基于探测普查成果的城市地下管线空间净距研究

2022-11-08李江飞严建国周亮常洲

城市勘测 2022年5期

李江飞，严建国，周亮，常洲

(1.南京市城市地下管线数字化管理中心，江苏南京 210098； 2.南京捷鹰数码测绘有限公司，江苏南京 210098)

1 引言

自2019年江苏响水“3.21”特别重大爆炸事故发生以来，安全生产工作再一次上升到新的高度。错综复杂的地下管线作为城市的生命线，承担着运输生产生活信息、保障城市稳定运行的重要功能。改革开放以来，国内城市建设规模和速度逐年增加，地下管网的种类和长度也越来越多、越来越长。据国家住建部中国城市建设《统计年鉴》[1]，2018年我国城市中供水、燃气、供热、排水管网长度已达268万公里。为改善市容市貌，一些大城市实施了地上杆线下地工程。地下管网建设力度进一步加大，城市的安全风险也随之增加。近几年，一些城市甚至是一些特大城市地下管线安全生产事故频发，给城市运行和人民生命财产造成了重大损失[2]。经统计[3]，2019年我国发生地下管线事故488起，其中管线破坏347起，地面塌陷106起，造成死亡90人，受伤108人。地下管线助推城市经济发展与管线事故造成重大经济损失的矛盾愈加凸显，如何加强地下管线安全管理和掌握地下管线安全现状成了当前的关注焦点[4]。

2015年以来，国内各地陆续开展并完成了地下管线探测普查，获得了较为全面的地下管线基本信息，并建立了信息系统，实现了地下管线的信息化管理[5]。依据普查成果，国内大多数城市也开展了地下管线信息动态维护，探索共建共享工作，逐步实现了地下管线信息的应用推广。但是，目前的数据应用主要局限于规划、设计、施工参考，基于数据本身的分析应用较少，如何加强管线信息分析利用，提高经济附加值也成了管线信息管理者当前的难题。

目前对地下管线安全研究大多集中在管线自身的安全上，包括管道老化、腐蚀、外力破坏等，但对地下管网中不同管线之间的相互影响，即管线之间的净距现状分析较少[6]。管线的净距主要起到保护管道自身及周边管线或构筑物的作用，同时还需要满足施工、维修、检查的间距要求[7]。因此确保地下管线的净距符合规范要求对于管线安全具有重要作用。虽然地下管线相关设计规范已经对各网线的空间布局进行了要求，但在实际设计和施工环节中，由于各种原因，经常出现不符合规范要求的地下管网建设行为[8]，给地下管线的安全带来了重大的安全隐患。准确掌握城市地下管线的净距现状情况并针对性地进行管理，是当前城市安全的一项重要内容。

2 地下管线净距分析方法研究

2.1 地下管线净距要求

根据《城市工程管线综合规划规范》(GB 50289-2016)[9](以下简称《管线规划规范》)，地下管线净距包括水平净距和垂直净距，水平净距指沿着道路方向平行敷设的管线外壁之间的距离，垂直净距是指交叉管线外壁最近点之间的距离。《管线规划规范》中表4.1.9和表4.1.14分别对工程管线之间的最小水平净距和工程管线交叉时的最小垂直净距均做了规范，表1、表2节选了部分管线之间最小净距要求，本文分析以此为依据。

表1 管线(部分)之间的最小水平净距(单位/m)

表2 交叉管线(部分)之间的最小垂直净距(单位/m)

2.2 管线净距分析方法

利用GIS软件的空间叠加分析和缓冲区分析开展管线净距分析，首先对管线以其最大净距为半径进行缓冲，以缓冲区进行空间叠加分析，缓冲区内管线则可能为净距不足管线。然后以管线点(包括明显点和隐蔽点)为节点，对缓冲区内管线进行平面相交分析，判断两段管线是平行管线或交叉管线，本文假定两个管线段在水平面无交点则为平行管线，有交点则为交叉管线。对于平行管线，其管线之间的净距在水平面的投影长度为水平净距，对于交叉管线，其在竖向平面的投影为垂直净距，分析流程如图1所示。

图1 城市地下管线净距分析流程

3 基于GIS的地下管线净距实例分析

3.1 某城市地下管线概况

本文以华东某大城市为例，该市位于长江下游，是华东地区重要的政治、经济中心城市，建成区面积超 800 km2，常住人口约800万人，下辖11个行政区。该市2015年完成了公共区域地下管线普查，2019年完成了非公共区域管线普查，共普查地下管线约16万公里，普查内容包括地下管线的地理空间信息以及基本的属性信息。

3.2 某城市地下管线净距分析结果

按照第2节所述分析方法和理论，利用地下管线数据的空间位置、类别、尺寸等信息，通过GIS的缓冲区分析、空间叠置分析、距离量算等方法，进行某城市地下管线净距分析(如图2所示)，在不考虑管线探测误差时，分析结果如表3所示。

表3 某市地下管线净距分析结果(不考虑探测误差)

图2 管线净距分析示意图

可以看出，该市地下管线净距不足点有 2 403 700个，电力、通信管线的净距不足点占比较大，其中通信管线占总净距不足点的46.5%，电力管线占总净距不足点的32.1%；各类管线的间距不足情况与管线长度成正比关系。经分析和现场验证，电力、通信管线占比较多的原因是此两类管线直埋敷设较多，且由于软管特性，管位随意性较大，所以容易产生与其他管线净距不足情况。

本次净距分析利用的是管线普查探测成果，由于探测存在一定误差以及管线敷设存在一定的随意性，导致首次筛选的管线净距不足点范围较大，数量较多。为使分析结果能够进一步筛查出城市地下管线间距严重不足或存在重大隐患的局部点位，基于前文分析结果，根据当地的地下管线探测规程，在分析中设定更为严苛的空间距离允许值，同时将直埋的通信管线和 350 V以下的电力管线不作为分析对象，进行二次分析，结果如表4、图3所示。

表4 某市地下管线净距二次分析结果

图3 某市地下管线净距分析结果图

从分析结果可以看出，在设定空间距离允许值并将直埋的通信管线和 350 V以下的电力管线不作为分析对象后，净距不足情况由初次分析的 2 403 700个点，减少至 33 274个点，间距不足情况相较第一次分析的结果大大减少。从热力图(图4)来看，间距不足情况主要集中在老旧城区。分析结果也更符合地下管线间距实际情况。