燃气管道作为城市公共基础设施之一,是一把利大于弊的双刃剑。一方面,燃气的重要性决定了燃气管道是城市现代化发展历程中不可或缺的生命线,另一方面,燃气管道泄漏、火灾、爆炸等事故是城市公共安全的重大威胁。近年来,层出不穷的燃气管道事故更加凸显了定量风险评价的重要性。针对燃气管道定量风险评价过程中基础数据缺少、主观依赖性较强、火灾爆炸事故后果模拟不成熟、燃气管道特点不突出等问题,提出了基于数据统计及情景模拟的燃气管道定量风险评价方法,主要研究内容及成果如下:(1)提出基于失效数据及修正因子的燃气管道失效概率评估方法;分析管道失效数据库的统计数据,建立燃气管道基本失效概率计算模型;构建燃气管道修正因子指标体系,根据各个指标量化的难易程度将修正因子分为定量、半定量及定性三种类型,并用此修正因子指标对基本失效概率进行修正和实时更新;应用结果表明:该方法减少了失效概率评估的主观依赖性,提高了风险评价数据缺少时量化结果的准确性。(2)将燃气管道泄漏状态分为稳态和非稳态两种类型,分析不同孔径的管道气体泄漏速率计算方法,为燃气管道泄漏喷射火及爆炸事故情景模拟奠定基础;建立燃气管道泄漏喷射火情景三维数值计算模型,模拟燃气管道泄漏、扩散、喷射火的全动态过程,将模拟结果与现有的实验结果进行对比分析,二者基本吻合,验证了所建三维模型的精确性;在此基础上,分析不同工况下燃气管道喷射火热辐射影响范围,结果表明:火焰高度及热辐射影响范围与内压、管径、风速及周边障碍分布的关系密切;统计国内外已发生的燃气管道火灾爆炸事故的影响距离,以此作为参考,研究喷射火火焰高度及热辐射影响距离,考虑管道周边环境风速的影响,对ASME B31.8S-2016中的管道事故潜在影响区域半径经验公式进行修正,针对不同的伤害程度,提出了依赖于内压、管径、风速变化的燃气管道喷射火热辐射影响距离公式,该公式的计算结果与三维数值模拟的结果吻合的较好,误差在可接受范围之内。(3)根据美国曼哈顿燃气管道泄漏爆炸事故区域的管道参数、建筑物分布、环境条件等资料,构建该爆炸事故情景的三维数值计算模型,模拟燃气管道泄漏、扩散、爆炸的全动态过程,将模拟结果与事故调查报告中的结果进行对比分析,二者基本吻合,验证了所建三维模型的准确性;在此基础上,分析不同工况下燃气管道爆炸冲击波超压影响范围,结果表明:障碍物对天然气的扩散起着抑制作用,而对爆炸冲击波的传播起着激励作用,爆炸冲击波超压影响范围与管道内压、管径、风速、点火时间及周边障碍物分布的关系密切,但其随机性较大,定量关系难以预测;研究燃气管道泄漏爆炸冲击波超压影响距离,并与喷射火热辐射的影响距离进行对比分析,结果表明:通常情况下,对于燃气管道而言,爆炸冲击波超压的影响距离小于喷射火热辐射的影响距离。(4)提出基于影响距离与危害受体的失效后果货币量化评估方法,结合失效概率评估,采用量化的风险矩阵对燃气管道实施风险分级管控,并以某城镇燃气管线为例,进行工程应用示范,采集相关数据,评估该管线的失效概率与失效后果,构建该燃气管道的风险空间分布图,实现对高后果区、高风险区双高管段的准确识别。