摘　要：針對(duì)城市高壓燃?xì)夤芫€的安全風(fēng)險(xiǎn)，利用定量評(píng)估方法對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析。建立了由管網(wǎng)脆弱性指標(biāo)、事故誘因指標(biāo)、事故后果指標(biāo)以及各指標(biāo)的權(quán)重共同組成的定量評(píng)估指標(biāo)體系。基于該定量評(píng)估指標(biāo)體系，對(duì)烏魯木齊市50余條高壓燃?xì)夤芫€進(jìn)行了定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，為城市燃?xì)夤芫W(wǎng)安全管理提供數(shù)據(jù)支持，為建立預(yù)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)和防災(zāi)減災(zāi)機(jī)制提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：燃?xì)夤芫W(wǎng)　埋地管道　風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

The Research on Risk Assessment of High Pressure Gas Pipeline Network in Urumq i，Xinjiang，China

Abstract：In recent years，as the project of changing fuel from coal to natural gas progress in Urumqi of China，a large number of high-pressure gas pipelines enter into the center city，bring huge risk to city public safety．In order to qllanlitatively assess the risk of gaS pipelines，the quantitative evahmtion index system，which includes inherent risk index，eauskllion index，consequence index and the weight of each index．Based on the qnanlitative evaluation index system，more Ihan 50 high pressure gas pipelines were condueled quantitaliw，risk assessment in Urumqi．The assessnleut results can provide data support for the managemenl of city gas pipeline network，and also can provide basis for establishing tbreeasting systems and mechanism of disaster prevention and mitigation．

Keywords：Gas pipeline  Buried pipeline  Risk assessnlent

烏魯木齊市天然氣管道自1991年起步，經(jīng)過(guò)近20余年的工程建設(shè)，烏魯木齊的天然氣傳輸和分配管道約3908.46km，其中高壓管道的67.94km，次高壓管道191.53km，低壓管道3589km。2013年天然氣用戶累計(jì)達(dá)到105.5萬(wàn)戶，燃?xì)馄占奥室堰_(dá)99％以上，全年天然氣供應(yīng)總量為23.13億m³。近年來(lái)，隨著烏魯木齊市“煤改氣”工程的推進(jìn)，大量高壓燃?xì)夤芫€進(jìn)入城市中心區(qū)，城市燃?xì)夤艿篱L(zhǎng)度日益增長(zhǎng)，城市燃?xì)夤艿老到y(tǒng)的安全問(wèn)題也日益嚴(yán)峻，給城市公共安全帶來(lái)巨大風(fēng)險(xiǎn)。

隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)張和舊城區(qū)的改造，烏魯木齊市燃?xì)夤芫W(wǎng)很多已經(jīng)運(yùn)行了12年～20年，進(jìn)入事故高發(fā)階段，加之自然環(huán)境的變化和人為因素的影響，使天然氣管道腐蝕、泄漏、破裂事故時(shí)有發(fā)生。本文針對(duì)烏魯木齊市燃?xì)夤芫W(wǎng)現(xiàn)狀，采用模糊綜合評(píng)判法對(duì)烏魯木齊燃?xì)夤芫W(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)及評(píng)估進(jìn)行研究，試圖給出一個(gè)合理的管道分段，然后對(duì)小同類管段針對(duì)其完好性和風(fēng)險(xiǎn)值排序。

1　研究方法

1．1　風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)

在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際對(duì)影響因素進(jìn)行分析，構(gòu)建符合實(shí)際的燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析指標(biāo)體系，本文所建立的指標(biāo)體系由管網(wǎng)脆弱性指標(biāo)、事故誘因指標(biāo)和事故后果指標(biāo)組成^[6]。根據(jù)城市天然氣管網(wǎng)模糊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)流程，對(duì)城市天然氣管網(wǎng)失效因素的可能性進(jìn)行了模糊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)^[7]。首先，收集管道設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、操作、介質(zhì)、泄漏、缺陷、土壤、地理、人口、人文、社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)情況等相關(guān)資料。其次，對(duì)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)進(jìn)行了系統(tǒng)、全面、定性地分析，將整個(gè)管網(wǎng)劃分為若干單元。最后，按照風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)步驟進(jìn)行模糊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，得到管段失效后果嚴(yán)重程度的評(píng)判以及各指標(biāo)的權(quán)重共間組成。

每一段管網(wǎng)劃分待評(píng)價(jià)管段的因素集(A)得到：

A={A1，A2，A3}　　　    (1)

式中A1—管網(wǎng)脆弱。陀指標(biāo)；A2—事故誘因指標(biāo)；A3—事故后果指標(biāo)。

對(duì)式(1)中3大類影響因素再細(xì)分，得到笫i類影響因素子集的第j個(gè)因素(Aij，i=1，2，3，4；j=1，2，…，n)。顯然依次劃分，不同的i可以有不同的n。將第ij類影響因素繼續(xù)再分下一階，得到Aijk，這樣就可以建立起總的因素體系及其表達(dá)方式。

城市管網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)因素間權(quán)重的選擇，參考國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)^{[6]，[8]}，各指標(biāo)權(quán)重分配見(jiàn)表1。

1．2　風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算方法

管網(wǎng)脆弱性指標(biāo)計(jì)算方法：

A111＝Q111*V111，A112=Q112*V112　　　    (2)

同理，得出A121、A122、A123、A124。

A11=A111+A112．A12=A121+A122+A123+A124，A1=A11+A12       (3)

同理可計(jì)算事故誘因指標(biāo)A2值；

事故后果指標(biāo)A3值計(jì)算方法：

A311=Q311*V311，A312=Q312*V312           (4)

A31=A311+A312；A32=A321+A322+A323        (5)

A3=A31*A32         (6)

P=A3*A2*A1         (7)

P—風(fēng)險(xiǎn)值，A1、A2、A3權(quán)重均為1。

2　城市燃?xì)廨斘骷合到y(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析

2．1　城市燃?xì)夤芫W(wǎng)特征

烏魯木齊城市燃?xì)夤芫W(wǎng)經(jīng)過(guò)十幾年的規(guī)劃、改造、建設(shè)，形成了現(xiàn)在的燃?xì)饩W(wǎng)絡(luò)(圖1)，烏魯術(shù)齊市天然氣覆蓋區(qū)域逐漸從以天、沙、新、水、米東5個(gè)主城區(qū)為主，延伸至頭屯河區(qū)、達(dá)坂城等城郊區(qū)域，已全面實(shí)現(xiàn)氣化目標(biāo)，成為首個(gè)率先實(shí)現(xiàn)全面“氣化”的省會(huì)城市。

根據(jù)燃?xì)夤芫€的管徑和壓力級(jí)制為分段主因素，烏魯木齊城市燃?xì)飧邏汉痛胃邏汗芫€總長(zhǎng)度182834.23m，其中高壓4.0MPa管線2條共13818.14m，占2.4％；高壓2.5MPa管線22條共54793.95m，占26.5％；次高壓1.6MPa管線59條共114222.14m，占71.1％。管道的壁厚在5cm～11.9cm之間，其中9.5cm最多，占56.6％，其次是11.9cm，占18.1％，絕緣方式有聚乙烯防腐、加強(qiáng)級(jí)防腐和3PE防腐，分別占4.8％、3.6％和91.6％。管道的材質(zhì)有?？p鋼管、L485級(jí)鋼和360級(jí)鋼，分別占16.9％、1.2％和81.9％。管徑在100cm～700cm之間，其中500cm管徑最多，占43.4％，300cm占14.5％，700cm占13.3％。漕深在1.1m～2.115m之間，以1.1m最多，占33.7％，其次是1.915m，占16.9％。總體來(lái)看，烏魯木齊燃?xì)夤芫W(wǎng)己經(jīng)開(kāi)始大規(guī)模逐步取代原有的人工煤氣，大面積改造原有的球墨鑄鐵管網(wǎng)，用鋼管替代，輸送壓力逐步提高，保證了天然氣供應(yīng)安全穩(wěn)定。

2．2　城市燃?xì)夤芫W(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，計(jì)算出烏魯木齊市57條滅然氣管道的風(fēng)險(xiǎn)值(表2)。由表2可知，管網(wǎng)脆弱性指標(biāo)以1號(hào)管線最大，為4.84，其次是51號(hào)管線，為4.70，主要是因?yàn)楣芫€管輸氣體壓力大，管線使用年限較長(zhǎng)，19號(hào)管線管輸氣體壓力小，最小埋深大管網(wǎng)脆弱性指標(biāo)最小，為2.23。事故誘因指標(biāo)以57號(hào)管線最大，為6.32，其次是51號(hào)管線，為6.22，主要是因?yàn)榻ㄖ┕?、地面活?dòng)情況和供水、排水沒(méi)施建設(shè)活動(dòng)較頻繁，15號(hào)管線位于郊區(qū)，外界干擾少，事故誘因指標(biāo)最小，為2.63。事故后果指標(biāo)以3，號(hào)管線最大，為14.32，其次是38號(hào)管線，為13.33，主要是因?yàn)槿細(xì)夤芫W(wǎng)位于居住區(qū)、商業(yè)區(qū)內(nèi)，人口密度和財(cái)產(chǎn)密度較高，泄漏危害嚴(yán)重；41號(hào)管線位于人煙稀少地區(qū)，事故后果指標(biāo)最小，為0.94。全部管網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)平均值為112，1條天然氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值大于300，說(shuō)明有較高的風(fēng)險(xiǎn)；2條天然氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值在200～300之間，說(shuō)明風(fēng)險(xiǎn)一般；54條天然氣管道風(fēng)險(xiǎn)值小于200，說(shuō)明相對(duì)安全。綜合以上，由于管道周圍運(yùn)行環(huán)境不同，其風(fēng)險(xiǎn)也是不一樣的，51號(hào)管段的脆弱性指標(biāo)、事故誘因指標(biāo)和事故后果指標(biāo)較大，知此管段的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高。

2．3　評(píng)價(jià)結(jié)果分析

烏魯木齊燃?xì)夤芫W(wǎng)一般與城市道路平行埋設(shè)在城市道路下，管道多采取直埋方式，管道使用年限以2年居多，占56.1％，其次是6年，占15.8％，大于10年的占7.0％。根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)饧夹g(shù)規(guī)范》GB50494—2009規(guī)定，燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)使用年限不應(yīng)小730年，說(shuō)明烏魯木齊市高壓燃?xì)夤芫W(wǎng)較年輕。烏魯木齊燃?xì)夤艿赖牟馁|(zhì)以鋼管為主，雖然鋼管在幾何尺寸、外觀質(zhì)量及力學(xué)性能等方面都很優(yōu)越，但耐腐蝕能力差，防腐等級(jí)要求較高。本市管道的絕緣方式以3PE防腐為主，參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼制管道及儲(chǔ)罐腐蝕與防護(hù)調(diào)查辦法》SY／T0087—95，3PE防腐級(jí)別好，能形成隔絕埋地燃?xì)夤艿琅c外部腐蝕環(huán)境的有效屏障，但也有部分使用聚乙烯防腐一防腐級(jí)別很差，應(yīng)當(dāng)減少聚乙烯防腐的使用，針對(duì)聚乙烯防腐層老化和破損的，應(yīng)當(dāng)盡快敷設(shè)新管道，不留隱患。

烏魯木齊的高壓天然氣管道整體安全，主要基于以下原因：首先，烏魯木齊的絕大多數(shù)的高壓天然氣管道2010年之后建造，天然氣管道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和材料規(guī)格較高。其次，烏魯術(shù)齊沒(méi)有潰堤、洪水、滑坡與泥石流、河水沖積和其他地質(zhì)活動(dòng)影響管道外部安全。最后，由于烏魯木齊的人口密度相對(duì)較低，財(cái)產(chǎn)分布不集中，沒(méi)有大范圍管道穿越區(qū)的敏感目標(biāo)，事故后果的嚴(yán)重程度相對(duì)較低。根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》GB50028—2006規(guī)定，城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿劳ㄟ^(guò)的地區(qū)，應(yīng)按沿線建筑物的密集程度劃分為4個(gè)管道地區(qū)等級(jí)，并依據(jù)管道地區(qū)等級(jí)作出相應(yīng)的管道設(shè)計(jì)，應(yīng)保證地下燃?xì)夤艿琅c建筑物、構(gòu)筑物或相鄰管道之間的水平和垂直凈距。

3　結(jié)論

本文在借鑒國(guó)內(nèi)外燃?xì)夤芫W(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法基礎(chǔ)上，根據(jù)烏魯木齊燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)實(shí)際情況，對(duì)該城區(qū)燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行定量的分析，建立了燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)模型，通過(guò)對(duì)管道分段定量分級(jí)，確定管段的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先次序。烏魯木齊高壓燃?xì)夤芫W(wǎng)建設(shè)水平高，管網(wǎng)整體相對(duì)安全。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果值符合烏魯木齊的高壓天然氣管道風(fēng)險(xiǎn)水平，評(píng)估結(jié)果可以為城市天然氣管道網(wǎng)絡(luò)的管理和建立預(yù)測(cè)系統(tǒng)和防災(zāi)減災(zāi)機(jī)制提供數(shù)據(jù)支持。

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本文作者：白元　陳勇　賴小林

作者單位：新疆維吾爾自治區(qū)安全科學(xué)技術(shù)研究院