海底管道是海上油气田开发的重要组成部分,是油气外输的重要手段。随着海洋经济的迅速发展,海域使用开发活动日益频繁,海底油气管道正迅速增长。海底管道所处环境恶劣,既受到波浪、海流、潮汐、腐蚀等环境作用,容易出现非设计悬空,给管道带来严重的安全隐患;同时又可能面临船锚、平台或船舶掉落物、渔网等撞击拖挂危险,泄漏事故不仅影响正常生产运输,造成巨大的经济财产损失,而且污染环境,引发生态灾难。本文结合国家重点研发计划项目（2016YFC0802305）“临海油气管道和陆上终端设施检验评价与安全保障技术”系统开展海底输气管道泄漏全过程研究,并采用实验与仿真相结合的研究方法,对天然气泄漏风险后果进行评估。考虑在应急救援中可能存在的风险,给出风险等级并提出降低风险的措施,对我国的海洋工程建设具有非常重要的意义。广泛调研国内外近年来海底输气管道泄漏、火灾、爆炸事故,构建海底管道Bow-tie失效模型,探究管道失效的主要原因,为下文研究提供研究方向。构建了海底输气管道泄漏模型,分析输气管道泄漏孔径、管道高程、里程及天然气持液率等关键参数对泄漏速率及管内压力的影响,分析响应时间对泄漏量的影响,得到泄漏速率随控制响应时间的数学模型,结果用于后续扩散研究;对海底输气管道泄漏扩散过程进行深入研究,运用理论分析,物理实验及数值模拟相结合的方法,开展了小尺度水下输气管道泄漏扩散实验,实验结果与经典泄漏公式及数值仿真结果对比,得到适用于海底天然气泄漏扩散的数学模型,使用已验证的数学模型开展实际复杂工况下海底天然气扩散规律研究及天然气扩散至海面燃爆研究;分析了海底输气管道泄漏应急响应过程风险及应急作业可能存在的风险,并使用层次分析法进行风险等级排序,研究结果为风险应急和泄漏后果评估提供判断依据。