姜一民 吳海東

中石化管道儲(chǔ)運(yùn)有限公司

輸油管道具有點(diǎn)多、線長(zhǎng)、面廣的特點(diǎn)，管道沿線會(huì)經(jīng)過(guò)各類(lèi)環(huán)境敏感區(qū)域、人口稠密區(qū)等高后果區(qū)，優(yōu)化管道的線路工程設(shè)計(jì)，有利于后期運(yùn)行中的安全保護(hù)和環(huán)境保護(hù)。在遵循相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和法律法規(guī)的基礎(chǔ)上,將管道完整性管理中的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法引入到管道線路規(guī)劃設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)管道線路設(shè)計(jì)的優(yōu)化,在源頭上預(yù)防管道事故的發(fā)生，對(duì)保證管道運(yùn)行安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 高后果區(qū)識(shí)別

高后果區(qū)是指如果管道發(fā)生泄漏會(huì)對(duì)人的健康、安全及環(huán)境、社會(huì)等造成破壞的區(qū)域。當(dāng)設(shè)計(jì)人員在經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查并確定管道的線路走向后，為了優(yōu)化設(shè)計(jì)選線的路由，首先應(yīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)路由管段劃分，然后從每一管段的高后果區(qū)的識(shí)別和管理開(kāi)始，重點(diǎn)針對(duì)管段內(nèi)的高后果區(qū)路由走向進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)已掌握的沿線自然環(huán)境、人文環(huán)境、水文環(huán)境、地形和地質(zhì)條件等數(shù)據(jù)，分析設(shè)計(jì)路由的現(xiàn)狀，找出設(shè)計(jì)路由中的高后果區(qū)，同時(shí)識(shí)別高后果區(qū)存在哪些風(fēng)險(xiǎn)和威脅，從而進(jìn)一步明確設(shè)計(jì)選線優(yōu)化的重點(diǎn)。

1.1 設(shè)計(jì)線路管段劃分

管段劃分是高后果區(qū)識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的前提和基礎(chǔ)，管段劃分越細(xì)，越有利于風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和評(píng)估。管道劃分可依據(jù)管道輸送介質(zhì)的腐蝕性及管道沿線的人口密度、土壤腐蝕性、雜散電流狀況、工程地質(zhì)狀況、建（構(gòu)）筑物密集程度和重要程度等進(jìn)行劃分。

1.2 高后果區(qū)分級(jí)

管段劃分以后，可按表1對(duì)每一管段內(nèi)的高后果情況進(jìn)行分級(jí)識(shí)別，分級(jí)識(shí)別可以使設(shè)計(jì)人員進(jìn)行路由優(yōu)化時(shí)更加明白哪些位置是優(yōu)化的重點(diǎn)地段，進(jìn)而使設(shè)計(jì)優(yōu)化更加清晰。

2 管段失效可能性計(jì)算

管段高后果區(qū)識(shí)別后，可通過(guò)《埋地鋼質(zhì)管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法》（GB/T 27512）中的相關(guān)內(nèi)容，分別確定設(shè)計(jì)控制得分Ｓ11、施工控制得分Ｓ12、第三方破壞控制得分Ｓ13、腐蝕控制得分Ｓ14，按照式（1）計(jì)算失效可能性得分Ｓ：

Ｓ＝100－(0.40Ｓ11+0.15Ｓ12+0.30Ｓ13+0.15Ｓ14) （1）

當(dāng)采用修正模型進(jìn)行失效可能性評(píng)分時(shí)，應(yīng)針對(duì)所評(píng)價(jià)管段，結(jié)合管道設(shè)計(jì)方面的專(zhuān)家意見(jiàn)， 在基本模型的基礎(chǔ)上確定針對(duì)具體情況的修正模型，確定評(píng)分項(xiàng)和評(píng)分項(xiàng)的權(quán)重，并且進(jìn)行歸一化處理，保證設(shè)計(jì)控制、施工控制、第三方破壞控制、腐蝕控制的權(quán)重均為100，同時(shí)各個(gè)評(píng)分項(xiàng)的權(quán)重等于由其分解而得到的各個(gè)子評(píng)分項(xiàng)的權(quán)重之和。按照修正模型進(jìn)行評(píng)分，分別確定設(shè)計(jì)控制得分Ｓ11、施工控制得分Ｓ1２、第三方破壞控制得分Ｓ1３、腐蝕控制得分Ｓ1４，按照式（2）計(jì)算失效可能性得分Ｓ：

Ｓ＝100-(a11Ｓ11+ a12Ｓ12+ a13Ｓ13+ a14Ｓ14) （2）

式中：

a11+ a12+ a13+ a14=1

a11：針對(duì)設(shè)計(jì)階段的失效可能性評(píng)分修正模型中設(shè)計(jì)控制得分的修正系數(shù)；

a12：針對(duì)設(shè)計(jì)階段的失效可能性評(píng)分修正模型中施工控制得分的修正系數(shù)；

a13：針對(duì)設(shè)計(jì)階段的失效可能性評(píng)分修正模型中笫三方破壞控制得分的修正系數(shù)；

a14：針對(duì)設(shè)計(jì)階段的失效可能性評(píng)分修正模型中腐蝕控制得分的修正系數(shù)。

3 風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算

3.1 潛在生命損失計(jì)算方法

潛在生命損失（簡(jiǎn)稱(chēng)PLL）是指由于重大危險(xiǎn)源發(fā)生火災(zāi)、爆炸、中毒等意外事故單位時(shí)間內(nèi)造成人員死亡的可能性，最早用于重大危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)排序。PLL的大小用潛在生命損失值來(lái)衡量，定義為個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)和人口密度的乘積。由于PLL在計(jì)算時(shí)既考慮了危險(xiǎn)源的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)， 同時(shí)又結(jié)合了周邊人口密度考慮了危險(xiǎn)源的社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)，所以PLL可以作為衡量區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)水平的綜合考核指標(biāo)。對(duì)于劃分的每一個(gè)設(shè)計(jì)線路管段， 其PLL按下式進(jìn)行計(jì)算：

式中，PLL為潛在生命損失值，IR(x,y)是所劃管段內(nèi)(x,y)點(diǎn)處個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)，d(x1,y1│x2,y2 )是所劃管段內(nèi)人口密度。

3.2 管道沿線生命損失計(jì)算方法

設(shè)計(jì)選線完成并對(duì)路由走向進(jìn)行管段劃分和高后果識(shí)別后，某一管段在管道運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)IRj (x,y)可通過(guò)下式進(jìn)行計(jì)算：

式中，IRj (x,y)為管道運(yùn)行在劃分的管段內(nèi)的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)；Ftjn為管段內(nèi)原油泄漏事件產(chǎn)生的原始頻率；FRj為管段內(nèi)危險(xiǎn)源的修正系數(shù)；FMj為管段內(nèi)危險(xiǎn)源安全管理、人員修正系數(shù)；Pwj為管段內(nèi)危險(xiǎn)源所處的氣象條件概率；Pkj為管段內(nèi)危險(xiǎn)源的點(diǎn)火概率；Vtj (x,y)為管段內(nèi)危險(xiǎn)源所在位置處引起個(gè)體死亡概率；Ｔj為管段內(nèi)泄漏事件的個(gè)數(shù)；Wj為管段內(nèi)氣象條件的個(gè)數(shù)；Kj為管段內(nèi)點(diǎn)火源的個(gè)數(shù)。

因此，該管道輸送總的潛在生命損失值為：

式中Dj為管段內(nèi)的人口密度函數(shù),N為管道分段的總數(shù)。

由于管段高后果區(qū)內(nèi)的危險(xiǎn)源在一定時(shí)間段內(nèi)一般均為固定危險(xiǎn)源，所以，固定危險(xiǎn)源潛在生命損失體現(xiàn)的是管段內(nèi)固定危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)大小，潛在生命損失值越大，說(shuō)明該管段對(duì)周邊脆弱性目標(biāo)產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)越大，因此它可作為設(shè)計(jì)選線優(yōu)化合理性的衡量指標(biāo)。

4 設(shè)計(jì)選線優(yōu)化

從設(shè)計(jì)選線的安全角度看，在管段產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)能滿足個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，通過(guò)比較管段內(nèi)高后果區(qū)潛在生命損失值的大小，就可判斷哪一個(gè)選線方案是最優(yōu)的，因此，可按下列組合方程建立設(shè)計(jì)選線優(yōu)化模型：

式中，S為前面計(jì)算的失效可能性值，IR為管道輸送個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)限值， IRmax為管道輸送最大可接受個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)限值，F(xiàn)N為管道輸送整體社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)限值，F(xiàn)Nmax 為管道輸送最大可接受社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)限值， FSmax 為管道失效風(fēng)險(xiǎn)限值。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文雖對(duì)基于風(fēng)險(xiǎn)的輸油管道設(shè)計(jì)選線優(yōu)化作了說(shuō)明, 但管道的安全運(yùn)行除了做好設(shè)計(jì)選線和施工建設(shè)階段的相關(guān)工作外，管道后期運(yùn)營(yíng)中的安全管理工作仍然十分重要。因此，加強(qiáng)管道沿線的環(huán)境保護(hù)和巡護(hù)線管理，防止第三方施工的破壞， 實(shí)施管道全生命周期完整性管理，進(jìn)行完整性檢測(cè)、完整性評(píng)價(jià)和完整性維修與維護(hù)，才是保證管道本質(zhì)安全的根本。◢

參考文獻(xiàn)：

[1] 《基于潛在生命損失的裝置風(fēng)險(xiǎn)排序及應(yīng)用研究》，盧傳敬等編著 中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2014（10）

[2] 《油氣長(zhǎng)輸管道事故風(fēng)險(xiǎn)及選線方法探討》，謝容，化工管理，2015（4）

[3] 《輸油管道設(shè)計(jì)與管理》，楊筱蘅 張國(guó)忠編著

作者簡(jiǎn)介：姜一民，男，1968年4月生，工作于中石化管道儲(chǔ)運(yùn)有限公司管道管理處，主要從事管道技術(shù)管理、管道信息化建設(shè)、管道內(nèi)外檢測(cè)管理和管道完整性管理等工作。

《管道保護(hù)》2015年第6期（總第25期）