城市老旧地下管网风险评估与更新改造策略分析

城市地下空间承载着庞大的市政管网系统，其运行状态直接关系到城市的生命线工程。在多数城市快速扩张的背景下，早期建设的地下管网已普遍超期服役，面临结构退化、功能衰减及维护难度增加等问题。尤其在老城区、核心城区等高密度区域，地下管网问题更为突出，不仅存在系统复杂、资料缺失等现象，还容易在突发事件中暴露出应急能力薄弱的短板。近年来，多地因老旧管网破裂导致城市道路塌陷、燃气爆炸或污水外溢事件频发，引起了社会广泛关注和管理层高度重视。这一现状促使城市管理者从单一抢修向全面评估、系统更新的思路转变，亟需建立科学的风险预警与改造更新机制，实现地下基础设施从“隐蔽病灶”到“主动治理”的转变。

一、城市老旧地下管网的现状与主要风险类型

（一）老旧地下管网的定义与分类

老旧地下管网通常是指建设年代较早、服役年限较长、已经出现功能衰退或运行隐患的城市地下管道系统。这类管网由于长期运行，常面临结构老化、密封性能下降和运行故障频发等问题。根据其功能类型，可分为供水、排水、燃气、热力、电力和通信等六大类管网。不同系统在铺设深度、运行压力、材料类型等方面存在差异，因此老化方式与风险表现也有所不同。例如，供水系统常采用球墨铸铁或钢管，易因腐蚀而发生穿孔；排水系统多使用混凝土或塑料材质，容易出现结构断裂或接口脱落现象。这些问题如不及时处理，将对城市运行造成潜在安全隐患和服务中断。

（二）老旧管网面临的主要问题

当前城市老旧管网普遍存在材质老化、设计滞后、布局混乱及维护缺失等问题。材质方面，灰口铸铁、石棉水泥等早期材料耐腐蚀性差，连接处易变形错位，形成潜在渗漏风险。设计标准方面，许多管网尚按过去 10 年一遇降雨强度设计，无法满足如今极端气候带来的压力，尤以雨水排放系统为甚。在布设管理方面，因历史资料缺失、竣工档案不完善，导致后期施工频繁破坏现有设施，空间利用效率低，地下系统交叉干扰严重。此外，运行维护模式滞后仍为普遍难题，许多城市缺乏专业化管网巡检机制，仅依赖被动抢修处理，监测设备缺乏，难以实现有效的风险预警和预防控制。

（三）老旧管网引发的典型风险

老旧地下管网已成为城市运行安全的重要隐患，风险主要表现为四类。一是安全事故频发，特别是在燃气管道系统中，接口松动、压力异常等问题易导致燃气泄漏甚至爆炸，如2021 年十堰爆炸事件即为典型。二是排水不畅引发城市内涝，管径过小、接口错接、淤积严重等问题使得排水系统在暴雨期间瘫痪，广州、郑州等地均有大面积积水案例。三是引发地面塌陷，给水或污水管道长期渗漏造成土体流失，形成地下空洞，最终导致地面突然塌陷，严重危及道路、建筑与人员安全。四是影响应急响应与城市规划，地下信息不清使管线定位困难，常因误挖导致二次事故，阻碍工程实施效率，并干扰灾害应急处置的快速反应能力。

二、老旧地下管网的风险评估体系构建

（一）风险评估的基本原则与流程

对老旧地下管网开展科学有效的风险评估，是实现资源精准配置和更新决策优化的前提。该评估应遵循系统性、科学性、可操作性三大基本原则。系统性要求评估对象涵盖不同类型管网系统及其运行环境，避免单一视角导致决策偏差；科学性要求指标设置有数据支撑、评估过程具有逻辑严密性；可操作性则强调方法实用、结果可量化且便于指导工程实践。具体评估流程一般包括三个阶段：第一阶段为风险识别，通过调取历年事故数据库、分析日常运维台账、结合 CCTV 内窥检测及声纳扫描等现代检测手段，识别潜在结构缺陷与运行隐患；第二阶段为风险分析，借助模型模拟、专家打分等方式，评估每种风险事件的发生概率（P）与后果影响（C），形成 P×C 的风险值计算；第三阶段为风险评价，常采用五分制、风险矩阵等方法进行等级划分，并生成风险分布图，对不同区域和系统设定相应的维护与改造优先级，有效支撑投资决策与工程安排。

（二）评估指标体系构建

为了使风险评估具有客观性与全面性，构建一个结构合理、数据支撑充分的指标体系至关重要 [1]。该指标体系一般可归为四大类：结构状况类指标，包括管道破损率（如裂缝、脱节、断裂）、接口错位数量、内壁腐蚀深度 .mm ）、累计沉降量（mm）等，主要通过现场检测数据获取；运行历史类指标，包括单位长度年平均维修频次、漏损率（L/km·d）、爆管记录、停运时长等；环境敏感性类指标则考虑管道所处区域的周边功能特征，例如人口密度、交通等级、周边是否存在医院、学校、地铁站等重点目标区；社会经济影响类指标则量化管网失效后可能造成的经济损失、服务中断人口数量、修复时间及二次灾害风险等。上述指标既包含静态属性也涵盖动态特征，应采用地理信息系统（GIS）、建筑信息模型（BIM）与数据库管理技术整合呈现，为后续评估建模提供多维度支撑。

（三）评估方法的选取与应用

评估方法的选择应基于数据可得性、管网复杂程度及管理能力等因素综合判断。AHP-模糊综合评判法是一种适用于复杂系统的多指标决策方法，先通过层次分析法确定各指标权重，再结合模糊数学理论进行模糊集隶属度的评判，适用于需要兼顾专家主观判断与数据客观分析的场景；灰色关联分析法则通过比较待评对象与理想状态之间的灰色关联系数，建立风险排序，适用于信息不完全或历史数据缺乏的区域；加权评分法结构简单、计算快速，适用于中小城市或快速筛查阶段。近年来，随着智慧城市建设的发展，基于物联网与大数据的智能化评估技术已被广泛应用。通过在关键节点部署压力传感器、流量计、气体探测器等设备，结合 SCADA（监控与数据采集系统）实现实时数据采集，再借助 AI 模型进行趋势预测与故障预警，使风险评估从周期性静态检测向实时动态监测升级，显著提升了系统的感知能力与响应效率。

（四）典型案例分析

某城市在一次地下排水管网评估项目中，对全区约 68.5 公里的排水管道系统进行了全面普查。该项目采用了 CCTV 机器人内窥检测、高精度三维激光扫描、管道声纳测绘及数据建模等多种先进技术手段。检测结果显示，约 32% 的管道存在中度至重度结构性缺陷，常见问题包括接口开裂、内衬脱落和腐蚀穿孔等。项目团队依托 BIM 平台构建了三维地下设施模型，并结合多维度指标体系开展风险打分，采用“红- 橙- 黄- 绿”四级颜色编码对管道风险等级进行可视化标识，直观反映管网健康状况。在此基础上，项目根据城市发展规划与道路施工安排，优先制定高风险区域的更新改造计划，分年度、分阶段组织实施。通过精准识别重点管段，有效避免了全覆盖式改造导致的资源浪费，改造投资节约比例达 60% 左右，显著提升了工程效率和资金使用效益，体现了智能化地下管网治理的实践价值。

三、老旧地下管网的更新改造策略分析

（一）改造优先级判定策略

在资源有限、管网普遍老化的背景下，合理判定改造优先级是更新工程的关键环节。为确保有限资金用于最具风险或社会影响的部位，建议优先考虑风险等级高、事故发生概率大、服务人群密集、经济影响较大的区域 [2]。典型优先改造对象包括：轨道交通站点周边的供排水系统、老旧小区集中分布区的燃气与热力管道，以及大型医院、学校、重要政府办公区周边的综合管线。这些区域一旦出现故障，将直接影响公共安全和城市运行秩序，甚至引发次生灾害。与此同时，更新改造应与城市总体规划及在建市政工程深度协同，主动对接道路翻修、棚改工程、综合管廊建设与海绵城市建设计划，实现“同规划、同设计、同施工”，提高统筹效率。此外，引入生命周期成本（Life Cycle Cost, LCC）模型对不同更新方案进行技术经济性评估，综合考虑施工成本、后期维护费用、事故风险降低价值、使用年限等多重因素，有助于确定最具性价比的投资方向，从而优化资金配置效率，实现管网系统整体效益最大化。

（二）更新改造技术路线

针对不同材质、损伤程度与运行功能的地下管网，更新改造可选择“开挖更换”或“非开挖修复”两类技术路径。开挖更换法适用于管道埋深小、结构破坏严重或需同步迁改的区域，虽然工程周期较长、对交通影响较大，但改造彻底，特别适用于管径较大的主干管或已无修复价值的老旧材质管道。相较之下，非开挖修复技术因其“少扰动、高效率”的特点，在近年得到广泛推广 [3]。其中，CIPP（Cured-in-Place Pipe）固化内衬技术通过将浸渍树脂的软管插入原有管道内，并借助热水、蒸汽或紫外光加热固化，形成强度可达 25\~50 MPa 的新型内衬，常用于排水、雨水及部分中压燃气管道修复；螺旋缠绕法主要适用于DN800 以上的大型管道结构修复，通过现场塑料板螺旋缠绕方式快速形成新管结构，具有良好抗腐蚀性；而喷涂内衬技术（如聚脲、环氧树脂喷涂）则更适合局部漏水点、接缝脱落或内壁剥蚀的快速修复。建议在改造过程中同步安装物联网传感器设备，如内置式压力传感器、温度 / 流速监测仪、智能阀门与数据传输节点，实现对改造后管网的状态实时感知和远程运维，推动地下管网向“智慧基础设施”转型。

（三）工程管理与政策支持机制

更新工程涉及管网规划、道路管理、交通疏解、市政公用、应急管理等多个部门，必须依托强有力的协调机制 [4]。建议设立城市地下空间协调委员会或专项“管网更新指挥部”，整合住建、交通、水务、电力、燃气、通信等单位的数据与审批流程，建立统一的信息共享平台，通过 GIS+BIM 技术实现管网空间信息、建设计划与风险分布的集成管理。同时，应推动《城市地下管线综合管理办法》在地方层面细化实施，定期开展管网普查并纳入城市发展年度绩效考核。在资金支持方面，可通过公私合营模式引导社会资本参与大型更新项目，提升建设效率与资金弹性；同时设立地下管网专项更新基金，用于对城市老旧管网普查、预警系统建设、技术研发等环节进行财政补贴。必要时，财政可通过专项债券、城投平台或绿色融资方式筹集长期资本，确保改造任务的连续性和可持续性。

（四）长效机制建设建议

建立系统、可持续的地下管网治理机制，是从根本上减少事故发生、提升城市韧性的核心路径。首先，应全面推行“全生命周期管理”理念，从项目立项、规划设计、施工验收、运行监测、评估诊断到最终报废全流程构建数字化档案，利用 BIM 模型和数据库同步更新管网“电子病历”。其次，建议国家或行业主管部门尽快出台《城市地下管网健康评估等级标准》，将管网健康状态划分为 A\~D 等级，并明确对应的监测频次、更新周期及责任主体，推动风险评估制度化、常态化 [5]。再次，应充分调动社会力量参与治理，建设涵盖市民上报、热线响应、APP 拍照定位等功能的一体化公众参与平台，提高信息发现效率和反馈及时性。最后，加强人才支撑与技术储备，鼓励政产学研协作，设立地下工程与非开挖修复方向的专项研究课题，引导高校与企业合作开发新型复合材料、智能检测装备和管网修复机器人，推动行业核心技术国产化、工程模式标准化、管理机制智慧化。

总结：城市老旧地下管网作为城市运行的重要基础设施，其结构老化、运行失效和维护缺失已成为制约城市安全与发展效率的关键隐患。本文围绕老旧管网的风险特征，建立了多维度评估指标体系，并梳理了评估方法的适用条件与技术路径，在此基础上提出了科学的更新改造优先级策略和多样化技术方案。同时，通过工程管理机制与政策支持的协同推进，强调了信息化平台建设与长效管理机制的重要性。整体而言，系统性的风险评估与精细化的改造实施，是提升城市基础设施韧性、保障居民正常生活与城市平稳运行的必要手段。

参考文献：

[1] 汪艳 , 刘明芳 , 陈明辉 . 基于 BIM 与 AI 技术的地下三维管网构建与应用探索系统 [J].天津科技 ,2024,51(09):26-29.

[2] 王冰洁 , 吴帅 , 梁超 . 地下管网更新改造，如何筑牢城市“生命线”[N]. 青岛日报 ,2024-08-26(003).

[3] 王 欢 . 老 旧 城 区 地 下 管 网 系 统 改 造 升 级 施 工 技 术 研 究 [J]. 全 面 腐 蚀 控制 ,2024,38(09):126-130.

[4] 王冰洁 , 吴帅 , 梁超 . 地下管网更新改造，如何筑牢城市“生命线”[N]. 青岛日报 ,2024-08-26(003).

[5] 曹佃龙 . 二三维一体化城市地下管网系统设计与实现 [J]. 测绘与空间地理信息 ,2024,47(S1):68-70.