管道風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則確定方法探討

薛海峰，朱潔，任遠(yuǎn)，王子文，馬偉平

(1.國家管網(wǎng)集團(tuán)西部管道有限責(zé)任公司 烏魯木齊應(yīng)急搶險(xiǎn)中心，新疆 烏魯木齊 830000；2.國家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司 建設(shè)項(xiàng)目管理分公司，河北 廊坊 065000；3.中油國際管道公司，北京，100029；4.廊坊中油朗威工程項(xiàng)目管理有限公司，河北 廊坊 065000；5.國家管網(wǎng)集團(tuán) 科學(xué)技術(shù)研究總院分公司，河北 廊坊 065000)

隨著中國長輸管道快速發(fā)展，截至2020年底油氣長輸管道總里程約為1.45×105km[1]。若管道發(fā)生油氣泄漏或火災(zāi)爆炸事故，將造成嚴(yán)重?fù)p失。2013年11月22日，中石化東黃輸油管道火災(zāi)爆炸事故造成62人死亡、136人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)7.5億元[2]。長輸管道安全成為國家、社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)問題。進(jìn)入21世紀(jì)，美國最先提出完整性管理理念，已成為保障管道系統(tǒng)安全的公認(rèn)先進(jìn)做法[3]。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是管道完整性管理的核心內(nèi)容，已發(fā)展定量/半定量、風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)、事故樹等方法。風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的關(guān)鍵技術(shù)，也是風(fēng)險(xiǎn)減緩措施實(shí)施與否的決策依據(jù)，但目前國內(nèi)外還未形成統(tǒng)一、公認(rèn)的準(zhǔn)則[4]。研究適用于國內(nèi)管道特點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則，既是確定科學(xué)、合理的管道安全距離的重要依據(jù)，對(duì)于提高管道安全管理的有效性也具有重要意義。

1 風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則的涵義

一般認(rèn)為安全是一種不確定性的狀態(tài)，如果人員死亡風(fēng)險(xiǎn)低于某一確定的風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)，即認(rèn)為人員是安全的。風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則是指社會(huì)公眾因主觀愿望及管道運(yùn)營商對(duì)風(fēng)險(xiǎn)水平的可接受程度，描述了人員傷亡、環(huán)境污染、財(cái)產(chǎn)及商業(yè)利益損失風(fēng)險(xiǎn)的最大情形[5]。風(fēng)險(xiǎn)可接受性不僅是科學(xué)技術(shù)問題，也是社會(huì)科學(xué)問題，不僅取決于事故后果，也涉及人的價(jià)值觀念等。風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則的影響因素包括：事故后果嚴(yán)重程度、風(fēng)險(xiǎn)可控性、個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)與集體風(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)險(xiǎn)不確定性。

開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)以及降低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)需要投入資金和技術(shù)。確定可接受風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則是優(yōu)化風(fēng)險(xiǎn)減緩措施，例如選擇檢測技術(shù)、確定檢測周期等，制定最佳投資方案。確定可接受風(fēng)險(xiǎn)水平應(yīng)根據(jù)行業(yè)發(fā)展水平且符合行業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀。確定可接受風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則應(yīng)遵循以下基本原則：

1)可接受合理的風(fēng)險(xiǎn)。在合理可行條件下，最大限度降低重大危害的風(fēng)險(xiǎn)水平。

2)特定類型管道事故。對(duì)于可能造成嚴(yán)重后果的，首先應(yīng)最大限度降低該事故發(fā)生概率。

3)比較原則。應(yīng)用新系統(tǒng)的可接受風(fēng)險(xiǎn)水平，應(yīng)比被接受的現(xiàn)存系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)水平大致相當(dāng)。

4)MEM原則。新增活動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)不應(yīng)比日?；顒?dòng)風(fēng)險(xiǎn)有明顯增加，一般認(rèn)為新增加活動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)不應(yīng)超過1%。

2 風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則理論研究現(xiàn)狀

針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)可接受性，代表性的是英國健康安全管理委員會(huì)(HSE)在安全法規(guī)中采用風(fēng)險(xiǎn)管理和決策領(lǐng)域的最低合理可行準(zhǔn)則ALARP(as low as reasonably practicable)，控制風(fēng)險(xiǎn)在合理范圍內(nèi)盡可能低[6]。其基本涵義是：

1)任何系統(tǒng)都是存在風(fēng)險(xiǎn)的，通過預(yù)防措施不可能徹底消除風(fēng)險(xiǎn)。

2)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)水平越低，進(jìn)一步降低風(fēng)險(xiǎn)就越困難，其成本呈指數(shù)級(jí)上升。

3)安全改進(jìn)措施投資的邊際效益遞減，最終趨于零或負(fù)值，應(yīng)綜合分析系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)水平和投資成本，做出合理判定。

英國管道安全監(jiān)管的基本法律是《管道安全法/Thepipelinesafetyregulation》(1996年)和《重大危害控制法案/Thecontrolofmajoraccidenthazardsregulations》(2015年)，要求管道運(yùn)營商通過安全報(bào)告證明管道安全性，證明管道對(duì)公眾和員工造成的死亡風(fēng)險(xiǎn)處于ALARP范圍，其中員工相對(duì)公眾的風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)略高。

挪威石油理事會(huì)(NPD)在其指導(dǎo)方針中指出的可接受準(zhǔn)則陳述了人員傷亡、環(huán)境損害和財(cái)產(chǎn)、商業(yè)利益受損的風(fēng)險(xiǎn)的觀點(diǎn)。因此，管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)應(yīng)首要解決個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則，其次還應(yīng)關(guān)注環(huán)境損害和財(cái)產(chǎn)、商業(yè)利益受損的風(fēng)險(xiǎn)。

在裝飾技法和顏料的選擇上，可以吸取其他藝術(shù)的精華再結(jié)合已有的花鳥題材的技法與顏色，讓粉彩花鳥的顏色更加豐富，展現(xiàn)方式更加多樣。

3 個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則

3.1 國外個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則研究現(xiàn)狀

荷蘭建設(shè)規(guī)劃和環(huán)境部最早提出個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)(IR)的衡量指標(biāo)。IR定義為未采取任何保護(hù)措施情況下，區(qū)域內(nèi)某一特定位置處的人員因潛在事故危害造成死亡的概率，通常用年死亡概率表示(人·年-1)。IR的表述為

IR=PfPdf

(1)

式中：Pf——失效事故發(fā)生概率；Pdf——失效事故造成的個(gè)體死亡概率。

荷蘭水污染技術(shù)咨詢委員會(huì)TAW(Dutch Technical Advisory Committee on Water Defences)指出確定個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)考慮人員參與活動(dòng)的主觀性，例如人員登山相對(duì)煉油廠的個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)更易于接受，可接受個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)IR0表述為

IR0<β×10-4

(2)

式中：β——調(diào)整系數(shù)，與人們接受風(fēng)險(xiǎn)的主觀性有關(guān)，主動(dòng)型的β為10(如登山)；自我控制型的β為1(如駕車)；缺少自我控制的β為0.1(如飛行)；不自愿的β為0.01(如工作)。

英國HSE委員會(huì)將個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)劃分為不可接受區(qū)、可容忍區(qū)和廣泛接受區(qū)，廣泛接受區(qū)和可容忍區(qū)的界限為10-6人/年。國外針對(duì)廣泛接受區(qū)和可容忍區(qū)的界限界定為10-6人/年，例如荷蘭適用范圍是新建和在役工廠，英國適用范圍是核電站、?；袠I(yè)和危險(xiǎn)品運(yùn)輸儲(chǔ)存，澳大利亞適用范圍是新建工廠。針對(duì)不可接受區(qū)和可容忍區(qū)的界限，國際上還沒有統(tǒng)一、公認(rèn)的準(zhǔn)則。英國HSE委員會(huì)提出了核電站的風(fēng)險(xiǎn)不可接受區(qū)與可容忍區(qū)的建議界限，針對(duì)工人的取值為10-3人/年；針對(duì)公眾的取值10-5人/年，是主觀意愿性差異的體現(xiàn)。

3.2 中國長輸管道個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則

建立國內(nèi)管道個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則，應(yīng)參考國際慣例做法，同時(shí)結(jié)合中國國情和長輸管道行業(yè)特點(diǎn)。借鑒英國HSE委員會(huì)框架準(zhǔn)則，風(fēng)險(xiǎn)劃分為不可接受區(qū)、可容忍區(qū)和廣泛接受區(qū)。具體涵義為：

2)廣泛接受區(qū)指風(fēng)險(xiǎn)是可被接受的，無需采取安全改進(jìn)措施。

3)如風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)位于可容忍區(qū)，需進(jìn)行安全措施成本-效益分析。如證明進(jìn)一步增加安全措施對(duì)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)降低影響不大，即風(fēng)險(xiǎn)是“可容忍的”，仍繼續(xù)使用現(xiàn)有風(fēng)險(xiǎn)措施。

根據(jù)中國事故人員死亡統(tǒng)計(jì)值確定個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)臨界值。原國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局統(tǒng)計(jì)2001—2006年中國因事故死亡人數(shù)，確定的個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)最大值是2001年1.09×10-4人/年，最小值是2006年8.58×10-5人/年，這5年中國年事故死亡人數(shù)變化不大[7]。根據(jù)上述分析，可將中國年事故死亡率1×10-4人/年作為風(fēng)險(xiǎn)不可接受區(qū)和可容忍區(qū)的界限依據(jù)。借鑒英國HSE委員會(huì)框架準(zhǔn)則，風(fēng)險(xiǎn)可容忍區(qū)和廣泛接受區(qū)的界限為1×10-6人/年。中國長輸管道個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則如圖1所示。

圖1 中國長輸管道個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則示意

4 社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則

社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)是確定特定事故的發(fā)生概率與該事故導(dǎo)致的受傷或者死亡人數(shù)的相互關(guān)系。特指影響到多數(shù)人的災(zāi)難性事故，例如油氣管道泄漏火災(zāi)爆炸事故，影響范圍大，社會(huì)關(guān)注度高。國外社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)表征通常采用F-N曲線，即死亡人數(shù)超越概率曲線。F-N曲線最早應(yīng)用于核工業(yè)領(lǐng)域，現(xiàn)在作為風(fēng)險(xiǎn)表述形式在其他行業(yè)廣泛應(yīng)用。F-N曲線表述形式為

(3)

式中：N——死亡人數(shù)；FN(x)——每年死亡人數(shù)x的概率分布函數(shù)，表示每年死亡人數(shù)小于x的概率，n——臨界曲線的斜率，n=1判定為中性風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，n=2判定為規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，表明后果嚴(yán)重的事故在相對(duì)較低的概率條件下才被接受；C——常數(shù)，取值10-2或者10-3，決定臨界曲線的位置。

統(tǒng)計(jì)國內(nèi)長輸管道歷史失效事故數(shù)據(jù)[8]，以2014年底統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為例，長輸油氣管道總里程8×104km，國內(nèi)長輸管道事故失效概率約為1×10-3次/(年·km)，事故平均死亡人數(shù)約為0.016 4 人，得到中國長輸管道社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)方程如式(4)所示，對(duì)應(yīng)的F-N曲線如圖2所示。應(yīng)指出，如管道長度、歷史事故率和事故死亡人數(shù)等參數(shù)發(fā)生變化，則管道社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)F-N曲線方程也應(yīng)相應(yīng)調(diào)整。隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，管道實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，建立國內(nèi)油氣管道失效信息數(shù)據(jù)庫，不斷改進(jìn)和完善事故數(shù)據(jù)，對(duì)于開展管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和確定社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)可接受判據(jù)具有重要意義。

圖2 中國長輸管道社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)F-N曲線示意

(4)

5 財(cái)產(chǎn)損失可接受準(zhǔn)則

財(cái)產(chǎn)損失風(fēng)險(xiǎn)是針對(duì)整個(gè)管道系統(tǒng)的總經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)的度量[9]。財(cái)產(chǎn)損失可接受準(zhǔn)則用P-L曲線描述，如圖3所示，P-L曲線上方區(qū)域?yàn)轱L(fēng)險(xiǎn)不可接受區(qū)域，其中P表示事件對(duì)管道系統(tǒng)造成財(cái)產(chǎn)損失、損壞或延誤的累積概率，L表示事故損失費(fèi)用比例，包括構(gòu)件/部件損失、維修費(fèi)用、延誤時(shí)間、生產(chǎn)損失、恢復(fù)費(fèi)用或者可靠性降低等。事件造成的財(cái)產(chǎn)損失概率見表1所列。

圖3 財(cái)產(chǎn)損失可接受準(zhǔn)則P-L曲線示意

表1 事件造成的財(cái)產(chǎn)損失概率

6 環(huán)境損害可接受準(zhǔn)則

環(huán)境損害可接受準(zhǔn)則取決于油品或氣體泄漏對(duì)環(huán)境造成的后果[10]。環(huán)境損害可接受準(zhǔn)則側(cè)重點(diǎn)不在于區(qū)分危害環(huán)境的類型，重點(diǎn)在于關(guān)注管道生命周期內(nèi)，泄漏對(duì)環(huán)境危害的嚴(yán)重性和長期性，可用受到破壞的環(huán)境資源的恢復(fù)時(shí)間表示，見表2所列。

表2 環(huán)境損害可接受準(zhǔn)則

7 結(jié)束語

研究管道行業(yè)權(quán)威、公認(rèn)的風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則，是管道完整性管理和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中急需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則起源于西方國家，國內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)補(bǔ)償能力薄弱，確定風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則必須考慮中國國情和管道行業(yè)特點(diǎn)。

確定一條管道風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則，應(yīng)綜合考慮人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失和環(huán)境損害，得到一個(gè)總體的可接受準(zhǔn)則，才能全面分析管道風(fēng)險(xiǎn)，為管道運(yùn)行維護(hù)決策提供依據(jù)。實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)減緩措施時(shí)，應(yīng)考慮管道沿線人口密度及社會(huì)環(huán)境存在差異，應(yīng)將管道合理分段，根據(jù)管段具體情況制定風(fēng)險(xiǎn)可接受水平。

建議加強(qiáng)管道失效數(shù)據(jù)庫建設(shè)，不斷完善和積累失效事故數(shù)據(jù)，包括管道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、事故資料、傷亡人數(shù)和經(jīng)濟(jì)損失等，為確定管道社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則提供依據(jù)。應(yīng)指出風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則是不斷變化的，隨著管道技術(shù)進(jìn)步，實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)減緩措施的成本逐漸降低，采用更加嚴(yán)格的風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則成為可能。關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則、成本和科技進(jìn)步的關(guān)系需要持續(xù)研究。