戴聯(lián)雙1 張強(qiáng)2 楊玉鋒2

1.國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)安全環(huán)保與運(yùn)維本部；2.國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)北方管道公司科技研究中心

欄目主持人戴聯(lián)雙博士：近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外針對(duì)深根植物對(duì)埋地管道的影響開展了大量研究工作，但主要聚焦在對(duì)防腐層完整性的影響方面，對(duì)根系擴(kuò)張影響管道受力的探討較少。介紹一起樹根纏繞引起成品油管道重大泄漏事故案例，通過(guò)這起事故，啟示我們應(yīng)關(guān)注管道周邊深根植物根系對(duì)管道的安全影響。

1  事故經(jīng)過(guò)

2020年11月20日，金德摩根（Kinder Morgan）所轄LS-16成品油管道在加利福尼亞州康特拉科斯塔縣（Contra Costa）發(fā)生一起重大泄漏事故，初步估計(jì)泄漏量750～1000桶（50桶以上為重大事故），未起火，未造成人員傷亡。LS-16成品油管道全長(zhǎng)82.7 km，建于1960年代，管徑254 mm，設(shè)計(jì)壓力9 MPa，管道輸量約4483桶/h，沿線設(shè)5座閥室（圖 1）。

圖 1 LS-16成品油管道走向示意圖

20日15:00控制室發(fā)現(xiàn)事故管段壓力波動(dòng)，但巡線隊(duì)未發(fā)現(xiàn)泄漏跡象；直到24日22:03發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，開挖檢查發(fā)現(xiàn)管道出現(xiàn)139.7 mm（5.5 in）裂紋， 并報(bào)告OES/NRC（州應(yīng)急服務(wù)中心/國(guó)家應(yīng)急中心）；26日管線經(jīng)換管處置重新啟輸。12月2日，在距離泄漏點(diǎn)下游2.4 km處防洪排水渠發(fā)現(xiàn)大量油品，經(jīng)大范圍檢測(cè)確定管道未發(fā)生二次泄漏，是11月20日管道泄漏油品遷移至此（圖 2、圖 3）。

圖 2 油品回收工作現(xiàn)場(chǎng)

圖 3 管道泄漏點(diǎn)、漏油區(qū)域及2004年爆炸事故位置

2  應(yīng)急響應(yīng)

油品清理：截至2021年2月1日，通過(guò)開挖，使用土壤氣體萃取和真空卡車已回收約458桶（19 236加侖）油品（圖 2）。

油品攔截：在下游河床部署了圍油欄，以攔截可能因暴雨導(dǎo)致向下游遷移的油品。

空氣監(jiān)測(cè)：開展全天候社區(qū)空氣監(jiān)測(cè)，尚未監(jiān)測(cè)到揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）。

地下水監(jiān)測(cè)：利用/安裝土壤鉆孔和地下水井，以評(píng)估場(chǎng)地周圍區(qū)域?qū)λ�質(zhì)的潛在影響。

現(xiàn)場(chǎng)管制：工作區(qū)附近對(duì)通道進(jìn)行控制和限制，以保護(hù)作業(yè)者和公眾安全。

3  事故原因

根據(jù)之前Kinder Morgan一段因橡樹長(zhǎng)期擠壓變形的管道（圖 4），初步判斷管道泄漏與周邊橡樹樹根侵害有關(guān)。橡樹根系發(fā)達(dá)，持久擴(kuò)張力強(qiáng)（圖 5），樹根形似蟒蛇纏繞在管道上，擠壓管道直至薄弱處發(fā)生破裂。此次管道裂紋成因有待實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行材料金相分析等試驗(yàn)后進(jìn)一步確定。

圖 4 Kinder Morgan一段因橡樹長(zhǎng)期擠壓變形的管道

圖 5 橡樹植物根系發(fā)達(dá)示意圖

4  管理實(shí)踐

美國(guó)運(yùn)輸部管道與知情規(guī)劃聯(lián)盟（PIPA）于2010年開展的一項(xiàng)研究表明，管道周邊樹根可能對(duì)管道造成潛在損害，有以下幾種形式。

（1）影響巡線：樹木會(huì)影響管道日常巡線與維護(hù)，對(duì)空中巡線尤甚。

（2）樹根擠壓：生長(zhǎng)的樹根會(huì)對(duì)管道施加巨大壓力將其充分?jǐn)D壓（圖 6），造成管道薄弱點(diǎn)發(fā)生裂縫。根部纏繞管道也會(huì)干擾檢查和維護(hù)。

圖 6 樹根擠壓導(dǎo)致管道變形典型示例

（3）破壞防腐層：樹根經(jīng)常刺穿損壞管道涂層，加劇管道腐蝕，會(huì)導(dǎo)致管道泄漏。

（4）樹木移動(dòng)：管道上方樹木被移走或倒下也會(huì)損壞管道。如卡特里娜颶風(fēng)期間，一棵樹倒下時(shí)將一條天然氣管道拉出地面。

（5）肥料孔：有些樹木需要在其根部鉆出15.2 mm～30.4 mm（6 in～12 in）深孔，這個(gè)深度會(huì)對(duì)管道造成威脅。

（6）雷擊傷害：閃電能量沿樹根向下穿過(guò)進(jìn)入土壤，導(dǎo)致土壤水分蒸發(fā)。劇烈的水分蒸發(fā)使土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，可能導(dǎo)致管道破裂。

2017年美國(guó)太平洋煤氣電力公司（PG&E）發(fā)布了TD―4490S《天然氣管道入侵管理》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，旨在確定天然氣管道被植物侵害的后果（不適用于果園或葡萄園等商業(yè)性土地區(qū)域），規(guī)定了管道周邊三個(gè)區(qū)域及其種植要求（圖 7）。

圖 7 管道周邊種植限制區(qū)域劃分

（1）管道安全區(qū)域（Pipe Safety Zone）：管道中心線兩側(cè)1.5 m（5 ft）。不得種植任何阻礙視線和管道通道的樹木和植物（如灌木叢或灌木）。允許種植草坪、花朵、低矮植物。 

（2）管道邊界區(qū)域（Border Zone）：從管道安全區(qū)域邊緣向外1.5 m（5 ft）。不得種植直徑超過(guò)0.2 m（8 in）或胸徑可能超過(guò)0.2 m（8 in）、其主干或主分支距管道中心線超過(guò)1.5 m～3.0 m（5 ft～10 ft）的樹木和植物。

（3）管道外部區(qū)域（Outer Zone）：從管道邊界區(qū)域邊緣向外1.21 m（4 ft）。不允許種植胸徑超過(guò)或可能超過(guò)0.9 m（36 in）且其主干或主分支距管道中心線超過(guò)3.0 m～4.2 m（10 ft～14 ft）的樹木。若不滿足上述條件，則須開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)以確定其對(duì)管道的威脅程度。參考表 1風(fēng)險(xiǎn)矩陣，根據(jù)成齡樹胸徑、成齡樹與管道的距離、管道埋深等初步篩查風(fēng)險(xiǎn)。

若風(fēng)險(xiǎn)篩查判定為“進(jìn)一步分析”，則應(yīng)考慮樹木可能造成防腐層損壞、雷擊傷害、外力損傷（颶風(fēng)、洪水、樹根擠壓等）、交互作用（外力與老式建筑）、標(biāo)識(shí)不清致巡線受阻、應(yīng)急救援現(xiàn)場(chǎng)受限等因素。

下一期將為大家介紹 “雷擊致管道損傷典型案例及其機(jī)理分析”，并分享經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，敬請(qǐng)關(guān)注。

戴聯(lián)雙，博士， 1983年生，現(xiàn)就職于國(guó)家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司，注冊(cè)安全工程師、二級(jí)安全評(píng)價(jià)師、管道檢驗(yàn)師。負(fù)責(zé)編寫了《油氣管道安全防護(hù)規(guī)范》（ Q/SY1490），參與起草公安部標(biāo)準(zhǔn)《石油天然氣管道系統(tǒng)治安風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和安全防范要求》（ GA 1166）、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》（ GB 32167）等多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。在國(guó)內(nèi)外期刊先后發(fā)表論文數(shù)十篇，參與編著了《管道完整性管理技術(shù)》《油氣管道事故啟示錄》《油氣管道清管技術(shù)與應(yīng)用》等書籍。近年來(lái)多次獲得中石油集團(tuán)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)、河北省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)、管道科學(xué)獎(jiǎng)等。