一 引言

近年来，城市地下管线安全逐渐成为全国大中城市所共同关注的重点。由于管线数量增加、相关管理滞后、城市环境变化、城市大量建设工程以及城市人口工作和生活要求提高等多种因素的交织作用，城市管线事故数量成倍增长。城市管线安全问题已成为城市安全研究中的热点问题、城市发展中亟待解决的重点问题和城市进行科学管理的重点针对对象。

地下管线事故的表现形式主要有火灾、爆炸、坍塌、水害、中毒或窒息、断气、断水、断电、断通信、管道破损、水污染等。这其中，不但有威胁城市居民生命安全的火灾、爆炸、中毒或窒息的恶性事故，更多的是影响城市正常运行的断气、断水、断电、断通信等功能失效型事故。目前国内对于地下管线风险评估的研究多集中于天然气管线的泄漏、火灾、爆炸等可造成恶性后果方面，而对于城市地下管线功能失效型事故的风险评估，则鲜有文献报道。

二 地下管线功能失效

地下管线是满足城市运行和市民生产生活的重要基础，与百姓生活息息相关，担负着传递信息、输送能源、减灾排涝等城市功能，城市生存和发展离不开这些基础设施，称为城市的“生命线”。它们是发挥城市功能、确保城市社会经济健康发展的基础性保障。

北京市天然气管线约16007公里，管网覆盖东至通州，西抵房山、门头沟，南到大兴、良乡、云岗，北通顺义、昌平等地区。北京市天然气管网运行压力分为五级，即高压A级管线（4.0MPa）、高压B级管线（2.5MPa）、次高压B级管网（0.8MPa）、中压管网（0.09MPa）及低压管网（2500Pa）。总体来讲，北京市城区天然气管网已形成了高压成环、中压成网、区域低压连通的管网结构，保证天然气供应安全稳定，并且每年都根据管网的投产年限和运行状况，进行管网的改造更新。天然气的应用范围已不限于民用炊事，根据2013年8月25日发布的《北京市2013～2017年加快压减燃煤和清洁能源建设工作方案》，在采暖锅炉改造方面，2013年改造约2100蒸吨，四环路内基本取消燃煤锅炉房，供热行业天然气需求巨大。2012年，北京市燃气供气量为84.1亿立方米，用户数量为470万户。预计到2015年，北京市天然气使用量将超过180亿立方米。

产品丧失规定的功能称为失效。随着我国城市化进程的加速，城市地下管线建设发展非常迅猛，城市运行对地下管线可靠运行的依赖越来越强。近年来由于各种原因的地下管线功能失效事故屡见不鲜。各种路面施工毁坏地下管线事故频发，造成停水、停气、停电以及通信中断，影响了市民日常生活；夏季汛期排水管道不畅引发道路积水和水涝灾害连续几年发生，地下管线的脆弱性日益显现，其重要性逐渐被各级政府部门和城市老百姓所关注。

天然气管线具有地理范围分布广、公共性和共享性、网络性、易损性以及事故后果严重等特点。典型的天然气管线功能失效为供气中断，这将给城市运行以及市民生活带来严重影响。

2005年11月5日晚9点左右，石景山区香山南路西山枫景二期工地，一辆挖掘机工作中将一根地下燃气管道凿破，工地西侧6栋居民楼总共1066户居民因此停气一昼夜。类似的事故其他城市也屡见不鲜。2013年9月8日17时36分，西宁市昆仑东路与湟中路十字路口附近，某施工单位将天然气主管道挖断，致城东区大面积“停气”，事故影响到8000多家居民用户、100多家餐饮用户及20余家锅炉用户。

以天然气管线破裂的原因为例，根据典型燃气事故案例，可总结出天然气管线破裂的事故演化拓扑结构图，如图1所示。本研究重点讨论的是由于管线破裂而导致的功能失效型事故后果，故火灾和爆炸等事故未详细分析。

图1 天然气管线功能失效型事故演化过程拓扑结构

三 天然气管线功能失效型事故风险评估指标体系

1.“压力—状态—响应”（PSR）模型

“压力—状态—响应”模型，即PSR模型，是联合国经济合作与发展组织（OECD）提出的用于研究环境问题的框架体系，也是一种环境与生态评价指标体系确定方法。该模型在自然环境评价、土地质量评价、农业可持续发展评价、水资源承载力评价等领域得到了广泛的应用。

本研究将PSR模型引入地下管线风险评估，着重从“外部行为+管网系统自身状态→系统功能失效后的决策”这一过程来阐述风险的发生、发展与评估。管线系统的“压力”来自于环境因素和人为破坏的因素，地下管线系统的“状态”主要是指地