城市地下電力管線災害預防模式淺析

張祖輝

（中國建筑設計研究院有限公司，北京100044）

0 引言

城市電力管網是城市賴以生存和發展的基礎，在城市基礎設施高質量發展中發揮著重要作用，是保障城市正常運行、提高風險管控力、維持城市穩定的重要基礎設施。

1 城市地下電力管線現狀

城市電網系統分布于整個城市，實施架空電線入地改造以后，部分城市供電電纜進入地下，雖在一定程度上增加了電纜的安全性，但也增加了系統的隱蔽性，使得事故隱患更加不易發現。同時，隨著地下空間的利用力度加大，也使得地下電力管線的干擾因素大大增加，這些都從一定程度上給地下電纜線路安全帶來了影響。

造成地下電力管線災害的原因主要包括：（1）市政施工安全隱患（道路改擴建，地鐵施工，勘探鉆孔等）；（2）施工所造成的各種土層沉降；（3）其他地下管線的影響（天然氣泄漏、自來水管跑水等）；（4）自然災害（地震、洪水等）；（5）人為安全隱患（井蓋丟失等）。

由于城市很多重要設施（如地鐵、醫院等）都需要電力的供給，一旦電力系統出現故障，會帶來嚴重的次生衍生災害損失。

2 地下電力管線災害形成機理

地下電力管線的初始事故一般是由纜線斷裂及缺失引起的大規模停電、供電中斷以及纜線超載運行導致的纜線燃燒。它的災害形成機理表現在兩個方面：（1）由于電纜斷裂使電流遇可燃物發生電擊而導致火災，或是在運行過程中會產生大量熱量，如若超載運行或熱量無法正常散失，會使纜線溫度迅速上升，并達到著火點使纜線燃燒，從而引發火災；（2）由于電纜斷裂或被盜造成一些重要城市或者重要公共場所斷電。相對而言，后者的危害程度更大，因為很可能導致大面積的停電事故，影響城市的工業生產、居民生活與其他基礎設施的正常運轉，地下電力管線災害形成機理如圖1所示。

3 地下電力管線災害預防支撐技術

城市地下電力管線發生事故的風險因素主要有人、物、環境、管理。引發城市地下電力管線事故的基本原因眾多，從源頭上進行遏止是地下電力管線災害預防的根本措施。

圖1 地下電力管線災害形成機理圖

常用地下電力管線探查方法包括頻率域電磁法、探地雷達法、高密度電法、慣性定位法、高精度磁法、全方位電法等。但現階段地下電力管線探測主要存在地下電力管線探測精度仍然不夠、非金屬管道的探測仍未完全解決、亟待推進施工前精細化探測等幾個方面的問題。

隨著地下電力管線規模的不斷擴大，建議綜合幾種管線探查方法對電力管線進行探查，融合GPS和RTK等技術，并推進前端采集、成圖軟件和數據傳輸技術的開發應用，為地下電力管線的精細化探測提供軟硬件支持。

（2）綜合管廊技術應用現狀及提升建議

隨著城市的發展要求，國內許多城市都已建成不同規模的綜合管廊。電力管線采用立柱和支架的形式在管廊內敷設，為解決管廊內電力艙通風降溫、防火防災等問題，管廊內設置了高溫報警、通風以及消防等附屬設施。

綜合管廊作為電力電纜敷設的良好載體，管廊本身的可靠性對電力管線災害的預防至關重要，建議逐步推進綜合管廊的智能化設計和運維管理。

智能化設計應采用BIM、GIS、物聯網和云計算等先進技術手段，進行環境與設備監控系統、火災自動報警與消防聯動控制系統、公共廣播系統、通信網絡系統、安全防范系統等各子系統和相應關鍵設備材料的設計以及綜合管廊智能化統一管理平臺的搭建，實現各子系統的軟硬件統一管理；智能化運維包括智能化運營管理平臺的搭建，平臺應具備運行管理、維護管理、安全管理、信息管理、資產管理等功能，并符合現行國家標準有關規定。

（3）信息技術應用現狀及提升建議

當前的地下電力管線信息化存在著數據使用效率不高、推廣應用不足、發揮的社會經濟和環境效益不明顯等問題，暫時尚未充分發揮其在地下電力管線災害預防方面的功能。

利用BIM、GIS等先進信息化技術進行地下電力管線的設計、施工和運維管理對于電力管線災害的預防有非常重要的意義。設計施工階段可以在三維可視化環境下直觀地發現設計施工中的碰撞沖突，從而大大提高管線綜合的設計施工能力和工作效率，降低由于施工協調造成的成本增長和工期延誤；運維管理階段可以對地下電力管線的布局進行精準定位，通過管線三維空間數據庫，對管線數據進行實時管理，提高運維和應急管理能力。

4 城市地下電力管線災害預防模式的構想

基于上述研究，通過分析總結，本文提出“一系統、兩平臺、三環節、四要素、五實現”的城市地下電力管線災害預防模式的構想，旨在為我國地下電力管線災害預防工作提供可行的開展思路。

4.1 “一系統”

“一系統”是指地下電力管線管理信息系統。主要內容為：（1）在地下電力管線普查的基礎上，建設和完善地下電力管線管理信息系統；（2）收集地下電力管線的普查成果以及信息庫更新，整合電力管線信息，做到信息的實時更新和交互共享；（3）在遵守國家保密法和保障信息安全的前提下，應充分發揮電力管線管理信息系統的作用，為政府規劃、建設、管理電力管線及應對公共突發事件和抗災減災等工作提供信息支持，滿足城市管理的需要。

4.2 “兩平臺”

“兩平臺”是指信息監測預警平臺和信息交換共享平臺。主要內容為：（1）通過物聯網技術和地下電力管線傳感器的融合，搭建地下電力管線信息監測預警平臺，實時、在線監控地下管網運行狀態，準確識別城市地下電力管線運行風險，做到主動預防突發事件；（2）搭建信息交換共享平臺，實現地下電力管線與其他管線信息資源的整合與共享，為政府部門和各專業管線權屬單位及建設單位提供強有力的管線信息資源服務和應用支撐服務，為其搭建起高效的溝通機制，實現各部門間的緊密聯系；（3）推廣信息交換共享平臺和信息監測預警平臺在各城市的應用。

4.3 “三環節”

“三環節”是指隱患排查環節、事故處理環節和應急處置環節。主要內容為：（1）制定隱患排查工作計劃，科學、規范、系統地開展隱患排查工作，做到隱患的及時發現和及時消除；（2）事故發生后，對危險進行辨識和評估，做到及時科學的事故處理，避免事故范圍擴大，引發次生災害；（3）災害發生初期，通過現場勘探、災害分析，根據制定的專項應急預案，進行現場應急處置。

4.4 “四要素”

“四要素”是指人、物、環境、管理四個要素，基本涵蓋了地下電力管線災害預防的各個方面，具體內容如表1所示。

地下電力管線災害預防“四要素” 表1

4.5 “五實現”

“五實現”是指實現安全管理制度化、數據信息動態化、監測預警智能化、隱患排查常態化、應急管理體系化。成功的災害預防離不開完善的制度保障，要隨時掌握地下電力管線的動態數據信息；利用現代化、智能化的技術手段，對地下電力管線進行實時精確的監測預警；開展常態化隱患排查，并建立完善的應急管理體系；針對不同環節、不同對象，采取災害預防措施，實現覆蓋各個環節和各個對象的安全管理。

5 結束語

本文通過調研城市地下電力管線現狀，統計分析地下電力管線災害事故特征，探究地下電力管線災害形成的機理，為地下電力管線災害的預防提供了理論依據。同時，通過研究地下電力管線災害預防支撐技術，分析其應用現狀和存在的問題，給出我國地下電力管線災害事故預防支撐技術的提升建議，為地下電力管線災害預防提供了技術保障。最后提出符合我國城市地下電力管線特征的災害預防模式的構想，為城市地下電力管線災害預防控制體系的完善提供參考。