燃气向电力管道扩散的耦合实时风险评估方法、模型及设备与流程

本发明涉及风险评估领域，具体涉及一种燃气向电力管道扩散的耦合实时风险评估方法、模型及设备。

背景技术：

1、城镇燃气运行管网和电力管道是现代城市重要的基础市政设施，是城市重要的生命线，我国城市燃气管网和电力管道十分庞杂，环境风险居高不下。由于早期的设备、施工、技术和管理水平有限，大量设施出现老化、破损等问题，并且由于管理不善、大量工程资料缺失、人员变动大，管网周边覆盖物和建筑物增多，给城市安全带来了极大的风险。

2、由于燃气的易燃易爆特性，一旦燃气管线发生泄漏，可燃气体易扩散至相邻地下空间内积聚，极容易与邻近管道发生耦合事故。当燃气泄漏扩散到相邻的电力管道内，由于电力电缆短路、超负荷、接触不良等原因，可能导致管线异常放电、高温过热等现象，因此在燃料泄漏和电力管道事故耦合作用下电缆通道爆炸的风险相对较高。

3、目前对于燃气管道和电力管道的风险评估较为宽泛，没有具体考虑两者在耦合因素下的风险。现有的燃气管道的风险评估体系将管道划分为若干段，对引起管道失效的因素，如第三方破坏、管道腐蚀、设计和误操作等进行评分，然后结合管道失效后果，将事故概率和后果的严重程度指标进行组合，形成一个相对风险值。这种评估体系仅考虑了事故发生前燃气管道存在的风险因素，而没有考虑到燃气管道泄漏后对邻近电力管道的影响。

4、如cn112633552b公开了一种燃气管线与周边管线耦合隐患识别与风险评估方法与系统，其通过对燃气泄漏、燃气扩散聚集、周边管线的易损性分析、点火可能性、爆炸后果分析、应急能力综合分析，能够实现对燃气管线与周边管线耦合隐患进行辨识，实现了对燃气管线与周边管线的风险进行定性和定量化处理。但是其评估体系仍然仅仅针对燃气管线与周边管线，对于燃气泄漏扩散和电力通道耦合影响因素考虑较少，缺少燃气泄漏类型的判断、扩散过程的影响以及电力管道内燃气扩散风险的判断。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于如何在多种因素耦合作用下，对燃气泄漏扩散和电力通道耦合的风险进行实时评估，以预防火灾爆炸事故的发生，保证城市及居民的安全。

2、为解决上述问题，本发明提供一种燃气向电力管道扩散的耦合实时风险评估方法，包括以下步骤：

3、s1：根据城市的燃气管道和电力管道的地下管网图，进行管段划分，获得各个划分单元；

4、s2：根据各个单元内的燃气通道的实时监测数据判断燃气泄漏类型t，结合燃气泄漏的时间t，获得不同的扩散边界危险性p(t，t)，并计算不同土壤的土壤渗透性ks、不同路面类型的路面修正因子rroad；

5、s3：判断燃气管道和电力管道的耦合方式，并获取燃气管道和电力管道耦合风险影响因子r(d,h)，其中c为常数，d为燃气管道和电力管道的水平距离，即耦合间距，h为燃气管道的埋深，λ用来控制耦合间距与埋深对风险的影响；

6、s4：获得燃气管道和电力管道耦合的定量化风险r，r＝p(t,t)·ks·rroad·r(d,h)，并对r进行归一化；

7、s5：对各个单元进行电力管道实时监测，针对不同的电力管道敷设方式，设定不同的修正系数s，计算在不同的电力管道敷设方式下的燃气聚集的横截面面积am，电力管道传感器监测并计算燃气扩散的速度，并判断电力管道的封堵类型，包括封堵状态和无封堵状态，获取封堵修正因子l；计算燃气扩散到危险浓度的最大距离db，其中为燃气的平均扩散速度，t为燃气泄漏的时间，φ为环境修正因子；

8、s6：获得电力管道的定量化风险rd，rd＝db·am·s·l，并对rd进行归一化。

9、优选的，步骤s2中，所述判断燃气泄漏类型的过程为：选取监测点，计算该点的燃气浓度变化速率vn，定义体积修正系数其中v0为标准井体积，v为实际燃气井体积，对vn进行校正：vn修正＝k1·vn，定义变化速率阈值α和β；比较vn修正与变化速率阈值α和β，若vn修正≤α，此时燃气泄漏类型t为小孔泄漏，若α<vn修正≤β，此时燃气泄漏类型t为大孔泄漏，若vn修正>β，此时燃气泄漏类型t为断裂泄漏。

10、本发明通过体积修正系数对燃气浓度变化速率进行校正，可以消除体积对浓度变化速率的影响，使不同体积的燃气井监测结果具有可比性。

11、优选的，所述的扩散边界危险性其中χ、ε、γ为调节参数，qsmall、qlarge、qrupture分别为小孔泄漏、大孔泄漏和断裂泄漏的燃气泄漏量。

12、本发明通过判断燃气泄漏类型，针对性地获得不同燃气泄漏类型的扩散边界危险性，并通过计算，获得不同土壤的土壤渗透性和不同路面类型的路面修正因子，能够更准确地进行燃气管道和电力管道耦合的定量化风险评估。

13、优选的，步骤s2中，所述的土壤渗透性其中d10为有效粒径，ψ为水容重，μ为流体动力粘滞系数，e为土壤孔隙比，n为常数；所述的路面修正因子其中khard>1。

14、优选的，步骤s3中，所述的燃气管道和电力管道的耦合方式包括平行耦合方式和交叉耦合方式。

15、优选的，步骤s5中，所述的电力管道的敷设方式包括直埋方式、套管方式和电力沟方式，直埋方式对应的修正系数为sdirect，套管方式对应的修正系数为scasing，电力沟方式对应的修正系数为strench。

16、优选的，在套管方式下，燃气聚集的横截面面积acasing＝n·πr2，其中n为套管内管道的数量，r为套管管道的半径；在电力沟方式下，燃气聚集的横截面面积atrench＝w·h，其中w为电力沟的宽度，h为电力沟的高度。

17、优选的，所步骤s5中，所述的封堵修正因子其中lblocked>1，lunblocked<1。

18、与上述方法对应的，本发明还提供一种燃气向电力管道扩散的耦合实时风险评估模型，包括以下模块：

19、划分单元模块：用于根据城市的燃气管道和电力管道的地下管网图，进行管段划分，获得各个划分单元；

20、获取扩散边界危险性模块：用于根据各个单元内的燃气通道的实时监测数据判断燃气泄漏类型t，结合燃气泄漏的时间t，获得不同的扩散边界危险性p(t，t)，并计算不同土壤的土壤渗透性ks、不同路面类型的路面修正因子rroad；

21、计算耦合风险影响因子模块：用于判断燃气管道和电力管道的耦合方式，并获取燃气管道和电力管道耦合风险影响因子r(d,h)，其中c为常数，d为燃气管道和电力管道的水平距离，即耦合间距，h为燃气管道的埋深，λ用来控制耦合间距与埋深对风险的影响；

22、获取耦合风险模块：用于获得燃气管道和电力管道耦合的定量化实时风险r，r＝p(t,t)·ks·rroad·r(d,h)，并对r进行归一化；

23、电力管道监测模块：用于对各个单元进行电力管道实时监测，针对不同的电力管道敷设方式，设定不同的修正系数s，计算在不同的电力管道敷设方式下的燃气聚集的横截面面积am，根据实时监测数据计算燃气扩散的速度，并判断电力管道的封堵类型，包括封堵状态和无封堵状态，获取封堵修正因子l；计算燃气扩散到危险浓度的最大距离db，其中为燃气的平均扩散速度，t为燃气泄漏的时间，φ为环境修正因子；

24、获取电力管道风险模块：用于获得电力管道的定量化实时风险rd，rd＝db·am·s·l，并对rd进行归一化。

25、本发明还提供一种终端设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于调用并运行所述存储器中存储的计算机程序，执行如上述的燃气向电力管道扩散的耦合实时风险评估方法。

26、相较于现有技术，本发明的有益效果在于：

27、(1)通过体积修正系数对燃气浓度变化速率进行校正，能够更准确的区分不同的泄漏类型，进而能得到不同燃气泄漏类型的扩散边界危险性，并且通过分析不同土壤类型、路面类型等因素对燃气扩散的影响，能够更全面、更准确的进行燃气管道和电力管道耦合的定量化风险评估；

28、(2)基于检测数据实时评估燃气扩散过程中的燃气泄漏和电力管道耦合风险，实现了动态实时评估风险，使得评估结果能够及时地反映当前的风险情况，有效提高了管道安全管理的效率，能够有效预防事故的发生，保证居民和财产的安全；

29、(3)通过计算电力管道的定量化风险，能够对电力管道内燃气扩散的风险进行评估，配合监测设备，可以预测燃气向电力管道扩散聚集的情况，可为事故的排查、预警和处理提供依据。