張祖輝

（中國建筑設(shè)計研究院有限公司，北京100044）

0 引言

城市電力管網(wǎng)是城市賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，在城市基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展中發(fā)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(wěn)定的重要基礎(chǔ)設(shè)施。

1 城市地下電力管線現(xiàn)狀

城市電網(wǎng)系統(tǒng)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(tǒng)的隱蔽性，使得事故隱患更加不易發(fā)現(xiàn)。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(shè)施（如地鐵、醫(yī)院等）都需要電力的供給，一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)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(guī)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(xiàn)在兩個方面：（1）由于電纜斷裂使電流遇可燃物發(fā)生電擊而導致火災，或是在運行過程中會產(chǎn)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(fā)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(yè)生產(chǎn)、居民生活與其他基礎(chǔ)設(shè)施的正常運轉(zhuǎn)，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(shù)

城市地下電力管線發(fā)生事故的風險因素主要有人、物、環(huán)境、管理。引發(fā)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(xiàn)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(guī)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(shù)，并推進前端采集、成圖軟件和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的開發(fā)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(shù)應用現(xiàn)狀及提升建議

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

綜合管廊作為電力電纜敷設(shè)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(guān)重要，建議逐步推進綜合管廊的智能化設(shè)計和運維管理。

智能化設(shè)計應采用BIM、GIS、物聯(lián)網(wǎng)和云計算等先進技術(shù)手段，進行環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、火災自動報警與消防聯(lián)動控制系統(tǒng)、公共廣播系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)等各子系統(tǒng)和相應關(guān)鍵設(shè)備材料的設(shè)計以及綜合管廊智能化統(tǒng)一管理平臺的搭建，實現(xiàn)各子系統(tǒng)的軟硬件統(tǒng)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(chǎn)管理等功能，并符合現(xiàn)行國家標準有關(guān)規(guī)定。

（3）信息技術(shù)應用現(xiàn)狀及提升建議

當前的地下電力管線信息化存在著數(shù)據(jù)使用效率不高、推廣應用不足、發(fā)揮的社會經(jīng)濟和環(huán)境效益不明顯等問題，暫時尚未充分發(fā)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(shù)進行地下電力管線的設(shè)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(shè)計施工階段可以在三維可視化環(huán)境下直觀地發(fā)現(xiàn)設(shè)計施工中的碰撞沖突，從而大大提高管線綜合的設(shè)計施工能力和工作效率，降低由于施工協(xié)調(diào)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(shù)據(jù)庫，對管線數(shù)據(jù)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(gòu)想

基于上述研究，通過分析總結(jié)，本文提出“一系統(tǒng)、兩平臺、三環(huán)節(jié)、四要素、五實現(xiàn)”的城市地下電力管線災害預防模式的構(gòu)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(tǒng)”

“一系統(tǒng)”是指地下電力管線管理信息系統(tǒng)。主要內(nèi)容為：（1）在地下電力管線普查的基礎(chǔ)上，建設(shè)和完善地下電力管線管理信息系統(tǒng)；（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(fā)揮電力管線管理信息系統(tǒng)的作用，為政府規(guī)劃、建設(shè)、管理電力管線及應對公共突發(fā)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(jiān)測預警平臺和信息交換共享平臺。主要內(nèi)容為：（1）通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和地下電力管線傳感器的融合，搭建地下電力管線信息監(jiān)測預警平臺，實時、在線監(jiān)控地下管網(wǎng)運行狀態(tài)，準確識別城市地下電力管線運行風險，做到主動預防突發(fā)事件；（2）搭建信息交換共享平臺，實現(xiàn)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(yè)管線權(quán)屬單位及建設(shè)單位提供強有力的管線信息資源服務(wù)和應用支撐服務(wù)，為其搭建起高效的溝通機制，實現(xiàn)各部門間的緊密聯(lián)系；（3）推廣信息交換共享平臺和信息監(jiān)測預警平臺在各城市的應用。

4.3 “三環(huán)節(jié)”

“三環(huán)節(jié)”是指隱患排查環(huán)節(jié)、事故處理環(huán)節(jié)和應急處置環(huán)節(jié)。主要內(nèi)容為：（1）制定隱患排查工作計劃，科學、規(guī)范、系統(tǒng)地開展隱患排查工作，做到隱患的及時發(fā)現(xiàn)和及時消除；（2）事故發(fā)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(fā)次生災害；（3）災害發(fā)生初期，通過現(xiàn)場勘探、災害分析，根據(jù)制定的專項應急預案，進行現(xiàn)場應急處置。

4.4 “四要素”

“四要素”是指人、物、環(huán)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(nèi)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(xiàn)”

“五實現(xiàn)”是指實現(xiàn)安全管理制度化、數(shù)據(jù)信息動態(tài)化、監(jiān)測預警智能化、隱患排查常態(tài)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(tài)數(shù)據(jù)信息；利用現(xiàn)代化、智能化的技術(shù)手段，對地下電力管線進行實時精確的監(jiān)測預警；開展常態(tài)化隱患排查，并建立完善的應急管理體系；針對不同環(huán)節(jié)、不同對象，采取災害預防措施，實現(xiàn)覆蓋各個環(huán)節(jié)和各個對象的安全管理。

5 結(jié)束語

本文通過調(diào)研城市地下電力管線現(xiàn)狀，統(tǒng)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(jù)。同時，通過研究地下電力管線災害預防支撐技術(shù)，分析其應用現(xiàn)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(shù)的提升建議，為地下電力管線災害預防提供了技術(shù)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(gòu)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。