城市燃气管道泄漏致灾混合概率风险评估研究

为研究城市燃气管道泄漏致灾风险,建立城市燃气管道泄漏致灾混合概率风险评估模型,通过FTA/ETA领结模型识别风险因素,利用模糊理论评估燃气管道泄漏风险概率值,并基于贝叶斯网络理论预测泄漏致灾风险概率值并对各根节点进行敏感性分析。结果表明,城市燃气管道有泄漏致灾风险,该风险主要由管道腐蚀、管道缺陷等管道泄漏风险因素及火源、受限空间等致灾风险因素造成;为预防燃气管道泄漏引发城市性灾害事故,应加强对混合爆炸、受限爆炸及射流火等风险节点的控制与管理。     

城市燃气管线泄漏致灾灾害链研究

为了研究城市燃气管线泄漏致灾灾害链,对灾害链的形成机理进行分析,建立灾害链模型,并通过计算灾害链发生概率对灾害链断链减灾方法进行研究。结果表明,城市燃气管线泄漏致灾灾害链可分为致灾环、激发环、损害环三部分;灾害链中因管道裂纹导致的中毒窒息灾害事故、管道穿孔导致的中毒窒息灾害事故及火灾等链条的发生概率较高;致灾环是灾害链断链减灾的关键环节,在城市安全管理中应落实应急预案制度并加强对城市居民的防灾减灾安全教育力度。     

基于贝叶斯网络和耦合度模型的城市暴雨内涝风险影响机制研究

为研究城市内涝事故致灾因素之间的关联性以及系统展示多因素对整个灾变过程的影响,运用贝叶斯网络和耦合度模型对暴雨灾害链的演化关键参数进行表征,分析单因素或多因素耦合对暴雨内涝的影响。研究结果表明：单因素分析时,环境因素是造成城市内涝的主要原因(80%),其次是城市硬件系统(78%);双因素分析得出城市硬件系统-环境耦合下城市内涝发生概率最大(82%);采用三因素分析得出城市硬件-环境-管理三者耦合后最易导致城市内涝(83%)。随后,以北京“23·7”特大暴雨灾害为例,得出模型评估结果与实际情况具有较好的相符性,并提出相应的预防措施。研究结果对未来城市内涝灾害防控具有指导意义。     

基于N-K模型的城市燃气管道失效可能性因素耦合分析

为分析多因素耦合作用对城市燃气管道失效可能性的影响,构建了基于复杂网络的N-K模型;应用轨迹交叉理论分析管道失效可能性因素的耦合作用机理;基于N-K模型对2011—2014年所发生的1 127起城市燃气管道事故进行耦合分析,计算不同耦合方式发生的概率和耦合值。结果表明:多因素耦合过程中,参与耦合的因素越多,管道失效的概率越大,但耦合发生的频率却随耦合因素的增加逐渐减少;环境因素和人为因素参与耦合时,管道失效的概率较大。     

城市埋地天然气管道系统脆弱性评估指标研究

脆弱性作为安全领域研究的新兴名词,用来表示系统承受外界扰动的敏感性和易损性以及面对灾害后果的承受力和应对能力,是联系灾害与风险研究的重要桥梁,是系统安全状况的重要综合指标。文章在引用以及重新界定＂脆弱性＂概念的基础上,将其引入城市天然气管道系统的安全研究,结合城市天然气管道系统的灾害事故特点,分析影响城市埋地天然气管道系统脆弱性的主要因素,根据因素间的相互关系,建立包括致灾因子、灾害后果和应对措施等3个方面2、2项指标的多因素多级评价指标体系。运用层次分析法（AHP）的原理和计算过程确定各评价指标的权重,根据指标权重的大小比较,分析各指标对城市天然气管道系统安全脆弱性的影响程度,从而确定安全治理的主要方向。     

基于声波法燃气管道单双点泄漏安全检测研究

为提前对燃气管道多点泄漏进行防范,本文基于燃气管道安全运行的重要性,搭建燃气管道泄漏实验平台,建立孔径大小相等的双泄漏孔燃气管道,研究燃气管道单、双点泄漏的声源特性及传播规律。结果表明：单、双点泄漏都会随着压力增大而逐渐增大;单点泄漏时域振幅普遍比双点泄漏时振幅小;声波幅值随着压力的增加而增加,当压力和孔间距一定时,管道中声波信号幅值随着距离增加而逐渐减小,最后趋于平稳,并且靠近泄漏点的声波信号均大于未泄漏处的声波信号。本文研究燃气管道单、双点泄漏,有利于对城镇燃气管道进行实时监测,为燃气管道安全检测提供理论基础。     

大气土壤耦合的埋地燃气管道泄漏扩散数值分析

为了研究埋地燃气管道泄漏燃气在非稳态泄漏条件下的扩散行为,基于燃气管道非稳态泄漏大孔模型,应用CFD分别求解土壤和大气扩散方程,通过丙烷地面扩散通量耦合了土壤和大气环境,进行了泄漏扩散的数值模拟,所得模拟计算结果与地上泄漏扩散数值模拟结果进行了对比分析。研究结果表明:耦合模拟条件下,风速仍是影响丙烷扩散距离和高度的主要因素;温度和相对湿度对丙烷扩散有相对较小的影响;与埋地泄漏相比,不同条件下地上泄漏的扩散距离和扩散高度均有误差,水平扩散距离误差普遍较大,扩散高度个别情况下误差较大;地上泄漏条件下的模拟结果数值偏大,对事故的预测和评估准确性会产生显著影响。     

城市燃气管网泄漏蒸气云爆炸事故风险评估

为解决城市燃气管网泄漏蒸气云爆炸事故的风险定量评估问题,提出一种网格化的风险评估方法。首先,综合分析管道故障的影响因素和管道泄漏蒸气云爆炸的后果损失类型,并计算管道的失效概率和管道某一点泄漏导致蒸气云爆炸后在一个网格内的后果损失货币量化值,两者相乘得到该网格中心点的风险值。然后,利用叠加场的原理,将对网格中心点有影响的管段各点风险值耦合叠加,得出各网格中心点的总风险值,进而绘制出评估区域的风险等值线。最后,应用于实例,绘制出某地区燃气管网泄漏蒸气云爆炸的风险等值线,根据风险可接受准则,评价区域划分为特别、重点和一般防护区,并得到相应的防护区域范围。结果表明：网格化的风险评估方法能够准确评估城市燃气管网泄漏蒸气云爆炸事故风险,并使区域风险划分相比传统方法更加精细和形象,有助于提高社会安全防护物资利用率。     

我国燃气管道风险评估及现状

正燃气管道作为燃气主要的运输工具,随着燃气应用的推广得到迅速普及。在管道的运行过程中,常常会受到各种因素的影响而发生管道运行故障,燃气管道的泄漏或爆裂事故会给城市居民的生命和财产安全带来巨大的损失;一些人为的破坏也会影响管道的正常运行、造成资源浪费和财产损失。如2010年7月28日南京发生的丙烯管道被施工人员挖断,泄漏后发生爆炸事故,导致22人死亡,120人住院治疗;     

地震诱发井工煤矿次生灾害系统研究

为研究地震灾害诱发的井工煤矿次生灾害中承灾体与次生灾害的关联性，首先基于系统科学、区域灾害系统理论，构建地震诱发井工煤矿次生灾害系统，定义系统结构、特征、功能及子系统间关系；其次在地震灾害、孕灾环境、井工煤矿承灾体等3个子系统中确定次生灾害的调查对象；然后基于语义网络对系统内的承灾体、关联关系进行知识表示，得出承灾体、次生灾害的知识表示方法。研究结果表明：地震灾害、原生灾害、次生灾害三者间具有链式关系，均会与环境共同作用于井工煤矿的承灾体。     

穿越城市生活区的天然气管道泄漏连锁爆燃后果评估研究

为评估城市天然气管道泄漏连锁爆燃事故后果,基于计算流体力学(CFD)方法构建穿越城市区域的天然气管道泄漏连锁爆燃后果预测与评估模型,以某城市生活区域为例,在城市生活区域建筑物内风场流动计算的基础上,模拟风场作用下可燃气体在城市建筑物空间内的运移规律,预测可燃气云的积聚区域;考虑意外点火的情况,计算城市生活区域内可燃气云爆燃灾害特征,预测爆燃超压、热辐射和高温的影响。研究结果表明：由于建筑物之间的阻挡与反射作用,建筑物下风向有明显的低风速区域,并在一定时间段后扩散过程趋于稳定;在爆燃火焰作用下,高温和热辐射会造成建筑物部分钢结构发生失效变形。     

基于IAHP和灾变链式方法的城市油气管道风险诱因与预警研究

城市油气管道穿越城区街道、建筑和居民区等特殊地段,保障其安全运行具有重要意义。为实现城市油气管道风险早期预警,基于城市与野外长输油气管道风险对比分析,识别城市油气管道风险预警指标;建立城市油气管道风险预警指标体系,采用区间层次分析法对预警指标重要度进行定量排序,确定关键预警监测点;并依据灾变链式理论,构建城市油气管道重大事故灾变链式模型,研究管道风险演化过程,发现灾变前兆进行断链减灾。研究结果表明:“腐蚀”及“第三方破坏”占据城市油气管道失效致因比重最大,风险因子“油气管道与市政管道距离”以及“城市工程施工作业”应作为城市油气管道重点监测点。同时,围绕城市油气管道风险预警需致力于孕源断链。     

Disaster impact assessment of the underground hazardous materials pipeline

In the United States, Canada, the United Kingdom, and other countries with advanced pipeline management, some organizations are responsible for pipeline safety protection management for underground hazardous materials. The security and maintenance of a hazardous material pipeline are serious considerations for urban safety, because the materials transported by underground pipelines contain hazardous goods, such as the flammable or explosive particles of solids, liquids, and gases. Damage to a pipeline by external forces often leads to secondary disasters, such as the leakage of hazardous materials, fires, explosions, and environmental pollution. Such events seriously affect the safety of individuals and their property.Accordingly, this study used seismic scenario analysis with a spatial grid to evaluate earthquake damage to an underground pipeline in an urban area. Damage to underground pipelines was classified, pipeline disaster management procedures were discussed, and improvement measures were proposed, such as establishing a geographic information platform and conducting disaster impact assessments for hazardous material pipelines. Underground hazardous material pipelines were assessed in scenarios including earthquakes. Such assessments are intended to provide disaster reduction plans and disaster prevention drills to improve pipeline safety as well as the planning for pipeline materials to aid seismic resistance.     

基于风险的城市埋地燃气管道安全评价模型及应用

城市埋地燃气管道一旦失效会产生泄漏,甚至引发火灾爆炸等事故,造成人员伤亡和财产损失等严重后果,影响社会稳定,因此其安全运行十分重要。由于城市地下环境的复杂性,使得埋地燃气管道失效的因素多种多样,且具有模糊性;由于城市地面状况各异,所以构成失效后果的因素也具有不确定性。文章以某市在役燃气管道为例,使用模糊数学语言表达了埋地燃气管道的失效可能性和失效后果,采用模糊综合评价模型对燃气管道的失效可能性和失效后果进行了评价,并以美国石油协会(API)风险矩阵表征了埋地燃气管道的风险等级,得到不同管道单元的风险级别和管道单元数,根据不同的风险等级采取不同的策略或措施,完善管道的完整性管理,降低管道的使用风险,确保城市燃气管网的正常安全运行。     

Source term estimation of natural gas leakage in utility tunnel by combining CFD and Bayesian inference method

As an effective way to construct and maintain various life pipelines in urban areas and industrial parks, the underground utility tunnel has been developed rapidly in China in recent years. However, the natural gas pipeline leakage in a utility tunnel may cause fire, explosion or other coupling disastrous accidents that could result in fatal consequences. The effective source term estimation (STE) of natural gas leakage can provide technical supports for emergency response during natural gas leakage accidents in utility tunnels. In this paper, a STE model with the combination of gas transport model, Bayesian inference and slice sampling method is proposed to estimate the source parameters of natural gas leakage in underground utility tunnels. The observed data can be integrated into the gas transport model and realize the inversion of natural gas leakage location and release rates. The parameter sensitivity analysis is presented to evaluate the robustness of the proposed model with good practicability, and the gas sensor layouts in the utility tunnel are analyzed and optimized. The spatio-temporal distribution of the leaked gas could be well predicted based on the estimation source parameters by the proposed STE model. The results show that the proposed model is an alternative and effective tool to provide technical supports for loss prevention and mitigation for natural gas leakage accidents in urban utility tunnels.     

城镇油气管道事故应急疏散决策优化

为实现油气管道事故中城镇大规模应急疏散的智慧决策,构建基于改进的自适应蚁群算法的应急疏散路径优化模型,开发基于油气管道典型事故后果分析的城镇大规模应急疏散决策优化系统平台(LSSED)。LSSED在地理信息系统平台上,针对油气管道泄漏引起的扩散、喷射火、池火、BLEVE、蒸气云爆炸等典型事故进行事故后果分析,对疏散通道当量长度和疏散时间成本函数进行定量评价,实现大规模应急疏散方案的智慧决策和避难方案的全局优化。案例分析表明,LSSED平台实现了基于地理信息系统的典型事故时变环境信息和应急疏散路径优化算法的数据传递及系统集成,实现了基于事故后果分析的城镇大规模人群疏散路径和避难方案优化,可为城镇安全规划和应急管理提供参考和借鉴。     

基于FLACS CFD的不同气油比油气混输管道泄漏火灾后果对比

不同气油比的油气混输管道泄漏后果危害形式和风险差异的准确判断对于管道泄漏应急处置至关重要。以中国西部某油田集输管道为研究对象,针对不同气油比管道泄漏的火灾危害进行了对比分析,构建了FLACS CFD模型,并研究了油气混输管道原油泄漏形成池火的火灾特征和影响范围,以及天然气泄漏形成喷射火的高温分布和影响规律。研究结果表明:应急处置应考虑不同气油比下池火与喷射火危害的差异。在油气混输管线泄漏10 min形成稳定火焰的场景中,气油比低于100 m3/t时,原油池火为火灾危险的主要影响因素;气油比高于200 m3/t时,天然气喷射火为主要影响因素;气油比超过250 m3/t,高温覆盖距离不再明显增加;40 m为此场景下混输油气泄漏喷射火致死距离上限,120 m为温度影响上限。     

城区天然气管道泄漏数值模拟与爆炸危害分析

在人口密度为三级和四级的城区内,密集的高建筑物对天然气管道泄漏后的扩散和流场形成产生重要影响。本文以某城市的实际情况为例,建立多建筑物的空间几何模型,采用k-ε湍流方程,SIMPLE算法,模拟了在三种不同风流速度、三种不同压力条件下,城区天然气管道泄漏气体在多建筑物地形中的扩散情况。根据模拟结果,依据天然气的爆炸极限,对模拟结果及其火灾爆炸危害的范围进行了对比分析。结果表明,CH4气体的泄漏扩散同时受管道压力、风流速度和周围建筑物的影响;同时受当地风速的影响,泄漏气柱在风流作用下会发生偏折,造成阻挡风流的建筑物内侧危险气体浓度升高,大大增加建筑物周围环境的危险性。研究结果对城区天然气管道的建设具有一定的指导意义。     

基于ArcGIS Engine设计天然气管道泄漏事故后果评估系统

城市天然气管道是城市不可缺少的基础设施之一,为有效遏制天然气管道事故造成的重大灾害,需加强对应急救援系统的研究。选取高斯模型分析泄漏的天然气的扩散过程,并划分事故后果评估区域。利用ArcGIS Engine平台,设计并建立一个城市天然气管道泄漏事故的应急救援系统。利用该系统可模拟天然气管道泄漏后可能发生的气体扩散、火灾、爆炸等事故后果,通过天然气理化参数、天然气泄漏的初始状态和周围环境的气象条件,以可视化方式直观显示不同等级的事故后果评估缓冲区。