摘要：介紹了城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿赖膸追N安全評(píng)價(jià)方法，采用定性安全評(píng)價(jià)與定量安全評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法，總結(jié)出一套城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿赖陌踩u(píng)價(jià)程序。
關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿溃话踩u(píng)價(jià)；定性評(píng)價(jià)；定量評(píng)價(jià)
Safety Evaluation Methods of City Gas Pipeline
HAN Qing-long，LI Yan-qiang，GA0 Wen-xue，LIU Tong
Abstract：Several safety evaluation methods of city gas pipeline are introduced. A set of safety evaluation procedures of gas network is summarized by combining qualitative evaluation method with quantitative evaluation method.
Key words：city gas pipeline；safety evaluation；qualitative evaluation； quantitative evaluation
1 概述
近年來，我國各城市的天然氣管網(wǎng)建設(shè)飛速發(fā)展，2006年末，我國城市燃?xì)獾臍饣蔬_(dá)79.11%(包括城區(qū)暫住人口)，各類燃?xì)夤艿赖拈L度已達(dá)189491km[1]。
由于燃?xì)夤艿垒斔偷氖且兹家妆镔|(zhì)，如何保證城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿赖陌踩愠蔀樨酱鉀Q的問題。對(duì)城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿肋M(jìn)行安全評(píng)價(jià)，可使燃?xì)夤艿肋\(yùn)營企業(yè)掌握管道狀況，提前了解存在的危險(xiǎn)源，合理分配維護(hù)資金和維護(hù)資源，變盲目被動(dòng)維修為預(yù)知主動(dòng)防護(hù)和維修，最大程度地減少燃?xì)夤艿劳话l(fā)事故造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿腊踩u(píng)價(jià)從技術(shù)方面分析、論證和評(píng)估產(chǎn)生損失和傷害的可能性、影響范圍及嚴(yán)重程度，提出應(yīng)采取的對(duì)策措施。本文就城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿赖陌踩u(píng)價(jià)方法作一系統(tǒng)比較，尋求一種程序簡單、操作容易、客觀全面的安全評(píng)價(jià)方法。
2 燃?xì)夤艿腊踩u(píng)價(jià)方法的分類
目前，城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿腊踩u(píng)價(jià)方法分為定性安全評(píng)價(jià)和定量安全評(píng)價(jià)，近年來，有些學(xué)者贊同分3類，即定性安全評(píng)價(jià)、定量安全評(píng)價(jià)和半定量安全評(píng)價(jià)[2]。
定性安全評(píng)價(jià)主要是借助于對(duì)事物的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)、觀察及對(duì)發(fā)展變化規(guī)律的了解，直觀地對(duì)整個(gè)城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)存在的危險(xiǎn)隱患進(jìn)行定性分析、判斷的一種方法。其評(píng)價(jià)的結(jié)果是定性指標(biāo)，不對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化處理，只用于對(duì)事故發(fā)生的可能性和后果嚴(yán)重程度進(jìn)行相對(duì)比較，評(píng)價(jià)結(jié)果比較直觀，過程較簡單，易理解，便于掌握，但有一定的局限性，即過于依靠評(píng)價(jià)者的主觀經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)水平。定性安全評(píng)價(jià)方法包括：安全檢查表法、危險(xiǎn)性預(yù)分析法、故障樹分析法、事件樹分析法、故障類型及影響分析法、危險(xiǎn)和可操作性研究法等[3]。
定量安全評(píng)價(jià)是運(yùn)用對(duì)大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果和廣泛的事故資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析而獲得的規(guī)律，對(duì)城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿老到y(tǒng)的工藝、設(shè)備、人員、管理等方面的狀況，應(yīng)用科學(xué)方法構(gòu)建數(shù)學(xué)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)的一種方法。這是一種更科學(xué)客觀的評(píng)價(jià)方法，也是城市燃?xì)夤艿腊踩u(píng)價(jià)的高級(jí)階段，可以對(duì)失效概率和失效結(jié)果進(jìn)行直接評(píng)價(jià)，這種做法準(zhǔn)確可靠，但需要燃?xì)夤咎峁┕艿老到y(tǒng)各部分的詳細(xì)失效數(shù)據(jù)。定量安全評(píng)價(jià)方法包括：美國道化學(xué)公司(DOW)法，即火災(zāi)、爆炸指數(shù)法；帝國化學(xué)公司(ICI)蒙德法，即火災(zāi)、爆炸、毒性指數(shù)法；日本勞動(dòng)省危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)法；單元危險(xiǎn)性快速排序法；火災(zāi)、爆炸數(shù)學(xué)模型計(jì)算法，即下文所述的傷害(或破壞)范圍評(píng)價(jià)法；作業(yè)條件危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)法(LEC)等[3]。
3 本文采用的安全評(píng)價(jià)方法
本文采用的研究方法包括定性安全評(píng)價(jià)、定量安全評(píng)價(jià)，其中定性安全評(píng)價(jià)包括故障樹分析法、安全檢查表法、專家評(píng)議法、故障假設(shè)分析法、危險(xiǎn)和可操作性研究法等；定量安全評(píng)價(jià)包括故障樹分析法、傷害(或破壞)范圍評(píng)價(jià)法、風(fēng)險(xiǎn)矩陣法等。其中故障樹分析法既可以定性又可以定量，故可分別歸入2種方法。
3.1 定性安全評(píng)價(jià)方法[4～7]
① 故障樹分析法
故障樹分析法以系統(tǒng)可能發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生的事故(即頂事件)作為分析起點(diǎn)，將導(dǎo)致事故發(fā)生的原因按因果邏輯關(guān)系逐層列出，用樹形圖表示，然后定性或定量分析事件可能發(fā)生的途徑及概率，找出避免事故發(fā)生的各種方案并選出最佳安全對(duì)策。此法應(yīng)用范圍比較廣，非常適合于重復(fù)性大的系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是能對(duì)安全隱患作出全面、簡潔的描述，便于有關(guān)人員掌握各種防災(zāi)要點(diǎn)并進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)；缺點(diǎn)是計(jì)算量大，步驟多，數(shù)據(jù)不好收集。
② 安全檢查表法
安全檢查表法是基于經(jīng)驗(yàn)的方法，須由熟悉裝置的操作、標(biāo)準(zhǔn)、政策和法規(guī)，有經(jīng)驗(yàn)和具備專業(yè)知識(shí)的人員協(xié)同編制。進(jìn)行安全評(píng)價(jià)時(shí)，成功與否很大程度上取決于檢查表編制人員的水平，此法簡單、經(jīng)濟(jì)、有效而經(jīng)常使用，適用于各類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、驗(yàn)收、運(yùn)行、管理及事故調(diào)查。
③ 專家評(píng)議法
專家評(píng)議法的特點(diǎn)是舉行專家會(huì)議，對(duì)所提出的具體問題進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，綜合專家意見得出比較全面的結(jié)論，此法簡單易行，十分有用。
④ 故障假設(shè)分析法
故障假設(shè)分析法通過提出一系列“如果……怎么辦？”來發(fā)現(xiàn)潛在的事故隱患，從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行徹底檢查。須由2～3名熟悉生產(chǎn)工藝，有評(píng)價(jià)危險(xiǎn)性經(jīng)驗(yàn)的小組成員組成，該法應(yīng)用廣，彌補(bǔ)了基于經(jīng)驗(yàn)的安全檢查表法的不足，但檢查表法可以使其更系統(tǒng)化，因此可將二者組合以取長補(bǔ)短。
⑤ 危險(xiǎn)和可操作性研究法
危險(xiǎn)和可操作性研究法是以引導(dǎo)詞作為引導(dǎo)，找出過程中工藝狀態(tài)的變化(即偏差)，分析偏差產(chǎn)生的原因、后果及可采取的對(duì)策。此法的原理是背景各異的專家們一起工作，能夠在創(chuàng)造性、系統(tǒng)性和風(fēng)格上互相影響和啟發(fā)，能夠發(fā)現(xiàn)和鑒別更多問題，比他們獨(dú)立工作并分別提供工作結(jié)果更有效。
3.2 定量安全評(píng)價(jià)方法
① 故障樹分析法
評(píng)價(jià)事故發(fā)生的可能性，既可用于定性評(píng)價(jià)，又可用于定量評(píng)價(jià)。
② 傷害(或破壞)范圍評(píng)價(jià)法[8]
選擇合理實(shí)用的管道失效后的傷害模型，包括氣體泄漏模型、爆炸沖擊波的傷害破壞模型等，計(jì)算燃?xì)庑孤┖蟮膫霭霃?、損失程度等數(shù)據(jù)。
③ 風(fēng)險(xiǎn)矩陣法
用于安全等級(jí)的確定，當(dāng)前大部分文獻(xiàn)是參照文獻(xiàn)[9]中的風(fēng)險(xiǎn)矩陣。橫坐標(biāo)為事故后果的嚴(yán)重程度，范圍是[0，100]；縱坐標(biāo)為事故發(fā)生的可能性，范圍是[0，1]。橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)均分為5份，風(fēng)險(xiǎn)值是事故發(fā)生的可能性值與事故后果嚴(yán)重程度之積，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)值查詢風(fēng)險(xiǎn)矩陣對(duì)應(yīng)的安全等級(jí)。
4 城市燃?xì)夤艿腊踩u(píng)價(jià)程序
安全評(píng)價(jià)程序包括：準(zhǔn)備階段、重大危險(xiǎn)源辨識(shí)、安全性評(píng)價(jià)、安全控制措施、安全評(píng)價(jià)結(jié)論等幾個(gè)方面。對(duì)于燃?xì)夤艿?，重大危險(xiǎn)源辨識(shí)包括危險(xiǎn)因素分析及定性判斷事故發(fā)生的可能性；安全性評(píng)價(jià)包括單元?jiǎng)澐?、評(píng)價(jià)方法的選擇、定性定量評(píng)價(jià)、危險(xiǎn)分級(jí)等幾個(gè)方面；得出安全控制措施及評(píng)價(jià)結(jié)論。
4.1 準(zhǔn)備階段
明確被評(píng)價(jià)的對(duì)象和范圍，收集相關(guān)法律法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及工程、系統(tǒng)的技術(shù)資料。
4.2 重大危險(xiǎn)源辨識(shí)
重大危險(xiǎn)源辨識(shí)一般用定性評(píng)價(jià)方法，以故障樹分析法為主，安全檢查表法、專家評(píng)議法、故障假設(shè)分析法等為輔分析危險(xiǎn)因素，通過對(duì)底事件進(jìn)行結(jié)構(gòu)重要度分析定性列出各底事件的重要性大小，并將一階最小割集內(nèi)的底事件列為重大危險(xiǎn)源。
4.3 安全性評(píng)價(jià)
4.3.1評(píng)價(jià)單元的劃分
具體燃?xì)夤艿赖陌踩u(píng)價(jià)需要?jiǎng)澐衷u(píng)價(jià)單元，根據(jù)實(shí)際情況，可按壓力級(jí)制、閥門位置、管道周圍建筑物類型與重要程度、人口密度等依次優(yōu)先劃分。
4.3.2評(píng)價(jià)方法的選擇
對(duì)于燃?xì)夤艿?，安全評(píng)價(jià)方法總體上采用定性評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)相結(jié)合，多種分析方法組合的方式進(jìn)行。
4.3.3定性方法及步驟
① 按定性方法確定故障樹底事件
以故障樹分析法為主，以安全檢查表法、專家評(píng)議法、故障假設(shè)分析法、危險(xiǎn)和可操作性研究法為輔。利用舉行專家會(huì)議或問卷調(diào)查的方式，由熟悉設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和日常維護(hù)的相關(guān)技術(shù)人員對(duì)某些問題給出回答；利用故障假設(shè)分析法通過提出一系列“如果……怎么辦？”來發(fā)現(xiàn)潛在的事故隱患，幫助分析故障樹的底事件，盡量將可能發(fā)生的事故一一列出。當(dāng)根據(jù)專家意見和各種相關(guān)人員的答復(fù)，整理得到影響管道安全運(yùn)行的各種因素后，可以列出故障樹的底事件，此過程也是危險(xiǎn)源辨識(shí)的過程。常用的辨識(shí)方法包括：詢問、交談；查閱有關(guān)記錄；現(xiàn)場觀察；獲取外部信息；工作任務(wù)分析；安全檢查表；危險(xiǎn)和可操作性研究；事件樹分析；故障樹分析[3]等。
② 結(jié)構(gòu)重要度分析
各底事件的相對(duì)重要度大小是一個(gè)必須考慮的問題。需要用最小割集先定性判斷出各個(gè)事件的結(jié)構(gòu)重要度，所謂最小割集是指一個(gè)集合中基本事件全都發(fā)生時(shí)，頂事件必然發(fā)生，若缺少其中一個(gè)基本事件，頂事件就不會(huì)發(fā)生。并注意要符合以下幾個(gè)基本原則[5]：
a. 單事件最小割集(一階)中的基本事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)大于所有高階最小割集中基本事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)。
b. 在同一最小割集中出現(xiàn)的所有基本事件，結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)相等(在其他割集中不再出現(xiàn))。
c. 幾個(gè)最小割集均不含共同元素，則低階最小割集中基本事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)大于高階割集中基本事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)，階數(shù)相同則結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)相同。
d. 比較2個(gè)基本事件，若與之相關(guān)的割集階數(shù)相同，則2個(gè)事件結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)大小由它們出現(xiàn)的次數(shù)決定，出現(xiàn)次數(shù)多的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)大。
e. 相比較的2個(gè)事件僅出現(xiàn)在基本事件個(gè)數(shù)不等的若干最小割集中，若它們重復(fù)出現(xiàn)在各最小割集中的次數(shù)相等，則在少事件最小割集中出現(xiàn)的基本事件結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)大。
由以上原則可知，一階最小割集是最危險(xiǎn)的，所以其內(nèi)的事件是重大危險(xiǎn)源。各個(gè)底事件結(jié)構(gòu)重要度的求出為接下來專家判斷各底事件發(fā)生的權(quán)重提供了依據(jù)。
③ 征集專家意見評(píng)價(jià)底事件發(fā)生的權(quán)重
底事件發(fā)生的權(quán)重一般通過基于歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)法和專家調(diào)查法確定。專家調(diào)查法通過選擇一定數(shù)量的專家組成評(píng)價(jià)小組，由分析人員將要評(píng)價(jià)的內(nèi)容設(shè)計(jì)成含義明確的意見征詢表，請(qǐng)專家匿名回答，由專家根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)對(duì)所評(píng)價(jià)的底事件的權(quán)重作出判斷，再用加權(quán)統(tǒng)計(jì)法或頻數(shù)統(tǒng)計(jì)法求出各底事件的權(quán)重。
④ 基礎(chǔ)評(píng)價(jià)模型
將第三方破壞、腐蝕、設(shè)計(jì)及操作不當(dāng)、管道材料和施工、地質(zhì)條件及其他影響等5類影響因素各按20%權(quán)重計(jì)算，按上述步驟③得出各底事件的權(quán)重，我們稱之為基礎(chǔ)評(píng)價(jià)模型。
4.3.4定量方法及步驟
本文采用故障樹分析法、傷害(或破壞)范圍評(píng)價(jià)法及風(fēng)險(xiǎn)矩陣法來評(píng)價(jià)。故障樹分析法在承接以上定性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，給出2個(gè)修正模型，對(duì)基礎(chǔ)評(píng)價(jià)模型進(jìn)行修正；傷害(或破壞)范圍評(píng)價(jià)法則給出了事故后果傷害模型，對(duì)燃?xì)庑孤┖蟮木唧w破壞情況進(jìn)行描述，并統(tǒng)計(jì)人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失情況，將其轉(zhuǎn)化為可計(jì)量的分?jǐn)?shù)值；風(fēng)險(xiǎn)矩陣則給出了安全等級(jí)劃分的方法，計(jì)算出風(fēng)險(xiǎn)值后給出評(píng)價(jià)結(jié)論。
① 故障樹分析法
在故障樹定性分析的基礎(chǔ)評(píng)價(jià)模型基礎(chǔ)上，引入2個(gè)修正模型。當(dāng)應(yīng)用于具體城市時(shí)，根據(jù)此城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的運(yùn)行資料及事故統(tǒng)計(jì)規(guī)律，將各事故的原因歸入前面所列的5種原因，按事故發(fā)生的比例做歸一化處理，得到此城市5種事故原因的比例，將此比例中的各項(xiàng)分別除以0.2后(因?yàn)榍笆鏊械资录?quán)重是按5種事故原因各占20%計(jì)算的)，乘入5種原因所包括的底事件權(quán)重中，得出此具體城市的各個(gè)底事件對(duì)應(yīng)于頂事件的相對(duì)權(quán)重；或者
具體到各燃?xì)夤艿罆r(shí)有更詳細(xì)的多年事故報(bào)修記錄，按上述方法得出底事件權(quán)重值，此過程稱為修正模型1。
通過對(duì)各種材料的收集，判斷管理部門都采取了哪些保護(hù)措施，應(yīng)急預(yù)案、日常管理是否到位等情況，以減少其發(fā)生事故的可能性，此過程稱為修正模型2。
② 傷害(或破壞)范圍評(píng)價(jià)法
用于評(píng)價(jià)事故的后果方面，一般可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行計(jì)算：a.燃?xì)庑孤┮鸹馂?zāi)、爆炸造成管道周圍人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失；b.燃?xì)庑孤┰斐傻慕橘|(zhì)損失、管道修理費(fèi)用及停止輸氣造成的直接經(jīng)濟(jì)損失等；c.對(duì)管道周圍的環(huán)境破壞以及其他間接經(jīng)濟(jì)損失[10]?？蓪⒏鞣N損失轉(zhuǎn)化為管道失效后果得
分(如滿分按100分計(jì))。
③ 風(fēng)險(xiǎn)矩陣法
風(fēng)險(xiǎn)矩陣給出了安全等級(jí)劃分的方法，計(jì)算出風(fēng)險(xiǎn)值后給出評(píng)價(jià)結(jié)論。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)矩陣，安全等級(jí)劃分為低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：風(fēng)險(xiǎn)值為[0，24)；中等風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：風(fēng)險(xiǎn)值為[24，52)；中高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：風(fēng)險(xiǎn)值為[52，84)；高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：風(fēng)險(xiǎn)值為[84，100]。
4.4 安全控制措施
對(duì)危險(xiǎn)性較高的管道，應(yīng)給出安全控制措施。
4.5 安全評(píng)價(jià)結(jié)論
① 被評(píng)價(jià)管道的基本情況概述。
② 區(qū)段劃分結(jié)果。
③ 重大危險(xiǎn)源重要性大小。
④ 傷害(或破壞)范圍評(píng)價(jià)法得出的事故后果(傷亡人數(shù)、直接經(jīng)濟(jì)損失等)。
⑤ 根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)矩陣得出燃?xì)夤艿赖陌踩燃?jí)，再對(duì)危險(xiǎn)性高的管道列出控制措施。
參考文獻(xiàn)：
[1] 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部綜合財(cái)務(wù)司.中國城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒2006年[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.
[2] 嚴(yán)宇，張鵬，李江，等.城市燃?xì)夤芫W(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2006，25(9)：16-19.
[3] SY/T 6631—2005，危害辨識(shí)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)控制推薦作法[S].
[4] (英)Muhlbauer W K(著)，楊嘉瑜，張德彥，李欽華，等(譯).管道風(fēng)險(xiǎn)管理手冊(cè)[M].北京：中國石化出版社，2004.
[5] 張乃祿，劉燦.安全評(píng)價(jià)技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007.
[6] 吳宗之，高進(jìn)東，魏利軍.危險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法及其應(yīng)用[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2001.
[7] 閆蘭英，李紅.事故樹分析法在濕式儲(chǔ)氣罐安全評(píng)價(jià)的應(yīng)用[J].煤氣與熱力，2006，26(9)：13-15.
[8] 劉鐵民，張興凱，劉功智.安全評(píng)價(jià)方法應(yīng)用指南[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.
[9] API 581—2000，Risk-based Inspection[S].
[10] 孫永慶，鐘群鵬，張崢.城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中失效后果的計(jì)算[J].天然氣工業(yè)，2006，26(1)：120-122.
(本文作者：韓青龍1 李顏強(qiáng)2 高文學(xué)2 劉彤2 1.天津城市建設(shè)學(xué)院能源與機(jī)械工程系 天津300384；2.中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院 天津 300074)
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