾個,綜合協調工作任務重,存在權責錯位、職責交叉、監管空白等問題。且監管部門對燃氣行業安全的宏觀風險掌控、事故處置跟蹤、應急救援輔助決策信息等方面缺乏信息化綜合分析與研判體系,整體信息化水平不足,對燃氣安全的監管仍停留在被動響應的方式,無法主動、科學、有效、精準地開展監管防控一體化工作。
四是行業標準欠缺。燃氣安全技術標準還有所欠缺。如,缺乏對煤層氣等新燃氣種類運用的標準規范。一些地理信息系統、遠程控制等新興技術在燃氣行業得到大量應用,但這些新技術還未納入相關標準。戶內燃氣管理標準不完善,缺乏戶內燃氣產品更新管理的規定等。
城市燃氣安全問題具有非常復雜的特征,如系統復雜、風險隱蔽、災害耦合、事故連鎖、后果疊加等,是世界性的難題。如何破解這個世界性難題,須從技術、裝備、系統、管理等多個維度聯合發力,打造全鏈條防控的“組合拳”。
首先,在技術方面,針對城市復雜地下管網與環境疊加帶來的整體性、系統性風險識別難題,綜合管齡、管材、維修記錄、地質環境與人口、經濟等承災載體要素,創新城市高風險空間識別技術。同時,建立集合風險定量評估、測點優化布設、物聯網感知、專業模型預測的城市燃氣管網安全防控技術體系架構,基于風險和預測耦合的布點模型,實現對城市級規模的海量燃氣管網相鄰空間安全實時監測。創建燃氣智能預警算法和泄漏點溯源算法,改變現場多處鉆孔查找漏點的傳統模式,從而實現單點精準定位。
其次,在裝備應用方面,國內外現有燃氣探測器在地下空間強酸、強堿、高濕、水淹等惡劣環境下連續工作的性能表現有限。為實現城市級大規模燃氣管網相鄰地下空間的精準監測,可以運用地下空間專用吸氣式激光燃氣傳感設備,此種傳感設備攻克了探測器同時滿足抗水淹 、抗腐蝕、高精度、長壽命和免校準的技術瓶頸,有效解決了傳感器漂移、地下空間信號傳輸、長時低功耗運行等技術難題,可以有效預防燃氣事故。
第三,在工程系統創新方面,可以基于窄帶物聯網,在布點優化模型的基礎上,發展燃氣管網實時監測數據的采集技術和大數據分析技術,研發燃氣管網相鄰地下空間在線監測、安全加密傳輸、風險大數據分析和風險可視化及協同處置系統,結合燃氣管網周邊多源異構的地理環境數據、危險源、防護目標及相關應急資源數據,構建一個整合性的大數據分析平臺,實現對燃氣管網安全的實施監測和動態評估,建立一套適用于國內外大部分城市燃氣管線,能實時感知燃氣管網泄漏,避免燃氣泄漏到相鄰的雨污水、電力、暗渠、箱涵、窨井等空間內發生爆炸的監測系統,從而提高城市燃氣安全運行監測水平。
第四,在管理模式方面,創新城市燃氣安全運行精細化管理模式。建立統一標準、統一監管、統一服務的新機制,形成系統建設、運行、維護、處置、決策和管理一體化的工作流程,實現隱蔽燃爆風險的實時監測、快速定位、分級預警與協同聯動,提升政府及有關單位對燃氣安全的精細化管理水平。