李江飛，嚴(yán)建國(guó)，周亮，常洲

(1.南京市城市地下管線數(shù)字化管理中心，江蘇 南京 210098； 2.南京捷鷹數(shù)碼測(cè)繪有限公司，江蘇 南京 210098)

1 引 言

自2019年江蘇響水“3.21”特別重大爆炸事故發(fā)生以來，安全生產(chǎn)工作再一次上升到新的高度。錯(cuò)綜復(fù)雜的地下管線作為城市的生命線，承擔(dān)著運(yùn)輸生產(chǎn)生活信息、保障城市穩(wěn)定運(yùn)行的重要功能。改革開放以來，國(guó)內(nèi)城市建設(shè)規(guī)模和速度逐年增加，地下管網(wǎng)的種類和長(zhǎng)度也越來越多、越來越長(zhǎng)。據(jù)國(guó)家住建部中國(guó)城市建設(shè)《統(tǒng)計(jì)年鑒》[1]，2018年我國(guó)城市中供水、燃?xì)?、供熱、排水管網(wǎng)長(zhǎng)度已達(dá)268萬公里。為改善市容市貌，一些大城市實(shí)施了地上桿線下地工程。地下管網(wǎng)建設(shè)力度進(jìn)一步加大，城市的安全風(fēng)險(xiǎn)也隨之增加。近幾年，一些城市甚至是一些特大城市地下管線安全生產(chǎn)事故頻發(fā)，給城市運(yùn)行和人民生命財(cái)產(chǎn)造成了重大損失[2]。經(jīng)統(tǒng)計(jì)[3]，2019年我國(guó)發(fā)生地下管線事故488起，其中管線破壞347起，地面塌陷106起，造成死亡90人，受傷108人。地下管線助推城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與管線事故造成重大經(jīng)濟(jì)損失的矛盾愈加凸顯，如何加強(qiáng)地下管線安全管理和掌握地下管線安全現(xiàn)狀成了當(dāng)前的關(guān)注焦點(diǎn)[4]。

2015年以來，國(guó)內(nèi)各地陸續(xù)開展并完成了地下管線探測(cè)普查，獲得了較為全面的地下管線基本信息，并建立了信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了地下管線的信息化管理[5]。依據(jù)普查成果，國(guó)內(nèi)大多數(shù)城市也開展了地下管線信息動(dòng)態(tài)維護(hù)，探索共建共享工作，逐步實(shí)現(xiàn)了地下管線信息的應(yīng)用推廣。但是，目前的數(shù)據(jù)應(yīng)用主要局限于規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工參考，基于數(shù)據(jù)本身的分析應(yīng)用較少，如何加強(qiáng)管線信息分析利用，提高經(jīng)濟(jì)附加值也成了管線信息管理者當(dāng)前的難題。

目前對(duì)地下管線安全研究大多集中在管線自身的安全上，包括管道老化、腐蝕、外力破壞等，但對(duì)地下管網(wǎng)中不同管線之間的相互影響，即管線之間的凈距現(xiàn)狀分析較少[6]。管線的凈距主要起到保護(hù)管道自身及周邊管線或構(gòu)筑物的作用，同時(shí)還需要滿足施工、維修、檢查的間距要求[7]。因此確保地下管線的凈距符合規(guī)范要求對(duì)于管線安全具有重要作用。雖然地下管線相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范已經(jīng)對(duì)各網(wǎng)線的空間布局進(jìn)行了要求，但在實(shí)際設(shè)計(jì)和施工環(huán)節(jié)中，由于各種原因，經(jīng)常出現(xiàn)不符合規(guī)范要求的地下管網(wǎng)建設(shè)行為[8]，給地下管線的安全帶來了重大的安全隱患。準(zhǔn)確掌握城市地下管線的凈距現(xiàn)狀情況并針對(duì)性地進(jìn)行管理，是當(dāng)前城市安全的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

2 地下管線凈距分析方法研究

2.1 地下管線凈距要求

根據(jù)《城市工程管線綜合規(guī)劃規(guī)范》(GB 50289-2016)[9](以下簡(jiǎn)稱《管線規(guī)劃規(guī)范》)，地下管線凈距包括水平凈距和垂直凈距，水平凈距指沿著道路方向平行敷設(shè)的管線外壁之間的距離，垂直凈距是指交叉管線外壁最近點(diǎn)之間的距離?！豆芫€規(guī)劃規(guī)范》中表4.1.9和表4.1.14分別對(duì)工程管線之間的最小水平凈距和工程管線交叉時(shí)的最小垂直凈距均做了規(guī)范，表1、表2節(jié)選了部分管線之間最小凈距要求，本文分析以此為依據(jù)。

表1 管線(部分)之間的最小水平凈距(單位/m)

表2 交叉管線(部分)之間的最小垂直凈距(單位/m)

2.2 管線凈距分析方法

利用GIS軟件的空間疊加分析和緩沖區(qū)分析開展管線凈距分析，首先對(duì)管線以其最大凈距為半徑進(jìn)行緩沖，以緩沖區(qū)進(jìn)行空間疊加分析，緩沖區(qū)內(nèi)管線則可能為凈距不足管線。然后以管線點(diǎn)(包括明顯點(diǎn)和隱蔽點(diǎn))為節(jié)點(diǎn)，對(duì)緩沖區(qū)內(nèi)管線進(jìn)行平面相交分析，判斷兩段管線是平行管線或交叉管線，本文假定兩個(gè)管線段在水平面無交點(diǎn)則為平行管線，有交點(diǎn)則為交叉管線。對(duì)于平行管線，其管線之間的凈距在水平面的投影長(zhǎng)度為水平凈距，對(duì)于交叉管線，其在豎向平面的投影為垂直凈距，分析流程如圖1所示。

圖1 城市地下管線凈距分析流程

3 基于GIS的地下管線凈距實(shí)例分析

3.1 某城市地下管線概況

本文以華東某大城市為例，該市位于長(zhǎng)江下游，是華東地區(qū)重要的政治、經(jīng)濟(jì)中心城市，建成區(qū)面積超 800 km2，常住人口約800萬人，下轄11個(gè)行政區(qū)。該市2015年完成了公共區(qū)域地下管線普查，2019年完成了非公共區(qū)域管線普查，共普查地下管線約16萬公里，普查內(nèi)容包括地下管線的地理空間信息以及基本的屬性信息。

3.2 某城市地下管線凈距分析結(jié)果

按照第2節(jié)所述分析方法和理論，利用地下管線數(shù)據(jù)的空間位置、類別、尺寸等信息，通過GIS的緩沖區(qū)分析、空間疊置分析、距離量算等方法，進(jìn)行某城市地下管線凈距分析(如圖2所示)，在不考慮管線探測(cè)誤差時(shí)，分析結(jié)果如表3所示。

表3 某市地下管線凈距分析結(jié)果(不考慮探測(cè)誤差)

圖2 管線凈距分析示意圖

可以看出，該市地下管線凈距不足點(diǎn)有 2 403 700個(gè)，電力、通信管線的凈距不足點(diǎn)占比較大，其中通信管線占總凈距不足點(diǎn)的46.5%，電力管線占總凈距不足點(diǎn)的32.1%；各類管線的間距不足情況與管線長(zhǎng)度成正比關(guān)系。經(jīng)分析和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，電力、通信管線占比較多的原因是此兩類管線直埋敷設(shè)較多，且由于軟管特性，管位隨意性較大，所以容易產(chǎn)生與其他管線凈距不足情況。

本次凈距分析利用的是管線普查探測(cè)成果，由于探測(cè)存在一定誤差以及管線敷設(shè)存在一定的隨意性，導(dǎo)致首次篩選的管線凈距不足點(diǎn)范圍較大，數(shù)量較多。為使分析結(jié)果能夠進(jìn)一步篩查出城市地下管線間距嚴(yán)重不足或存在重大隱患的局部點(diǎn)位，基于前文分析結(jié)果，根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡叵鹿芫€探測(cè)規(guī)程，在分析中設(shè)定更為嚴(yán)苛的空間距離允許值，同時(shí)將直埋的通信管線和 350 V以下的電力管線不作為分析對(duì)象，進(jìn)行二次分析，結(jié)果如表4、圖3所示。

表4 某市地下管線凈距二次分析結(jié)果

圖3 某市地下管線凈距分析結(jié)果圖

從分析結(jié)果可以看出，在設(shè)定空間距離允許值并將直埋的通信管線和 350 V以下的電力管線不作為分析對(duì)象后，凈距不足情況由初次分析的 2 403 700個(gè)點(diǎn)，減少至 33 274個(gè)點(diǎn)，間距不足情況相較第一次分析的結(jié)果大大減少。從熱力圖(圖4)來看，間距不足情況主要集中在老舊城區(qū)。分析結(jié)果也更符合地下管線間距實(shí)際情況。

圖4 管線間距不足點(diǎn)位熱力圖

4 結(jié) 論

(1)本文提出基于GIS的空間分析功能，并結(jié)合管線埋設(shè)情況，進(jìn)一步優(yōu)化了城市地下管線凈距分析方法，可以比較真實(shí)地反映地下管線凈距水平情況，有助于掌握城市地下管線的凈距現(xiàn)狀，進(jìn)一步指導(dǎo)城市地下管線安全隱患排查整改，可以為安全生產(chǎn)工作提供參考。

(2)根據(jù)不同種類管線凈距分析結(jié)果來看，當(dāng)前國(guó)內(nèi)城市地下管線凈距不足情況較多，其中電力、通信管線因其自身屬于軟管材質(zhì)，且以直埋敷設(shè)方式為主，造成與其他管線凈距不足情況更為普遍。在電力、通信管線規(guī)劃建設(shè)中應(yīng)考慮加強(qiáng)保護(hù)設(shè)計(jì)，改變現(xiàn)有敷設(shè)方式，提高小型管廊應(yīng)用率。

(3)在老舊城區(qū)、人口密集區(qū)、建筑密度較高的區(qū)域地下管線凈距不足情況較多，且此類管線大多建設(shè)年代較久，需要進(jìn)一步核實(shí)、整改。在加強(qiáng)日常養(yǎng)護(hù)和巡查的基礎(chǔ)上，還應(yīng)摸清各類地下管線的建設(shè)年代、運(yùn)營(yíng)負(fù)荷、健康狀況等信息，開發(fā)建設(shè)深層次的信息庫，建立管線安全預(yù)警機(jī)制，降低管線安全事故風(fēng)險(xiǎn)。