荊宏遠1，鄧清祿2，盧啟春1

1.中國石油天然氣股份有限公司管道分公司；2.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）

摘要：  地質(zhì)災(zāi)害是長輸油氣管道的主要風(fēng)險之一，將伴隨管道全生命周期，需建立以防為主的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險控制體系。通過對澀寧蘭、忠武線、蘭成渝三條管線地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查分析，指出地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)地段和多發(fā)時段。提出管道建設(shè)期是地質(zhì)災(zāi)害的主要防治階段，防治工程應(yīng)與管道同步設(shè)計、施工；管道運營期應(yīng)持續(xù)積極防治，做好地質(zhì)災(zāi)害誘發(fā)因素的監(jiān)控，建立完善的應(yīng)急搶險體系，盡可能降低災(zāi)害后果損失。

關(guān)鍵詞：管道；地質(zhì)災(zāi)害；風(fēng)險管理；控制策略

地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險往往伴隨管道全生命周期，是與第三方損壞、制造缺陷、腐蝕、誤操作并列為影響長輸油氣管道運營安全的主要風(fēng)險源之一。由于地質(zhì)災(zāi)害常導(dǎo)致管道斷裂，造成大量的管輸介質(zhì)泄漏，且更多的發(fā)生在地形地貌條件復(fù)雜的山區(qū)，搶險困難，事故造成的經(jīng)濟損失往往較大。隨著社會對安全和環(huán)境的重視程度日益提高，對管道地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險控制的要求越來越嚴格，建立規(guī)范、系統(tǒng)、有效的管道地質(zhì)災(zāi)害控制策略對減緩地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險、提高管道運營安全十分重要。

1 管道地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險特征

1.1 地質(zhì)災(zāi)害的空間分布特征

管道常見地質(zhì)災(zāi)害類型包括滑坡、崩塌、泥石流、水毀、地面塌陷、多年凍土融沉等。滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷（包括巖溶塌陷和采空區(qū)塌陷）主要表現(xiàn)為巖土體的移動，對淺埋管道的危害較大，但數(shù)量相對少。水毀災(zāi)害是最主要的災(zāi)害類型，但其危害相對較小，不過部分河溝道水毀仍可能造成管道斷裂和發(fā)生泄漏，造成污染的后果更加嚴重。多年凍土融沉災(zāi)害主要發(fā)生在大興安嶺、青藏高原等高寒凍土區(qū)，發(fā)展過程相對緩慢。

我國長輸油氣管網(wǎng)已逐步覆蓋全國，穿越了山地、平原、戈壁、黃土、水網(wǎng)、沙地及高寒凍土等各種地形地貌單元，管道地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險水平主要取決于管道沿線周邊的工程地質(zhì)環(huán)境，不同地形地貌單元地質(zhì)災(zāi)害類型及風(fēng)險水平有顯著差異。管道建設(shè)環(huán)節(jié)，如路由選擇、敷設(shè)方式、施工方式等，可以選擇和營造管道周邊一定范圍內(nèi)的工程地質(zhì)環(huán)境，管道建成后，周邊工程地質(zhì)環(huán)境即基本確定，因此管道建設(shè)階段成為地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險水平的決定性環(huán)節(jié)。

以澀寧蘭、忠武線、蘭成渝地質(zhì)災(zāi)害情況為例，2005—2010年間調(diào)查識別4084項，對比結(jié)果見圖1~3。其中水毀災(zāi)害占地質(zhì)災(zāi)害總量的77%，40%發(fā)生在橫坡敷設(shè)地段，37%發(fā)生在河谷地帶，18%發(fā)生在縱坡敷設(shè)地段。滑坡、崩塌、泥石流等災(zāi)害數(shù)量占23%，主要發(fā)生在橫坡敷設(shè)地段，達到82%。可以看出地質(zhì)災(zāi)害在空間位置上分布極度不均，重大地質(zhì)災(zāi)害密集分布在幾處很短的區(qū)段，這些區(qū)段在管線總長度占比不大，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育密度卻很高。

圖1  管道地質(zhì)災(zāi)害類型

圖2  水毀災(zāi)害在不同地段的分布

圖3  除水毀災(zāi)害之外的地質(zhì)災(zāi)害在不同地段的分布

1.2 地質(zhì)災(zāi)害的時間分布特征

上述三條管線2003—2010年地質(zhì)災(zāi)害防治資金投入變化見圖4。可見，管道建成投產(chǎn)初期的3~5年是地質(zhì)災(zāi)害的高發(fā)期，這是因為掃線、管溝開挖等管道工程建設(shè)活動對管道沿線工程地質(zhì)環(huán)境造成了擾動，如切坡、松散填方（包括管溝松散回填）、地表植被破壞、微地貌改變導(dǎo)致地表水匯流路徑改變等，短期誘發(fā)了大量的地質(zhì)災(zāi)害，主要有小型滑坡、崩塌，較為嚴重的水土流失等。經(jīng)系統(tǒng)治理和工程地質(zhì)環(huán)境的自然再平衡，災(zāi)害發(fā)育逐漸平穩(wěn)，但不會消失。若遇到強烈地震、極端氣象、大規(guī)模人工活動等造成管道沿線工程地質(zhì)環(huán)境發(fā)生較大變化時，地質(zhì)災(zāi)害可能再次進入多發(fā)期，如蘭成渝自2008年汶川地震后，防治資金投入再次上升。

圖 4  澀寧蘭、蘭成渝、忠武管道地質(zhì)災(zāi)害防治投資變化情況

2 建設(shè)期管道地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險控制策略

2.1 選線階段風(fēng)險控制

在選線階段，應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范、技術(shù)手冊的要求，對滑坡區(qū)、采空區(qū)、高溫多年凍土區(qū)等地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)采取避讓措施，盡可能避免橫坡敷設(shè)、不穩(wěn)定河道內(nèi)敷設(shè)或反復(fù)穿越。對部分區(qū)段可以選擇隧道、定向鉆、跨越等敷設(shè)方式，避開地質(zhì)災(zāi)害問題。但這種敷設(shè)方式可能導(dǎo)致建設(shè)成本、施工難度、施工工期的增加，需要與安全效益的提高、維護成本的減少進行對比分析。2015年投產(chǎn)的忠武線與2010年投產(chǎn)的川氣東送管道在渝東鄂西山區(qū)基本并行，川氣東送管道采用隧道等方式避開了地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的重慶市石柱縣黃水鎮(zhèn)張家溝地區(qū)、湖北省宜昌市長陽縣榔坪河谷地帶，地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險顯著低于忠武管道，便很有說服力。

2.2 設(shè)計階段風(fēng)險控制

在設(shè)計階段，對無法避讓或比選確定不避讓的地質(zhì)災(zāi)害點采取防治措施，應(yīng)與管道施工同步或更早實施，避免地質(zhì)災(zāi)害對管道和施工人員造成安全影響。由于管道運行壽命可達30~50年，在敷設(shè)方式選擇和設(shè)防標(biāo)準選擇上，應(yīng)充分考慮管道生命周期內(nèi)可能的環(huán)境變化和人類工程活動。河道挖沙導(dǎo)致河床下切嚴重威脅管道安全即是一個典型例子，這種情況在經(jīng)濟快速發(fā)展的地區(qū)尤為顯著。即使是在遠離管道穿越點數(shù)百米以外的區(qū)域，挖沙活動在短短幾年內(nèi)也可導(dǎo)致管道穿越處河床下切數(shù)米，導(dǎo)致大開挖穿越該河流的管道埋深不足、外露、受水流沖擊，甚至個別定向鉆穿越管道也出現(xiàn)埋深不足、露管等情況，給管道的管理和維護帶來巨大困難，被迫采取復(fù)雜的河床穩(wěn)固措施或改線。

2.3 施工階段風(fēng)險控制

在施工過程中，應(yīng)避免過度掃線、大挖大填等，盡可能降低對工程地質(zhì)環(huán)境的擾動。對水工保護工程、水土保持工程進行針對性設(shè)計和施工，做好植被恢復(fù)，減少對地質(zhì)災(zāi)害的誘發(fā)作用。在施工過程中也應(yīng)開展地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險管理，隨時發(fā)現(xiàn)隨時整治，不留后患。

綜上所述，建設(shè)期間由于管道尚未敷設(shè)或未投產(chǎn)，不需要考慮對管道的特別保護，在地質(zhì)災(zāi)害防治工程采取的措施、施工方式上有更多的選擇空間，施工更方便、成本更低。同樣對于管體應(yīng)變監(jiān)測、土體位移監(jiān)測等地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測措施，在管道建設(shè)期隨管道敷設(shè)同步實施，實施成本更低，可獲得管道應(yīng)力應(yīng)變的初始狀態(tài)。如中緬管道在管道建設(shè)期間開展了大量、系統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害防治工作，地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險控制效果十分顯著。

3 運營期管道地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險控制策略

3.1 地質(zhì)災(zāi)害系統(tǒng)防治工作

（1）管道地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與整治規(guī)劃。定期組織地質(zhì)災(zāi)害危險性評估專業(yè)機構(gòu)開展管道地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，進行風(fēng)險評價和分級，制定整治規(guī)劃。對于地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的山區(qū)管道可3年左右開展一次，其他管道可5年左右開展一次。新投產(chǎn)管線宜在管道建設(shè)完工后一個水文年后開展，或調(diào)查周期能覆蓋第一個汛期。當(dāng)發(fā)生強烈地震、極端氣象、大規(guī)模人工活動等造成管道沿線工程地質(zhì)環(huán)境發(fā)生較大變化時，可隨時啟動。

（2）地質(zhì)災(zāi)害點動態(tài)管理。根據(jù)風(fēng)險等級，每年汛前、汛后對在冊管理的災(zāi)害點進行再調(diào)查、再評價，對發(fā)現(xiàn)的新災(zāi)害點隨時納入動態(tài)管理范疇，根據(jù)風(fēng)險評價結(jié)果制定并實施監(jiān)測、工程治理等風(fēng)險控制措施。對風(fēng)險等級處于可忽略狀態(tài)的災(zāi)害點可進行銷項處理。對汛后排查需進行工程治理的災(zāi)害點，應(yīng)在下一個汛期來臨前完成治理工程施工。對汛前排查出影響管道度汛安全的災(zāi)害點，應(yīng)采取臨時防護措施，確保汛期安全。

（3）定期巡檢。定期巡檢不僅包括地質(zhì)災(zāi)害點、地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)，還應(yīng)包括對地質(zhì)災(zāi)害主要影響因素的巡檢，如邊坡開挖堆填、河道挖沙取土等人類工程活動。

（4）高后果區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治。對于高后果區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)優(yōu)先安排治理，對河流穿越、斜坡、人類工程活動影響等可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)段，進行登記并作為巡檢點。另外，由于環(huán)焊縫缺陷對軸向應(yīng)力十分敏感，而地質(zhì)災(zāi)害一般導(dǎo)致管道軸向應(yīng)力變化，兩種因素疊加作用容易導(dǎo)致管道斷裂，因此對存在環(huán)焊縫缺陷的管段更應(yīng)優(yōu)先安排治理。

3.2 應(yīng)急搶險工作

（1）應(yīng)急準備工作。應(yīng)急準備包括應(yīng)急預(yù)案編制與演練、應(yīng)急隊伍建設(shè)、應(yīng)急物資管理、應(yīng)急值班、氣象與地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警等。應(yīng)急預(yù)案的編制應(yīng)根據(jù)所轄管道的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險情況、所在單位應(yīng)急搶險能力等因素編制，每年更新并在汛前完成演練。應(yīng)急隊伍可為專職或兼職，包括管道管理人員、管道維搶修隊伍和可依托社會資源。應(yīng)急物資是搶險過程中可能用到的設(shè)備、材料等，其種類、數(shù)量、存放位置等應(yīng)根據(jù)所轄管道存在的風(fēng)險情況、周邊市場情況、應(yīng)急預(yù)案內(nèi)容等綜合確定，一般存放在基層站場，對于一些重大風(fēng)險點，宜就近存放。在汛期應(yīng)進行24小時應(yīng)急值班，實時跟蹤氣象與地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警信息，開展針對性防汛。

（2）應(yīng)急搶險工作。險情出現(xiàn)或災(zāi)情發(fā)生后應(yīng)按照相關(guān)預(yù)案立即組織搶險工作，以達到快速控制險情或災(zāi)情的目的。對于重大險情及災(zāi)情，宜由地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)機構(gòu)制定搶險方案。應(yīng)急搶險是一個系統(tǒng)工程，應(yīng)與各相關(guān)單位協(xié)同工作。如密切關(guān)注氣象、河道行洪和水庫泄洪等信息，據(jù)此采取針對性措施、調(diào)整搶險工作安排。根據(jù)現(xiàn)場及預(yù)期發(fā)展情況，必要時采取降壓、停輸、就近預(yù)設(shè)封堵點等措施。保持與地方政府應(yīng)急機構(gòu)和相關(guān)依托資源的聯(lián)系，以備隨時支援。對汛期發(fā)現(xiàn)的小型水毀、水工損壞應(yīng)立即組織修復(fù)，避免險情擴大。搶險過程中還應(yīng)特別注意管道、搶險人員及周邊人員的安全。

4 問題及建議

管道地質(zhì)災(zāi)害防治仍存在一些問題，其中較為突出的是如何提高地質(zhì)災(zāi)害的早期識別率。可探索通過先進感知技術(shù)識別地質(zhì)災(zāi)害早期的輕微活動，如在重點管段設(shè)置分布式管體應(yīng)變傳感器實時感知管道應(yīng)力應(yīng)變變化，沿管溝設(shè)置應(yīng)變光纜感知管道周邊巖土體的輕微位移，采用合成孔徑雷達干涉測量技術(shù)（InSAR）對大范圍地面變形情況進行檢測、監(jiān)測等，及早發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害，從而避免災(zāi)難事故發(fā)生。

作者：荊宏遠，1983年生，2007年碩士研究生畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（武漢），有14年管道地質(zhì)災(zāi)害防護從業(yè)經(jīng)驗，主要從事管道防汛與管道地質(zhì)災(zāi)害防護相關(guān)的科研、技術(shù)咨詢和管理工作，SY/T 6828《油氣管道地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險管理技術(shù)規(guī)范》第一起草人。

《管道保護》2018年第2期（總第39期）