摘要：介绍了我国市政公用设施领域现行工程建设标准的现状，揭示了保障市政公用设施安全运行所面临的突出问题，探讨了构建我国市政公用设施安全运行保障管理体系的设想及预期目标。
关键词：市政公用设施；安全运行；标准
Development of Guarantee Standard System for Safe Operation of Municipal Public Facilities
GAO Peng，ZHANG Shu-li
Abstract：The present status of current engineering construction standards in municipal public facility field in China is introduced. The prominent problems faced in guaranteeing safe operation of municipal public facilities are revealed. The idea and expected objective for developing guarantee management
system for safe operation of municipal public facilities in China are discussed.
Key words：municipal public facilities；safe operation；standard
1 概述
市政公用事业是政府公共服务职能的重要组成部分，确保市政公用设施安全运行和正常运转关系到经济社会发展大局，关系到人民群众切身利益。随着城镇化率不断提高，越来越多的人生活在城市；城市现代化水平越高，对市政公用设施依赖性也越强；保证水、气、热管网和电力、通信线路等城市生命线的安全运行是城市安全管理的重要内容。
近年来，我国城乡建设快速发展，但自然灾害屡有发生，在不同程度上使当地市政公用设施受损。因此，确保市政公用设施安全运行，切实提高其防灾抗灾能力，是我们面临的突出任务之一，已迫在眉睫。
2007年，我国颁布实施了《中华人民共和国突发事件应对法》，对突发事件的预防、监测、预警、应急处置、救援、恢复与重建等做出了明确规定。2008年，《市政公用设施抗灾设防管理规定》发布，该规定对市政公用设施从初期规划、设计、建设，到后期运营、维护管理、应急处置等提出了具体要求。还提出，要做好市政公用设施的抗灾设防工作，首先要制定科学合理的设防标准，并要严格执行；各级建设行政主管部门应根据实际设防要求，制定、修订有关工程建设标准，将市政公用设施的抗灾设防要求和先进、适用、成熟的技术措施纳入工程建设标准。2010年1月，《气象灾害防御条例》获国务院常务会议通过，其中要求：国务院有关部门制定电力、通信等基础设施的工程建设标准，应当考虑气象灾害的影响；
住房和城乡建设部门应当保障供水、供气、供热等市政公用设施的安全运行。
现代市政公用设施运行及管理的复杂性，要求必须对其运行状况进行总体态势识别、综合管理、问题诊断、评估和决策，更要有针对性地统筹部署各专业技术和标准，建立从整体上突显保障市政公用设施安全运行目标诉求的主题标准体系。明确相关技术的研究方向、加快关键技术标准的前期研究和制定，充分发挥标准的引导、约束和技术保障作用，逐步提升我国市政公用设施安全运行管理能力，推动保障城市安全运行长效机制的建立。
2 现状与问题
市政公用设施主要包括城镇给水、排水、道路桥梁、燃气、供热、市容环境卫生和园林绿化等，此类工程大多投资高、技术难度大、危险程度高。随着我国人口增长、城市化进程加快和经济持续快速发展，市政公用设施建设和技术进步都有了前所未有的发展，一批相应的工程建设标准也相继颁布实施，特别是原建设部于2002年发布的《工程建设标准体系(城乡规划、城镇建设、房屋建筑部分)》对相关标准的制定发挥了积极推动作用，目前已形成了基本适合我国市政公用设施发展需要的标准体系和基本覆盖市政公用设施建设领域的国家标准和行业标准(详见表1)。
表1 市政公用设施领域工程建设标准统计 项
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专业
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现行国家标准
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现行行业标准
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合计
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城镇给水排水
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20
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16
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36
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城镇燃气
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6
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8
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14
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城镇供热
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1
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8
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9
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城镇道路桥梁
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2
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12
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14
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城镇市容环境卫生
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1
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15
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16
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园林绿化
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1
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6
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7
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合计
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31
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65
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96
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但从技术角度，以往我们更多关注工程的规划和建设，而标准作为城市管理的重要依据，在市政公用设施安全性评价、运行维护环节较为欠缺，难以满足保障城市安全运行的需求。目前，我们面临的突出问题如下。
① 缺乏对保障市政公用设施安全运行技术、标准的统筹部署，难以实现综合管理。
市政公用设施运行的日趋综合性、复杂性和动态性给我们提出了更高的要求。在突破各专业关键技术和构建标准体系时，必须突出各市政公用设施运行的立体结构和互补功能，必须统筹部署各专业学科技术及标准，遵循多方协同联动的原则，充分发挥其系统效应，提升综合管理能力。
② 缺乏对市政公用设施运行过程中有关参数的检测、监控技术，难以实现对灾害事故的有效预警。
要保障市政公用设施的安全运行，首先要把其运行状态刻画清楚，要通过对一系列指标和参数的在线监控，掌握市政公用设施的运行体征，为灾害预警、运行调控、安全评价、维护抢修等提供依据。还需要以市政公用设施的系统监测为基础，建立灾害预警机制，使安全运行管理的关口前移，把握事故处置的主动性，从而达到市政公用设施运行管理的科学性、准确性和实时性。
③ 缺乏对市政公用设施的调度与调控措施，难以实现系统动态管理。
如何利用监测到的数据更好地对系统进行调度与调控也是我们面临的问题，需要通过各种数学模型动态描述城市的运行状态以及未来的状态，完成对系统的调度与调控，以适应外界条件的变化。
④ 缺乏对市政公用设施安全可靠性的分析方法和评价方法，难以实现预测性管理。
除了对系统进行动态管理，还要实现预测性管理。一要基于统计原理获得风险发生的随机性的规律，即灾害事故发展的可能性或概率；二是基于事件动力学机理，获得风险作用的确定性规律，即灾害事故的发生发展概率规划及可能产生的作用类型、作用强度和作用的时间、空间特性；三是基于承灾载体的脆弱性分析和破坏机理，获得风险后果的确定性规律，即市政公用设施的损毁程度；四是基于上述三者进行统筹考虑，获得综合风险评估的结果，给出对现有市政公用设施安全可靠性的定量、定性评价指标和方法，实现预测性管理[1～5]。
⑤ 缺乏对市政公用设施应急抢修、恢复措施的预案，难以应对各种灾害事故。
还应把常态运行和应急抢修、恢复两者综合起来考虑，形成“1+1”的模式。市政公用设施的复杂性使灾害事故的后果更趋严重，要通过制定完备的各种灾害情景的应急预案，实现对市政公用设施运行中重大事故、灾害的综合评判、应对指挥与协调。
3 体系构建设想
以地下管网为例，图1给出了其检测、监测、安全评价和维护管理体系的框图。根据管道定期评价和常态检测的周期，列出该体系的具体流程：管道的服务等级评定→管网需求变化预测→管道的常态检测和可靠性分析→管道安全性评估→分析、选择降低管道失效风险的方案→执行最优的降低管道风险的处理方案→处理方案的成本分析评估和质量评估→制定管道的定期评价和定期常态检测计划，以及管网系统的早期灾害预警系统要求等，并且列出了流程中各个部分所需要考虑的参数。
① 现有管道信息
现有的管道信息是整个检测、监测、安全评价和维护管理体系的基础数据，为该系统中的管道检测、可靠性分析评价、安全性分析和管道维护的评判提供依据。而与管道相关的参数相当多，不同领域对其参数的要求不同。表2列举了管道的主要信息参数示例，是建立地下管网管理系统，实现常态和非常态安全评价、维修决策、可靠性分析评价、灾害早期预警等工作不可缺少的。
② 管网需求预测
管网的需求预测是通过利用各种影响因素，进行预测风险分析来了解管网的需求趋势和关键参数，并且通过需求管理策略来制定管网的更新或升级计划。表3列举了影响管网需求的相关参数。
③ 管网常态检测、监测参数
管网的常态检测、监测是通过各种手段对管网系统各个设施的状况进行检测、监测。其中，结构状况是最为关键的参数之一，因为大多数管道的流量特征无法反映出管道的结构状态，而管道的结构状况是计算和评估管道剩余可使用年限和管道安全性评估的依据。例如：某管段由于上部荷载的增加而导致地面下降、管道弯曲变形，在这种情况下管道的流量特征几乎无变化，但是管道的结构已经破坏，这样的管道再继续服役2～3年就可能产生严重的管道破裂。所以管网管理部门不仅要了解管网的运行状况，而且要了解到管网的结构状况。
④ 城镇地下管网系统的运行状况评估
城镇地下管网系统的运行状况评估是管道风险评价和灾害预警的基础，评估过程就是对常态运行检测所得到的参数进行分级和分析的过程。评估后的输出结果应该包含两个重要结论，第一是管网系统还可以安全使用的年限，第二则是管网运行状况的评估等级。
城镇地下管网的评估标准应该根据各个不同的管网系统的参数状况给出定量和定性的规定，一般可以对管网系统的各个参数定位5个评分等级：优、良、中、差和非常差。管网的评定等级由各个参数的评分累加并且综合考虑管网系统、管道材料和环境因素，乘以其因素的加权平均值来得到管网最终评定等级。
城镇地下管网最终运行状况可根据其评定的分数分为三个区域：绿色区域、黄色区域和红色区域，一般评定结果落入黄色区域的管道则需要对其进行安全性评估和风险评估；落入红色区域的管道需要对其进行灾害预警处理，并且选用相关的修复和维护方案来降低其风险概率，并使其落入到绿色区域，正常使用。
表2 管道的主要信息参数示例
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参数分类
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参数名称
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备注
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管道基础数据
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管道代码
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这些参数都需要在有关标准中进行对应和统一，以保证管网规划、设计、建设、管理、维护等各环节的质量和安全，实现地下管网的全生命周期管理，保障地下管网安全运行，实现可靠、高效及合理的维护成本。
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管道制造商
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管道生产日期
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管道经纬度
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管道质保年限
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管道上部交通流量
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管道上部路面宽度
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管道结构参数
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管道截面形状
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管材类型
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管道数目
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管道长度
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管道结构参数
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管道跨度
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管道与水平面夹角
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管道周围地质情况
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管道检测口深度
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管道上部覆土厚度
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……
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管道附加参数
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管道维护的历史记录
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管道基础倾度
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管道斜交角度
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……
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管道安全参数
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管道基础的材料
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管道区域地下水信息
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管道的峰值流量
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管道内表面粗糙度
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管道设计流量
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管道坡度
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管道安全设施类型
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管材安全系数
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管道安全跨度
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管道维护维修历史记录
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管道更新类型和时间
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管道维修类型和时间
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……
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⑤ 城镇地下管网的风险评估
城镇地下管网的风险评估也可以称为管网的可靠性分析，其目的是让管网管理部门了解目前城镇地下管网所存在的危险和需要管理的关键因素，并且为制定降低风险策略提供依据。
表3 影响管网需求的相关参数
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能源系统
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管网系统
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道路和交通
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1.GDP增长
2.人口增长
3.燃油、煤和自然资源的价格
4.能源效率
5.转换效率
6.消费爱好
7.市政策略
……
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1.人口增长
2.气候变化
3.全球变暖效应
4.消费爱好
5.使用的能源
……
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1.人口增长
2.交通模式
3.车辆增长
4.交通手段
5.商业区域的变化
……
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城镇地下管网的风险评估应当看作是城镇地下管网管理体系中的一部分，它与管网的服务等级评定、需求预测、管网安全性评估、制定管网的维修计划相互关联，而不应该将其作为单独的一个工作来看待。在管网风险评估的过程中需要考虑到的重要因素有引发管道失效(事故)的原因、管道失效的模型、对风险的分类、管道失效的后果、管道失效的可能性。
4 预期目标
① 对国内市政公用设施各系统的构成、特点、运行现状、薄弱环节、预期灾害类型进行全面调查与深入分析，掌握发达国家市政公用设施应对突发事件的技术措施、相关标准及发展方向。
② 明确突发事件的分类、分级方法，基于城市管理需求和市政公用设施的实现能力，提出相应的设防、保障目标。
③ 明确基于市政公用设施安全可靠性的各影响因素及其权重，给出市政公用设施安全可靠性的定量分析、定性评价的指标体系，实现缺陷诊断和预测性管理。
④ 基于市政公用设施设防、保障目标，明确提高市政公用设施各系统安全可靠性的技术措施及其发展趋势(涉及规划、勘察、设计、施工、监控预警、运行调度、应急抢修等各环节)，提出对其他系统设施(如电力系统、能源供应系统)的保障性需求，建立各系统间协同联动的突发事件应急预案。
⑤ 建立市政公用设施灾后安全可靠性评估体系，提出恢复、重建的技术措施。
⑥ 建立市政公用设施运行安全保障标准体系，按照轻重缓急明确各相关技术和标准的研究方向和阶段性目标。
参考文献：
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(本文作者：高鹏1 张姝丽2 1.住房和城乡建设部标准定额研究所 北京 100835；2.深圳市燃气集团股份有限公司输配分公司 广东深圳 518040)
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