市政公用設(shè)施安全運行保障標準體系的構(gòu)建

摘 要

摘要：介紹了我國市政公用設(shè)施領(lǐng)域現(xiàn)行工程建設(shè)標準的現(xiàn)狀，揭示了保障市政公用設(shè)施安全運行所面臨的突出問題，探討了構(gòu)建我國市政公用設(shè)施安全運行保障管理體系的設(shè)想及預(yù)期目標
摘要：介紹了我國市政公用設(shè)施領(lǐng)域現(xiàn)行工程建設(shè)標準的現(xiàn)狀，揭示了保障市政公用設(shè)施安全運行所面臨的突出問題，探討了構(gòu)建我國市政公用設(shè)施安全運行保障管理體系的設(shè)想及預(yù)期目標。
關(guān)鍵詞：市政公用設(shè)施；安全運行；標準
Development of Guarantee Standard System for Safe Operation of Municipal Public Facilities
GAO Peng，ZHANG Shu-li
Abstract：The present status of current engineering construction standards in municipal public facility field in China is introduced. The prominent problems faced in guaranteeing safe operation of municipal public facilities are revealed. The idea and expected objective for developing guarantee management
system for safe operation of municipal public facilities in China are discussed.
Key words：municipal public facilities；safe operation；standard
1 概述
    市政公用事業(yè)是政府公共服務(wù)職能的重要組成部分，確保市政公用設(shè)施安全運行和正常運轉(zhuǎn)關(guān)系到經(jīng)濟社會發(fā)展大局，關(guān)系到人民群眾切身利益。隨著城鎮(zhèn)化率不斷提高，越來越多的人生活在城市；城市現(xiàn)代化水平越高，對市政公用設(shè)施依賴性也越強；保證水、氣、熱管網(wǎng)和電力、通信線路等城市生命線的安全運行是城市安全管理的重要內(nèi)容。
    近年來，我國城鄉(xiāng)建設(shè)快速發(fā)展，但自然災(zāi)害屢有發(fā)生，在不同程度上使當?shù)厥姓迷O(shè)施受損。因此，確保市政公用設(shè)施安全運行，切實提高其防災(zāi)抗災(zāi)能力，是我們面臨的突出任務(wù)之一，已迫在眉睫。
   2007年，我國頒布實施了《中華人民共和國突發(fā)事件應(yīng)對法》，對突發(fā)事件的預(yù)防、監(jiān)測、預(yù)警、應(yīng)急處置、救援、恢復(fù)與重建等做出了明確規(guī)定。2008年，《市政公用設(shè)施抗災(zāi)設(shè)防管理規(guī)定》發(fā)布，該規(guī)定對市政公用設(shè)施從初期規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)，到后期運營、維護管理、應(yīng)急處置等提出了具體要求。還提出，要做好市政公用設(shè)施的抗災(zāi)設(shè)防工作，首先要制定科學(xué)合理的設(shè)防標準，并要嚴格執(zhí)行；各級建設(shè)行政主管部門應(yīng)根據(jù)實際設(shè)防要求，制定、修訂有關(guān)工程建設(shè)標準，將市政公用設(shè)施的抗災(zāi)設(shè)防要求和先進、適用、成熟的技術(shù)措施納入工程建設(shè)標準。2010年1月，《氣象災(zāi)害防御條例》獲國務(wù)院常務(wù)會議通過，其中要求：國務(wù)院有關(guān)部門制定電力、通信等基礎(chǔ)設(shè)施的工程建設(shè)標準，應(yīng)當考慮氣象災(zāi)害的影響；
住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部門應(yīng)當保障供水、供氣、供熱等市政公用設(shè)施的安全運行。
    現(xiàn)代市政公用設(shè)施運行及管理的復(fù)雜性，要求必須對其運行狀況進行總體態(tài)勢識別、綜合管理、問題診斷、評估和決策，更要有針對性地統(tǒng)籌部署各專業(yè)技術(shù)和標準，建立從整體上突顯保障市政公用設(shè)施安全運行目標訴求的主題標準體系。明確相關(guān)技術(shù)的研究方向、加快關(guān)鍵技術(shù)標準的前期研究和制定，充分發(fā)揮標準的引導(dǎo)、約束和技術(shù)保障作用，逐步提升我國市政公用設(shè)施安全運行管理能力，推動保障城市安全運行長效機制的建立。
2 現(xiàn)狀與問題
    市政公用設(shè)施主要包括城鎮(zhèn)給水、排水、道路橋梁、燃氣、供熱、市容環(huán)境衛(wèi)生和園林綠化等，此類工程大多投資高、技術(shù)難度大、危險程度高。隨著我國人口增長、城市化進程加快和經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，市政公用設(shè)施建設(shè)和技術(shù)進步都有了前所未有的發(fā)展，一批相應(yīng)的工程建設(shè)標準也相繼頒布實施，特別是原建設(shè)部于2002年發(fā)布的《工程建設(shè)標準體系(城鄉(xiāng)規(guī)劃、城鎮(zhèn)建設(shè)、房屋建筑部分)》對相關(guān)標準的制定發(fā)揮了積極推動作用，目前已形成了基本適合我國市政公用設(shè)施發(fā)展需要的標準體系和基本覆蓋市政公用設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域的國家標準和行業(yè)標準(詳見表1)。
表1 市政公用設(shè)施領(lǐng)域工程建設(shè)標準統(tǒng)計 項
專業(yè)
現(xiàn)行國家標準
現(xiàn)行行業(yè)標準
合計
城鎮(zhèn)給水排水
20
16
36
城鎮(zhèn)燃氣
6
8
14
城鎮(zhèn)供熱
1
8
9
城鎮(zhèn)道路橋梁
2
12
14
城鎮(zhèn)市容環(huán)境衛(wèi)生
1
15
16
園林綠化
1
6
7
合計
31
65
96
   但從技術(shù)角度，以往我們更多關(guān)注工程的規(guī)劃和建設(shè)，而標準作為城市管理的重要依據(jù)，在市政公用設(shè)施安全性評價、運行維護環(huán)節(jié)較為欠缺，難以滿足保障城市安全運行的需求。目前，我們面臨的突出問題如下。
    ① 缺乏對保障市政公用設(shè)施安全運行技術(shù)、標準的統(tǒng)籌部署，難以實現(xiàn)綜合管理。
    市政公用設(shè)施運行的日趨綜合性、復(fù)雜性和動態(tài)性給我們提出了更高的要求。在突破各專業(yè)關(guān)鍵技術(shù)和構(gòu)建標準體系時，必須突出各市政公用設(shè)施運行的立體結(jié)構(gòu)和互補功能，必須統(tǒng)籌部署各專業(yè)學(xué)科技術(shù)及標準，遵循多方協(xié)同聯(lián)動的原則，充分發(fā)揮其系統(tǒng)效應(yīng)，提升綜合管理能力。
    ② 缺乏對市政公用設(shè)施運行過程中有關(guān)參數(shù)的檢測、監(jiān)控技術(shù)，難以實現(xiàn)對災(zāi)害事故的有效預(yù)警。
    要保障市政公用設(shè)施的安全運行，首先要把其運行狀態(tài)刻畫清楚，要通過對一系列指標和參數(shù)的在線監(jiān)控，掌握市政公用設(shè)施的運行體征，為災(zāi)害預(yù)警、運行調(diào)控、安全評價、維護搶修等提供依據(jù)。還需要以市政公用設(shè)施的系統(tǒng)監(jiān)測為基礎(chǔ)，建立災(zāi)害預(yù)警機制，使安全運行管理的關(guān)口前移，把握事故處置的主動性，從而達到市政公用設(shè)施運行管理的科學(xué)性、準確性和實時性。
    ③ 缺乏對市政公用設(shè)施的調(diào)度與調(diào)控措施，難以實現(xiàn)系統(tǒng)動態(tài)管理。
    如何利用監(jiān)測到的數(shù)據(jù)更好地對系統(tǒng)進行調(diào)度與調(diào)控也是我們面臨的問題，需要通過各種數(shù)學(xué)模型動態(tài)描述城市的運行狀態(tài)以及未來的狀態(tài)，完成對系統(tǒng)的調(diào)度與調(diào)控，以適應(yīng)外界條件的變化。
    ④ 缺乏對市政公用設(shè)施安全可靠性的分析方法和評價方法，難以實現(xiàn)預(yù)測性管理。
    除了對系統(tǒng)進行動態(tài)管理，還要實現(xiàn)預(yù)測性管理。一要基于統(tǒng)計原理獲得風(fēng)險發(fā)生的隨機性的規(guī)律，即災(zāi)害事故發(fā)展的可能性或概率；二是基于事件動力學(xué)機理，獲得風(fēng)險作用的確定性規(guī)律，即災(zāi)害事故的發(fā)生發(fā)展概率規(guī)劃及可能產(chǎn)生的作用類型、作用強度和作用的時間、空間特性；三是基于承災(zāi)載體的脆弱性分析和破壞機理，獲得風(fēng)險后果的確定性規(guī)律，即市政公用設(shè)施的損毀程度；四是基于上述三者進行統(tǒng)籌考慮，獲得綜合風(fēng)險評估的結(jié)果，給出對現(xiàn)有市政公用設(shè)施安全可靠性的定量、定性評價指標和方法，實現(xiàn)預(yù)測性管理[1～5]。
    ⑤ 缺乏對市政公用設(shè)施應(yīng)急搶修、恢復(fù)措施的預(yù)案，難以應(yīng)對各種災(zāi)害事故。
    還應(yīng)把常態(tài)運行和應(yīng)急搶修、恢復(fù)兩者綜合起來考慮，形成“1+1”的模式。市政公用設(shè)施的復(fù)雜性使災(zāi)害事故的后果更趨嚴重，要通過制定完備的各種災(zāi)害情景的應(yīng)急預(yù)案，實現(xiàn)對市政公用設(shè)施運行中重大事故、災(zāi)害的綜合評判、應(yīng)對指揮與協(xié)調(diào)。
3 體系構(gòu)建設(shè)想
    以地下管網(wǎng)為例，圖1給出了其檢測、監(jiān)測、安全評價和維護管理體系的框圖。根據(jù)管道定期評價和常態(tài)檢測的周期，列出該體系的具體流程：管道的服務(wù)等級評定→管網(wǎng)需求變化預(yù)測→管道的常態(tài)檢測和可靠性分析→管道安全性評估→分析、選擇降低管道失效風(fēng)險的方案→執(zhí)行最優(yōu)的降低管道風(fēng)險的處理方案→處理方案的成本分析評估和質(zhì)量評估→制定管道的定期評價和定期常態(tài)檢測計劃，以及管網(wǎng)系統(tǒng)的早期災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)要求等，并且列出了流程中各個部分所需要考慮的參數(shù)。
 
   ① 現(xiàn)有管道信息
   現(xiàn)有的管道信息是整個檢測、監(jiān)測、安全評價和維護管理體系的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為該系統(tǒng)中的管道檢測、可靠性分析評價、安全性分析和管道維護的評判提供依據(jù)。而與管道相關(guān)的參數(shù)相當多，不同領(lǐng)域?qū)ζ鋮?shù)的要求不同。表2列舉了管道的主要信息參數(shù)示例，是建立地下管網(wǎng)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)常態(tài)和非常態(tài)安全評價、維修決策、可靠性分析評價、災(zāi)害早期預(yù)警等工作不可缺少的。
   ② 管網(wǎng)需求預(yù)測
   管網(wǎng)的需求預(yù)測是通過利用各種影響因素，進行預(yù)測風(fēng)險分析來了解管網(wǎng)的需求趨勢和關(guān)鍵參數(shù)，并且通過需求管理策略來制定管網(wǎng)的更新或升級計劃。表3列舉了影響管網(wǎng)需求的相關(guān)參數(shù)。
   ③ 管網(wǎng)常態(tài)檢測、監(jiān)測參數(shù)
   管網(wǎng)的常態(tài)檢測、監(jiān)測是通過各種手段對管網(wǎng)系統(tǒng)各個設(shè)施的狀況進行檢測、監(jiān)測。其中，結(jié)構(gòu)狀況是最為關(guān)鍵的參數(shù)之一，因為大多數(shù)管道的流量特征無法反映出管道的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，而管道的結(jié)構(gòu)狀況是計算和評估管道剩余可使用年限和管道安全性評估的依據(jù)。例如：某管段由于上部荷載的增加而導(dǎo)致地面下降、管道彎曲變形，在這種情況下管道的流量特征幾乎無變化，但是管道的結(jié)構(gòu)已經(jīng)破壞，這樣的管道再繼續(xù)服役2～3年就可能產(chǎn)生嚴重的管道破裂。所以管網(wǎng)管理部門不僅要了解管網(wǎng)的運行狀況，而且要了解到管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)狀況。
    ④ 城鎮(zhèn)地下管網(wǎng)系統(tǒng)的運行狀況評估
    城鎮(zhèn)地下管網(wǎng)系統(tǒng)的運行狀況評估是管道風(fēng)險評價和災(zāi)害預(yù)警的基礎(chǔ)，評估過程就是對常態(tài)運行檢測所得到的參數(shù)進行分級和分析的過程。評估后的輸出結(jié)果應(yīng)該包含兩個重要結(jié)論，第一是管網(wǎng)系統(tǒng)還可以安全使用的年限，第二則是管網(wǎng)運行狀況的評估等級。
    城鎮(zhèn)地下管網(wǎng)的評估標準應(yīng)該根據(jù)各個不同的管網(wǎng)系統(tǒng)的參數(shù)狀況給出定量和定性的規(guī)定，一般可以對管網(wǎng)系統(tǒng)的各個參數(shù)定位5個評分等級：優(yōu)、良、中、差和非常差。管網(wǎng)的評定等級由各個參數(shù)的評分累加并且綜合考慮管網(wǎng)系統(tǒng)、管道材料和環(huán)境因素，乘以其因素的加權(quán)平均值來得到管網(wǎng)最終評定等級。
    城鎮(zhèn)地下管網(wǎng)最終運行狀況可根據(jù)其評定的分數(shù)分為三個區(qū)域：綠色區(qū)域、黃色區(qū)域和紅色區(qū)域，一般評定結(jié)果落入黃色區(qū)域的管道則需要對其進行安全性評估和風(fēng)險評估；落入紅色區(qū)域的管道需要對其進行災(zāi)害預(yù)警處理，并且選用相關(guān)的修復(fù)和維護方案來降低其風(fēng)險概率，并使其落入到綠色區(qū)域，正常使用。
表2 管道的主要信息參數(shù)示例
參數(shù)分類
參數(shù)名稱
備注
管道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
管道代碼
這些參數(shù)都需要在有關(guān)標準中進行對應(yīng)和統(tǒng)一，以保證管網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、管理、維護等各環(huán)節(jié)的質(zhì)量和安全，實現(xiàn)地下管網(wǎng)的全生命周期管理，保障地下管網(wǎng)安全運行，實現(xiàn)可靠、高效及合理的維護成本。
管道制造商
管道生產(chǎn)日期
管道經(jīng)緯度
管道質(zhì)保年限
管道上部交通流量
管道上部路面寬度
管道結(jié)構(gòu)參數(shù)
管道截面形狀
管材類型
管道數(shù)目
管道長度
管道結(jié)構(gòu)參數(shù)
管道跨度
 
管道與水平面夾角
管道周圍地質(zhì)情況
管道檢測口深度
管道上部覆土厚度
……
管道附加參數(shù)
管道維護的歷史記錄
管道基礎(chǔ)傾度
管道斜交角度
……
管道安全參數(shù)
管道基礎(chǔ)的材料
管道區(qū)域地下水信息
管道的峰值流量
管道內(nèi)表面粗糙度
管道設(shè)計流量
管道坡度
管道安全設(shè)施類型
管材安全系數(shù)
管道安全跨度
管道維護維修歷史記錄
管道更新類型和時間
 
管道維修類型和時間
……
⑤ 城鎮(zhèn)地下管網(wǎng)的風(fēng)險評估
    城鎮(zhèn)地下管網(wǎng)的風(fēng)險評估也可以稱為管網(wǎng)的可靠性分析，其目的是讓管網(wǎng)管理部門了解目前城鎮(zhèn)地下管網(wǎng)所存在的危險和需要管理的關(guān)鍵因素，并且為制定降低風(fēng)險策略提供依據(jù)。
表3 影響管網(wǎng)需求的相關(guān)參數(shù)
能源系統(tǒng)
管網(wǎng)系統(tǒng)
道路和交通
1.GDP增長
2.人口增長
3.燃油、煤和自然資源的價格
4.能源效率
5.轉(zhuǎn)換效率
6.消費愛好
7.市政策略
……
1.人口增長
2.氣候變化
3.全球變暖效應(yīng)
4.消費愛好
5.使用的能源
……
 
 
1.人口增長
2.交通模式
3.車輛增長
4.交通手段
5.商業(yè)區(qū)域的變化
……
 
 
    城鎮(zhèn)地下管網(wǎng)的風(fēng)險評估應(yīng)當看作是城鎮(zhèn)地下管網(wǎng)管理體系中的一部分，它與管網(wǎng)的服務(wù)等級評定、需求預(yù)測、管網(wǎng)安全性評估、制定管網(wǎng)的維修計劃相互關(guān)聯(lián)，而不應(yīng)該將其作為單獨的一個工作來看待。在管網(wǎng)風(fēng)險評估的過程中需要考慮到的重要因素有引發(fā)管道失效(事故)的原因、管道失效的模型、對風(fēng)險的分類、管道失效的后果、管道失效的可能性。
4 預(yù)期目標
    ① 對國內(nèi)市政公用設(shè)施各系統(tǒng)的構(gòu)成、特點、運行現(xiàn)狀、薄弱環(huán)節(jié)、預(yù)期災(zāi)害類型進行全面調(diào)查與深入分析，掌握發(fā)達國家市政公用設(shè)施應(yīng)對突發(fā)事件的技術(shù)措施、相關(guān)標準及發(fā)展方向。
    ② 明確突發(fā)事件的分類、分級方法，基于城市管理需求和市政公用設(shè)施的實現(xiàn)能力，提出相應(yīng)的設(shè)防、保障目標。
    ③ 明確基于市政公用設(shè)施安全可靠性的各影響因素及其權(quán)重，給出市政公用設(shè)施安全可靠性的定量分析、定性評價的指標體系，實現(xiàn)缺陷診斷和預(yù)測性管理。
    ④ 基于市政公用設(shè)施設(shè)防、保障目標，明確提高市政公用設(shè)施各系統(tǒng)安全可靠性的技術(shù)措施及其發(fā)展趨勢(涉及規(guī)劃、勘察、設(shè)計、施工、監(jiān)控預(yù)警、運行調(diào)度、應(yīng)急搶修等各環(huán)節(jié))，提出對其他系統(tǒng)設(shè)施(如電力系統(tǒng)、能源供應(yīng)系統(tǒng))的保障性需求，建立各系統(tǒng)間協(xié)同聯(lián)動的突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案。
⑤ 建立市政公用設(shè)施災(zāi)后安全可靠性評估體系，提出恢復(fù)、重建的技術(shù)措施。
   ⑥ 建立市政公用設(shè)施運行安全保障標準體系，按照輕重緩急明確各相關(guān)技術(shù)和標準的研究方向和階段性目標。
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(本文作者：高鵬1 張姝麗2 1.住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部標準定額研究所 北京 100835；2.深圳市燃氣集團股份有限公司輸配分公司 廣東深圳 518040)