随着燃气行业迅速发展以及管网建设速度的加快,燃气供应能力不断增强,城镇燃气管道已经成为国民经济发展的能源大动脉。燃气管道因其输运着易燃易爆气体而必须得到高度重视,近年来发生的重大燃气爆炸事故则更是引起了国家政府以及社会各界的关注。埋地管道由于埋地环境的恶劣性和隐蔽性,相比地上管道泄漏事故多发且不易察觉。目前,埋地燃气管道泄漏扩散研究关于管道埋地环境考虑较少,且侧重于边界条件简单的单一气体流动阶段模拟分析,而燃气泄漏扩散本质上是受真实埋地环境边界约束的多阶段耦合的复杂气体流动过程。此外,管道埋地环境具有多样性且与地域属性联系紧密,对燃气泄漏扩散影响严重。基于以上讨论,开展了考虑管道真实埋地环境的燃气多阶段耦合泄漏扩散危害规律研究。搭建了埋地管道泄漏气体扩散实验平台,研究了各参数变化对甲烷气体在土壤中扩散过程的影响。采用气体渗流实验和环刀割土实验,对埋地管道泄漏气体扩散实验用砂土的土壤特性参数进行了测量和计算。实验结果为后续数值模拟方法的准确性验证和土壤多孔介质域参数设置提供了数据支撑。从流体力学基本方程出发,根据埋地管道泄漏燃气的流动过程,给出了燃气在管道、土壤和大气中流动的多阶段控制方程,为数值模拟研究提供理论基础。针对无法使用实验和数值模拟方法研究的长距离高压燃气管道泄漏大尺度模型,采用理论分析的方法推导建立了管道泄漏率一维简化计算小孔模型、大孔模型和管道模型,并实现了采用孔径比（d D）进行计算模型选择和界定。针对埋地管道泄漏燃气的流动特性以及进入地下临近密闭空间带来的安全隐患,采用瞬态数值模拟方法研究了燃气在土壤中泄漏扩散的流场分布以及穿过土壤进入密闭空间的扩散特性,实现了气-土-气三阶段并存过程分析。采用稳态数值模拟方法研究了燃气泄漏扩散在密闭空间内的浓度分布,建立了埋地燃气管道泄漏密闭空间有害边界计算模型并绘制了有害边界图版,为埋地燃气管道建设工程提供了安全距离设计依据。埋地燃气管道泄漏受埋地环境土壤特性影响泄漏口无临界流分布,泄漏初期泄漏口管道内外压力和速度不稳定,一段时间后达到平衡状态,随后泄漏口下游管道产生逆流现象。针对管道埋地环境中地面条件和土壤特性对燃气泄漏和扩散两个过程的影响,将地面划分为硬化地面、未硬化地面和半硬化地面条件,采用土壤阻力系数、饱和度和孔隙率实现了不同土壤特性的有效表征。采用燃气泄漏率对泄漏过程进行了分析,定义了燃气侵害距离和预警边界对燃气扩散过程进行研究。基于最小二乘法和多元回归理论,建立了考虑真实埋地环境的埋地燃气管道泄漏率直接计算模型以及硬化、未硬化地面条件下的燃气侵害距离和预警边界计算模型,形成了燃气泄漏和扩散体系化计算方法,为不同地面和土壤特性条件下埋地燃气管道泄漏危害计算提供了具有一定普适性计算方法。针对未硬化地面条件埋地管道泄漏燃气扩散的土壤-大气耦合过程,考虑了土壤多孔介质对燃气的吸附作用,建立了埋地管道泄漏大气中燃气排放量计算模型。采用用户自定义函数（UDF）实现了大气进风口侧风速随高度的指数型关系定义,对燃气泄漏后穿过土壤进入大气楼宇间空腔第一危险区和第二危险区内的分布特性进行了研究。第一危险区下游是燃气分布的高风险侧,底端是高风险点,第二危险区上游是燃气分布的高风险侧,顶端是高风险点。根据地下影响因素和地上影响因素对危险区内燃气浓度分布的影响,建立了第一危险区高风险侧燃气浓度预测模型,绘制了燃气浓度分布图版,实现了大气中燃气浓度分布量化评估。研究成果为城镇中压埋地燃气管道泄漏危害定量分析和二次爆炸事故减免提供了理论基础和参考依据。同时,对埋地燃气管道流动保障、泄漏事故应急决策、燃气管道设计和检修规范完善具有重要价值和工程实际意义。