天然氣長輸管道高后果區(qū)風(fēng)險評價體系研究

張勇 陳美寶 王臣

摘要：本文通過查閱相關(guān)文獻，詢問調(diào)查以及結(jié)合安全管理專家的意見，以改進的肯特評分法構(gòu)建作業(yè)安全感的評價指標體系。然后，應(yīng)用AHP法，確定指標權(quán)重，建立天然氣長輸管道高后果區(qū)風(fēng)險評價體系，評判風(fēng)險等級。并將該模型運用到具體工程實例中，以此來驗證該模型的可行性與可操作性。為企業(yè)安全生產(chǎn)管理提供參考。

Abstract： This paper examines the relevant literature， asks the survey and combines the opinions of safety management experts， and builds an evaluation index system for operational safety with the improved Kent score method. Then， the AHP method is used to determine the index weights， establish a high-impact area risk assessment system for natural gas long-distance pipelines， and judge the risk level. The model is applied to specific engineering examples to verify its feasibility and operability. This paper can provide reference for enterprise safety production management.

關(guān)鍵詞：高后果區(qū);改進肯特評分法;AHP法;風(fēng)險評價

Key words： HCAs;improved Kent score;AHP method;risk assessment

中圖分類號：TE973 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）11-0032-05

0 ?引言

管道是油氣資源輸送的主要工具，隨著油氣資源需求增長，油氣管道總里程快速增加，管道運輸已成為國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要“生命線”。據(jù)統(tǒng)計，至2017年，我國油氣管道總里程達到了13.31萬公里，呈現(xiàn)出大口徑、高壓力、網(wǎng)絡(luò)化的趨勢[1]。管道一旦失效，將引發(fā)火災(zāi)爆炸等惡性事故，對自然環(huán)境、社會生活、人身安全造成極大危害，尤其是管道高后果區(qū)（High Consequence Areas，簡稱HCAs）。管道高后果區(qū)是指管道泄漏會嚴重危及公眾安全或造成較大環(huán)境破壞的區(qū)域[2]。

我國油氣管道事故發(fā)生的頻率，遠遠高出歐美，超過歐美國家的10倍左右，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計顯示，我國自1995年以來共發(fā)生各類管道安全事故1000多起[3]。形勢不容樂觀。例如：2016年7月20日，“川氣東送”管道恩施市崔家壩鎮(zhèn)水田壩村和公龍壩村干丘包組發(fā)生爆炸燃燒，造成2人死亡，3人受傷;2017年7月4日，吉林松原燃氣管道泄漏搶修時發(fā)生爆炸，造成5人死亡89人受傷;2018年6月10日，中石油天然氣輸氣管道貴州晴隆縣沙子鎮(zhèn)三合村蔣壩營處發(fā)生燃爆，造成24人受傷。

我國針對油氣管道HCAs的研究僅限于識別、潛在影響區(qū)域的探討。近幾年油氣管道事故不斷，造成了嚴重的人員傷亡、財產(chǎn)損失，以及社會影響，根據(jù)目前研究中的不足結(jié)合實際情況，考慮到油氣管道HCAs的安全運行、周邊區(qū)域的安全規(guī)劃和公眾的生命財產(chǎn)安全，合理的建立天然氣長輸管道HCAs風(fēng)險評價體系已成為油氣管道完整性管理領(lǐng)域亟待解決的重要課題。

1 ?評價指標體系的建立

天然氣長輸管道HCAs風(fēng)險評價與長輸管道風(fēng)險評價的區(qū)別主要有：

①長輸油氣管道一般是位于郊外人口稀少的地區(qū)，周邊密集建筑物少，安全間距大，發(fā)生事故也不會造成人員的大量傷亡;但隨著我國城鎮(zhèn)化的發(fā)展，管道周邊環(huán)境變得越來越復(fù)雜，開始與供水、供氣等城市管網(wǎng)交叉重疊，穿越人口密集的生活場所，建筑物占壓等風(fēng)險使之產(chǎn)生極大地安全隱患，所以合理規(guī)劃是減少事故發(fā)生的重要因素之一[3]。

②長輸管道HCAs一旦發(fā)生泄漏、火災(zāi)、爆炸等事故，由于管道周邊環(huán)境的不可控制性，若應(yīng)急救援不力，不僅使周邊環(huán)境遭到嚴重污染，還將擾亂公眾的日常生活。所以完善應(yīng)急預(yù)案體系，是保障居民安全，減輕事故后果嚴重度的重要一環(huán)[3]。

傳統(tǒng)肯特評分法是基于長輸管道構(gòu)建的，不能直接應(yīng)用在天然氣長輸管道HCAs風(fēng)險評價分析上，結(jié)合國內(nèi)天然氣長輸管道HCAs的實際情況，根據(jù)管道生命全周期管理，分別在四個指標的前后加上規(guī)劃指標和應(yīng)急指標，如圖1所示，六個指標的指數(shù)和分值在0～600分之間[4]。

1.1 指標評分

本次共建立6個一級指標、24個二級指標、37個三級指標，分別進行評分，最后計算出總分數(shù)。

1.2 泄漏后果指數(shù)

泄漏后果指數(shù)=介質(zhì)危險分/泄漏影響系數(shù)

泄漏影響系數(shù)=泄漏分/人口狀況分

1.3 相對風(fēng)險值以及風(fēng)險等級評定

計算HCAs管段的相對風(fēng)險值，其最好與最壞情況下的相對風(fēng)險數(shù)的范圍如表1所示。國內(nèi)對油氣管道風(fēng)險評價的風(fēng)險等級研究大多采用Schlechter等提出來的風(fēng)險評價指數(shù)值標準[5]，見表2所示。

2 ?天然氣長輸管道高后果區(qū)模糊綜合評判

2.1 AHP法確定權(quán)重

層次分析法（簡稱AHP方法）是把定性與定量分析相結(jié)合的系統(tǒng)決策方法，主要應(yīng)用在系統(tǒng)分析、風(fēng)險評價、企業(yè)管理等領(lǐng)域，特別適用于不同層次結(jié)構(gòu)構(gòu)成，影響因素較多，決策結(jié)果直接量化困難的場[4]。

2.1.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

建立的天然氣長輸管道HCAs風(fēng)險評價指標體系，其結(jié)構(gòu)可劃分為目標層A（天然氣管道長輸管道HCAs風(fēng)險評價），準則層為B19（規(guī)劃指標），B2（第三方破壞指標），B3（腐蝕指標），B4（誤操作指標），B59（設(shè)計指標），B6（應(yīng)急指標）六項指標因素。指標層為在六項指標的基礎(chǔ)上建立的底層指標 ，最終共同構(gòu)建出所需的層次結(jié)構(gòu)模型。

2.1.2 構(gòu)建判斷矩陣

2.1.3 一致性檢驗

2.2 模糊綜合評價方法簡介

由于管道在其生命全周期管理中存在許多致使管道失效的模糊因素，在風(fēng)險評價中，這些因素不能被精確化。采用模糊數(shù)學(xué)理論，可使評判結(jié)果所有可能取值具有連續(xù)性，評價結(jié)果更加符合客觀實際。

2.2.1 確定評價對象的因素論域

3.2 相對風(fēng)險值計算

3.2.1 非模糊風(fēng)險因素指數(shù)值的計算

按照權(quán)重確定的評分標準與已識別出的HCAs管段，在對非模糊風(fēng)險因素進行計算的時候，將風(fēng)險因素的總體分值設(shè)為600分，即三級風(fēng)險因素所有指數(shù)的和在600分以內(nèi)。在權(quán)重確定的情況下，邀請專家進行打分，將結(jié)果以平均處理的方法確定。如表5所示。

根據(jù)打分表的數(shù)值最終能夠得出非模糊風(fēng)險因素的指數(shù)數(shù)值為373。

3.2.2 模糊風(fēng)險因素分值的計算

不同管道模糊因素的失效權(quán)重可依據(jù)權(quán)重和層次分析法得出。其中當(dāng)?shù)刂伟驳臋?quán)重值為0.0263，巡線質(zhì)量的權(quán)重值為0.0444，員工素質(zhì)培訓(xùn)的權(quán)重值為0.0973，日常應(yīng)急管理的權(quán)重值為0.0674，應(yīng)急保障的權(quán)重值為0.2128，信息監(jiān)測的權(quán)重值為0.1341，信息報送的權(quán)重值為0.0845，事件預(yù)警的權(quán)重值為0.0781，指揮協(xié)調(diào)的權(quán)重值為0.1212，搶險救援的權(quán)重值為0.0935，信息發(fā)布的權(quán)重值為0.0398，現(xiàn)場清理的權(quán)重值為0.0759、人員撫恤0.0253。

模糊風(fēng)險因素的權(quán)重值確定好以后，得出了模糊風(fēng)險因素的總體分配分值為88。將需要計算的模糊因素評價等級分為4個等級，假如模糊因素總體分值為a，那么專家對其評分集可用X=（a，aX70%，aX30%，0）來計算。其風(fēng)險因素的評價集X可以表示為：X=（88，88×70%，88×30%，0）

3.2.3 總指數(shù)的計算

非模糊因素及模糊因素最后得分值，由上文不難得出為430.38分，同理可得其余高后果區(qū)管段得分。

3.2.4 相對風(fēng)險分值的計算

該管道輸送的介質(zhì)是天然氣，依據(jù)肯特法規(guī)定的燃氣泄漏取值準則可得到，天然氣危害分值為7分，氣體泄漏分值為4分，HCAs的人口分數(shù)根據(jù)其等級將HCA1、HCA2、HCA3、HCA4、HCA5、HCA7、HCA8、HCA9、HCA11、HCA14為4分，HCA6、HCA13為3分，HCA10、HCA12為1分。由泄漏分數(shù)與人口狀況分的比值即可得到泄漏影響系數(shù)和相對風(fēng)險值。

由圖結(jié)果可以看出，各HCAs管段的風(fēng)險水平，是依據(jù)各HCAs管段風(fēng)險發(fā)生概率與后果分析的綜合得分。各HCAs管段現(xiàn)階段的安全水平和其風(fēng)險值得分成正比，其相對風(fēng)險值能很好的反映管道的安全水平。

4 ?結(jié)論

根據(jù)本文介紹的天然氣HCAs風(fēng)險評價指標體系得出的各HCAs管段風(fēng)險分值，即能明確的知道各HCAs管段風(fēng)險水平高低，與現(xiàn)場實際風(fēng)險情況相符，取得了相互印證。該評價結(jié)果科學(xué)的驗證了該評價體系的合理性和適用性，為管道公司下一步有針對的進行檢測、管理和維護工作做好了準備。

參考文獻：

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