0 引言
城市燃气老旧管网的重要性：城市燃气老旧管网作为城市能源供应的核心组成部分，在保障居民日常生活和工业生产用气方面发挥着不可替代的作用。这些管网系统不仅承担着天然气、液化石油气等清洁能源的输送任务，还直接关系到城市经济发展的稳定性和居民生活质量的提升[1]。然而，随着管网的长期运行，其安全运行问题逐渐凸显，成为影响城市能源供应可靠性的关键因素。因此，确保城市燃气老旧管网的安全运行，不仅是维护城市基础设施功能完整性的必要条件，也是实现社会可持续发展的必然要求[2]。
老化带来的潜在风险：城市燃气老旧管网因长期服役和外部环境侵蚀，普遍存在材质老化、腐蚀严重等问题，这些问题可能导致燃气泄漏、爆炸等重大安全事故。据统计，全国范围内已有超过10万公里的燃气管线出现不同程度的老化，由此引发的安全事故频发，严重威胁居民生命财产安全和社会公共安全[3]。例如，部分老旧小区的燃气管道由于设计标准低、防腐措施不足，加之缺乏定期检测和维护，极易发生泄漏事故，进而引发火灾或爆炸，造成人员伤亡和财产损失[7]。这种潜在风险不仅对个体家庭构成威胁，还可能波及整个社区，甚至影响城市的整体安全运行。
研究的迫切性：鉴于城市燃气老旧管网面临的安全隐患及其对城市稳定运行的深远影响，开展基于风险评估的改造工作显得尤为迫切。通过对管网进行科学的风险评估，可以全面识别潜在隐患，为制定针对性的改造策略提供理论依据[4]。同时，国家相关部门已出台多项政策文件，要求加快城市燃气老旧管网的更新改造工作，以切实保障人民群众的生命财产安全[9]。在此背景下，深入研究城市燃气老旧管网的风险评估方法与改造策略，不仅有助于提升燃气供应的安全性，还能为城市基础设施的智能化升级提供重要参考，从而推动城市治理体系和治理能力的现代化发展。
1 城市燃气老旧管网风险评估
1.1 风险因素分析
1.1.1 管网材质老化
城市燃气老旧管网中，不同材质管道随时间老化。例如，灰口铸铁管道耐腐蚀性差，易腐蚀脆化，导致强度下降或破裂。钢管在潮湿或酸性土壤中易受电化学腐蚀，形成腐蚀坑，最终泄漏。PE管道虽抗腐蚀，但长期暴露在紫外线或高温下会老化，机械性能下降，影响使用寿命并可能引发安全事故。
1.1.2 腐蚀程度
腐蚀是主要风险因素，分为土壤腐蚀和电化学腐蚀。土壤腐蚀由土壤水分、盐分和酸碱度引起，加速金属管道腐蚀，导致壁厚减薄或穿孔。电化学腐蚀由电位差引起，尤其在连接处或防腐层破损处更快。腐蚀降低管道强度和密封性，可能导致泄漏和爆炸，必须准确评估以制定改造策略。
1.1.3 外力破坏可能性
外力破坏主要来自城市建设和交通活动。道路施工、建筑物扩建等可能对地下管网造成挤压、撞击等损伤。例如，重型机械作业可能使管道变形或破裂，交通事故也可能直接冲击管道，尤其在埋深较浅或防护不足时更突出。评估外力破坏可能性并采取防护措施是保障管网安全的重要手段。
1.2 评估模型与方法
1.2.1 常用评估模型介绍
常用评估模型包括风险矩阵和多层次模糊综合评价法。风险矩阵分析事故可能性和后果严重程度，简单直观但主观性强。多层次模糊综合评价法通过多层次指标体系，结合专家打分和模糊数学方法，定量评估风险，适用于复杂系统但计算复杂。网格化评价风险管控方案也常用于燃气管网评估，通过网格化划分建立多层次评价指标体系，实现精细化风险管理。
1.2.2 模型选择依据
选择评估模型需考虑复杂性、数据可得性和评估目标。规模小、风险因素简单的管网系统适合风险矩阵法。规模大、风险因素复杂的系统适合多层次模糊综合评价法。需精细化风险管理时，采用网格化评价方案。根据具体场景选择最合适模型，确保评估结果科学可靠。
1.3 风险量化与等级划分
1.3.1 风险量化指标
风险量化通过具体指标定量描述风险，常用指标包括泄漏概率、事故后果严重程度和综合风险值。泄漏概率通过管道材质、腐蚀程度、外力破坏可能性等因素，结合历史数据和概率统计方法估算。事故后果严重程度评估泄漏后的人员伤亡、财产损失和环境影响。综合风险值结合泄漏概率和事故后果严重程度，全面反映管网风险水平。
1.3.2 风险等级划分标准
根据风险量化结果，制定风险等级划分标准，通常分为高、中、低三级。高风险需立即整改，中风险需短期改造，低风险需定期监测维护。划分标准可参考相关法规和行业标准，结合专家意见调整。明确风险等级划分可为改造优先级排序提供科学依据，提升改造工作针对性和效率。
2 基于风险评估的改造策略
2.1 技术层面策略
2.1.1 新型管材应用
在老旧管网改造中，选择新型管材至关重要。PE管因其耐腐蚀、柔韧和施工便捷，被广泛应用于庭院和市政管道的更新。不锈钢管则因其高强度、抗腐蚀和长寿命，常用于户内立管迁移至外墙敷设。这些管材提升了管网的安全可靠性，满足环保和经济效益。例如，PE管的耐腐蚀性减少了土壤腐蚀导致的泄漏，柔韧性适应复杂地质条件。不锈钢管在户内应用提升了居民安全保障，特别是在老旧小区改造中弥补了传统管材的不足。
2.1.2 智能监测系统
智能监测系统为老旧管网改造提供了技术支持。通过安装智能感知设备，实现管网运行状态的实时监测，及时发现安全隐患。例如，压力传感器、流量监测仪和泄漏检测装置能实时采集数据，通过数据分析预警异常情况，防范事故发生。结合GIS和大数据分析技术，全面评估管网运行状况，为改造方案提供科学依据，提高了管理精细化和维护数据支持。
2.2 管理层面的策略
2.2.1 优化施工流程
当前老旧管网改造施工流程存在不足，如效率低下、安全管理不到位。优化需从多环节入手：施工前期加强环境勘察和评估，制定详细方案，明确责任人和时间节点，减少不确定性；推广模块化施工和预制化技术，提高效率、降低失误风险；加强施工人员培训，提升施工质量和安全性。这些措施可缩短工期，减少对居民生活的影响，提高改造效益。
2.2.2 加强部门协调
老旧管网改造需多部门协同。政府应统筹，制定政策和标准，提供支持和保障。燃气企业作为主体，负责改造实施。施工单位严格执行方案，确保质量和安全。建立健全信息共享机制，及时沟通进展和问题，快速解决施工难点。如南昌案例所示，政府、企业和施工单位的协作有效推进了改造工作，提升了效果。
3 改造实施路径
3.1 项目规划
3.1.1 前期调研
前期调研是燃气老旧管网改造的基础，需涵盖管网分布、使用年限及主要问题。对市政和庭院管道全面排查，明确灰口铸铁、球墨铸铁及服役20年以上的钢质和PE管道的位置与数量，评估管道被占压风险，统计用户软管及工商业管道的安全隐患，收集管网运行数据，如压力级制和泄漏频次，为后续改造提供数据支持。
3.1.2 规划制定
根据调研结果制定科学规划，明确改造目标、范围和时间节点。优先改造存在安全隐患的管道，立即更换腐蚀严重或已泄漏的管道。结合政策要求和资金到位情况分阶段实施，考虑与其他基础设施建设的协调，提升管网安全性和运行效率，如安装智能化监测设备降低事故率。
3.2 资金筹措
3.2.1 政府资金支持
政府在改造中发挥重要作用，通过财政补贴和专项基金保障项目资金。例如，《城市燃气管道老化更新改造实施方案》提出，地方政府应编制改造方案并争取中央投资支持，将改造纳入财政补贴预算，通过政策引导和资金激励推动改造，缓解企业经济压力，提高项目可行性。
3.2.2 企业与社会资本参与
燃气企业自筹资金并吸引社会资本参与改造，通过内部资金调配、银行贷款等方式筹集资金，探索公私合营（PPP）模式，实现风险共担和利益共享，通过发行债券或引入投资者拓宽融资渠道，明确责任主体，确保资金使用高效透明。
3.3 施工执行
3.3.1 施工技术要点
施工技术直接关系到改造质量和安全。管道更换需按《城镇燃气设计规范》执行，确保新管道与建筑物距离符合安全要求，如庭院管道埋深在人行道和绿化带不小于0.6米，机动车道需更深。管道连接采用高质量方式，加强密封检测，防止泄漏，复杂地质条件下采取套管防护，降低外力破坏风险。
3.3.2 安全管理措施
安全管理保障人员和设施安全。建立齐抓共管机制，明确安全责任，定期安全培训和演练，加强现场监督，及时消除隐患，如合理规划用电线路，防止线路故障，确保套管安装无损耗并封堵末端，防止地下水侵入，与居民沟通协调，减少施工影响，确保施工平稳有序。
3.4 后期维护
3.4.1 维护计划制定
制定科学维护计划确保管网长期稳定运行，明确维护内容和频率，涵盖巡检、防腐层检测和泄漏监测等。埋地管道定期无损检测评估腐蚀和性能，户内立管重点检查锈蚀并制定管控措施，维护频率结合材质和环境，高风险区域增加频次，降低事故发生可能性。
3.4.2 维护技术应用
先进技术提升维护效率和准确性。无损检测技术如超声波和磁粉检测，快速识别管道缺陷，智能化监测系统实时采集运行数据，通过大数据分析预测隐患并预防，提升维护精准性，支持燃气企业安全管理。
4 案例分析
4.1 案例选取
本研究选取南昌市燃气老旧管网改造项目为案例，因其规模大、范围广、成效显著。南昌燃气使用较早，管网始建于上世纪80年代，截至2009年老旧管网超950公里，存在安全隐患。该案例反映了许多城市共同问题，并展示了通过风险评估与改造策略取得的成功经验，具有代表性。
4.2 案例风险评估过程
南昌市项目采用风险分级管控与矩阵分析评估风险。综合管网材质、腐蚀程度等因素确定高风险区域与关键管道，如灰口铸铁管道需立即更换。运用多层次模糊协调决策法，结合专家问卷与事故数据，建立评估模型，划分五个风险等级，部分区域风险达“很高”。
4.3 改造策略与实施路径应用
基于评估结果，南昌市制定改造策略并实施。技术上，优先用PE管和不锈钢管替换铸铁管，提升耐腐蚀性，引入智能监测系统监控管网。管理上，政府、企业与施工单位配合，优化流程。实施包括调研、规划、资金筹措、施工及维护，项目规划全面摸底排查，资金由政府投入7亿并吸引社会资本。
4.4 案例效果评估
南昌项目成效显著，泄漏频次从159次/年降至50次/年，减少安全事故。居民满意度提升，施工少干扰且供气稳定。后期维护与无损检测技术巩固成果，保障燃气安全供应。
5 困难与挑战及应对措施
5.1 施工对居民生活的影响
城市燃气老旧管网改造中，施工会影响居民生活，如占据道路导致出行不便，临时中断燃气供应影响烹饪和取暖。应对措施包括提前制定施工计划并告知居民，采用分段施工和夜间作业，加强与社区合作设立临时便民设施。
5.2 资金短缺问题
改造项目常面临资金短缺，因涉及范围广、工程量大，单靠政府或企业难以覆盖成本。原因包括财政预算有限、社会资本参与不足及经济效益不明显。解决措施有多渠道筹措资金，如申请专项资金支持、争取银行贷款、引入社会资本，优化设计方案和控制施工成本。
5.3 技术难题
老旧管网改造存在技术挑战，尤其在复杂地质条件下，如地下水位高、土质松散或地下障碍物多。此外，新老管线接驳和智能监测设备安装也需要高专业水平。应对方法包括引入先进技术和设备，加强施工人员培训，与科研机构合作研发适用特殊地质条件的材料和工艺。
6 结论与展望
本研究对城市燃气老旧管网的风险评估、改造策略及实施路径进行了系统分析，强调了风险评估的核心作用。研究显示，科学的风险评估能有效识别潜在隐患，为制定改造策略提供数据支持。新型管材和智能监测系统的应用提升了管网的安全性和效率，优化施工流程和部门协调确保了改造工作的高效推进。案例分析验证了基于风险评估的策略与路径的可行性，在降低安全隐患和提升居民满意度方面效果显著。本研究提出的改造策略与实施路径具有实践价值，可为城市燃气老旧管网改造提供参考。
未来，随着物联网和大数据等技术的发展，管网改造将迎来创新机遇。物联网技术可实现实时监控和动态管理，提高风险预警能力；大数据分析能挖掘运行规律，优化改造方案。智能化施工设备将提升改造的精准度和效率。未来应注重技术与改造的深度融合，探索智能化、数字化模式，实现更高水平的燃气安全供应。
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作者简介：王鹏（1986—），男，汉族，山西太原人，本科，研究方向为燃气工程。
