当前我国城镇化处于加速发展阶段,城市公共安全问题日益凸显,近年来城镇路面气体燃烧爆炸事故(包括第三方施工破坏中低压燃气管线导致的喷射火和窨井内集聚的泄漏燃气或沼气遇火源发生的爆炸)频繁发生,造成人员伤亡、财产损失及恶劣的社会影响。为了降低相关事故造成的损失,本文重点关注初始条件对事故后果的影响规律和程度,对中低压燃气管线喷射火事故进行了数值模拟研究,对窨井爆炸事故进行了以数值模拟为辅助的全尺寸实验研究。主要研究内容及结论如下。1)概括总结了气体燃烧及爆炸的理论知识,对本文研究的两类事故的主要特点及伤害形式进行了分析,整理了与热辐射和冲击波超压相关的伤害准则。2)根据典型事故案例创建了城镇路面埋地燃气管线泄漏场景,建立模型并划分网格,使用Fluent进行模拟计算,得到了不同泄漏口孔径、不同泄漏口形状、不同管内压力等工况下喷射火的火焰长度、火焰中心面温度分布和临近区域内的热流密度,对比分析后发现此类型喷射火长度可达数十米,火焰最高温度为2000 K左右,最高温度位置的高度不超过火焰长度的30%。在泄漏口面积为19.6 cm~2、管内压力为0.38MPa的情况下,泄漏口为梭子形时的热流密度比泄漏口为圆形时在下风向平均要大15.2%。观测点与泄漏口间水平距离小于10 m的情况下,下风向的热流密度较其它方向更强;随着泄漏口孔径的增大,各观测点处的热流密度越来越大;随着燃气管线内压力的减小,各观测点处的热流密度先减小后增大。3)分析不同工况下喷射火焰长度和周围空间热流密度后,提出了适用于中低压燃气管线喷射火,以火焰长度、人员暴露于热辐射的时间及其与泄漏口间的距离为输入参量的热辐射伤害快速风险评估模型。4)通过理论计算和开展数值模拟(Fluent,AUTODYN)对窨井爆炸进行了研究,发现在窨井内部可燃气体反应相对完全的前提下,冲击波超压峰值随距窨井口中心距离的增大而减小,窨井深度越大,窨井周围环境的冲击波超压峰值越大。5)以甲烷体积分数、点火位置、窨井井盖重量及窨井体积等四个初始控制条件设计了窨井爆炸实验工况,共获得14个工况的有效数据。在本文实验条件下的结果表明:窨井爆炸产生的冲击波超压峰值的最大点并非是距窨井口中心最近的监测点,冲击波超压峰值的最大值多在距窨井口中心1 m到1.5 m的范围内,并分析了呈现此规律的原因;窨井中甲烷体积分数为10%(化学计量比9.5%附近)时爆炸后果最为严重,甲烷体积分数为12%时的爆炸后果比甲烷体积分数为8%时要严重;点火位置离窨井底部越远,爆炸产生的冲击波超压峰值就越小,且减小幅度随着点火位置与窨井底部距离的增大而增大;窨井井盖越重,泄爆压力越大,爆炸后果越严重;基于实验结果针对窨井爆炸事故的风险控制提出了相关建议。6)分析对比了使用模拟和实验手段研究窨井爆炸时各自的优势。模拟手段能够更充分的反映事故后果的严重程度;实验手段能展现冲击波超压峰值随距离变化的特殊规律,将两者结合才能准确的评估事故后果。