引言

城市高压燃气管网作为城市基础设施的重要组成部分，承担着为城市居民和工业企业输送燃气的重要任务。然而，近年来，极端天气的出现愈发频繁，给城市高压燃气管网带来了诸多潜在威胁。暴雨可能引发洪水，导致管道被淹没、基础冲刷；大风可能吹倒支撑结构，造成管道变形；暴雪可能使管道积雪过重，增加额外负荷。这些极端天气情况一旦引发燃气管网故障，不仅会影响城市的正常燃气供应，还可能带来爆炸、火灾等严重安全事故，危及人民生命财产安全。因此，开展考虑极端天气的城市高压燃气管网布局可靠性设计研究具有重要的现实意义。

一、极端天气对城市高压燃气管网的影响

1.暴雨洪水的影响

暴雨引发的洪水是城市高压燃气管网面临的重大威胁之一。当洪水淹没管道时，会使管道长期处于潮湿环境中，加速管道的腐蚀进程。特别是对于埋地管道，土壤中的水分和腐蚀性物质会与管道表面发生化学反应，削弱管道的强度。洪水的冲刷作用可能导致管道基础的土壤被带走，引起基础沉降。基础沉降会使管道产生不均匀的应力，容易造成管道接口处密封失效，甚至导致管道断裂，引发燃气泄漏事故。

2.大风的影响

大风天气对城市高压燃气管网的影响主要体现在对管道支撑结构和架空管道的破坏上。强风可能吹倒管道的支撑塔架或支架，使管道失去稳定的支撑。一旦支撑结构受损，管道会发生晃动和变形，增加了管道连接处的应力。对于架空管道，大风还可能使管道产生振动，长期的振动会导致管道疲劳，降低管道的使用寿命。大风还可能将一些杂物吹向管道，造成管道表面的划伤，破坏管道的防腐层，进一步加剧管道的腐蚀风险。

3.暴雪的影响

暴雪天气会在管道表面堆积大量积雪，增加管道的额外负荷。如果积雪过重，可能会超过管道的承载能力，导致管道弯曲或断裂。特别是对于跨度较大的架空管道，积雪的影响更为明显。积雪融化时产生的水分会渗入管道的保温层，降低保温效果，增加燃气输送过程中的能量损失。而且，融化的雪水还可能沿着管道流淌，对管道的基础和支撑结构造成侵蚀，影响管网的整体稳定性。

二、城市高压燃气管网可靠性设计的重要性

1.保障燃气供应稳定

可靠的城市高压燃气管网布局设计是保障城市燃气供应稳定的基础。在极端天气条件下，如上述提到的暴雨、大风、暴雪等，若管网布局不合理，很容易出现故障，导致燃气供应中断。而通过科学的可靠性设计，可以优化管网的拓扑结构，增加管网的冗余性和灵活性。当部分管道出现问题时，其他管道能够及时调整供气路径，保证燃气持续供应到用户端，满足城市居民和工业企业的日常用气需求。

2.降低安全事故风险

城市高压燃气管网一旦发生故障，可能引发爆炸、火灾等严重安全事故，对人民生命财产安全造成巨大威胁。可靠性设计通过合理选择管材、加强管道的防护措施等方式，提高管道的抗灾能力。例如，选用具有良好耐腐蚀性和高强度的管材，可以减少管道在极端天气下的损坏概率。设置完善的监测和预警系统，能够及时发现管网中的潜在问题，采取相应的措施进行处理，从而降低安全事故的发生风险。

3.提高城市基础设施的韧性

城市基础设施的韧性是指城市在面临各种灾害和挑战时能够快速恢复正常运行的能力。城市高压燃气管网作为城市基础设施的重要组成部分，其可靠性设计对于提高城市整体的韧性具有重要意义。一个具有高可靠性的燃气管网在极端天气下能够保持相对稳定的运行状态，减少对城市其他系统的影响。即使在遭受一定程度的破坏后，也能够通过快速的修复和调整，迅速恢复供气，保障城市的正常运转。

三、考虑极端天气的城市高压燃气管网布局可靠性设计策略

1.管网拓扑结构优化

在进行城市高压燃气管网布局时，应优化管网的拓扑结构，采用环状管网或多气源供气的方式。环状管网具有较高的可靠性，当某一段管道出现故障时，燃气可以通过其他路径继续输送，不会造成大面积的供气中断。多气源供气则可以增加供气的灵活性和稳定性，在极端天气影响某一气源时，其他气源能够及时补充供气。合理规划管道的走向和布局，避免管道穿越容易发生洪水、滑坡等地质灾害的区域，减少极端天气对管网的影响。

2.管材选择与防护

选择合适的管材是提高燃气管网可靠性的关键。在考虑极端天气的情况下，应优先选用具有良好耐腐蚀性、高强度和抗冲击性能的管材。例如，钢管具有较高的强度，但容易受到腐蚀，因此需要采取有效的防腐措施，如涂层防腐、阴极保护等。对于埋地管道，还可以采用高密度聚乙烯（HDPE）管，它具有良好的耐腐蚀性和柔韧性，能够适应一定程度的基础沉降。在管道的外部设置防护层，如保温层、防水层等，可以减少极端天气对管道的损害。

3.监测与预警系统设置

建立完善的监测与预警系统是保障城市高压燃气管网安全运行的重要手段。通过安装各种传感器，实时监测管道的压力、温度、流量、位移等参数。当监测到参数异常时，系统能够及时发出预警信号，通知相关人员进行处理。利用地理信息系统（GIS）和遥感技术，对管网周边的环境进行实时监测，及时掌握极端天气的动态和可能对管网造成的影响。例如，通过监测降雨量、风速、积雪厚度等信息，提前做好防范措施，降低极端天气对管网的破坏风险。

结语

极端天气对城市高压燃气管网的安全运行构成了严重威胁，开展考虑极端天气的城市高压燃气管网布局可靠性设计迫在眉睫。本文通过分析极端天气如暴雨洪水、大风、暴雪等对燃气管网的影响，阐述了可靠性设计在保障燃气供应稳定、降低安全事故风险和提高城市基础设施韧性等方面的重要性，并提出了管网拓扑结构优化、管材选择与防护、监测与预警系统设置等具体的设计策略。

在实际工程中，应充分考虑当地的气候特点和地理环境，将可靠性设计理念贯穿于城市高压燃气管网的规划、建设和运营全过程。不断加强对极端天气的研究和监测，及时更新和完善管网的设计和防护措施。加强相关部门之间的协作与沟通，提高应急响应能力，确保在极端天气发生时能够迅速采取有效的应对措施。通过这些努力，提高城市高压燃气管网应对极端天气的能力，保障城市燃气供应的安全与稳定，为城市的可持续发展和人民的安居乐业提供坚实的保障。未来，随着科技的不断进步，还应进一步探索更加先进的设计方法和技术手段，不断提升城市高压燃气管网的可靠性和安全性。

参考文献：

[1]翟庆振.济南市高压燃气管网规划探讨[J].中国设备工程,2022,(10):216-218.

[2]黄家阳.城市燃气管网设计优化与智能调度方法研究[J].石化技术,2025,32(07):125-127.