長距離輸氣管道水毀災害風險管理效能評估

徐惠，郭杰，陳曉艷，劉鵬，齊利峰

■質量安全論壇

長距離輸氣管道水毀災害風險管理效能評估

徐惠1，郭杰2，陳曉艷3，劉鵬1，齊利峰1

1.中國石化中原油田分公司油氣儲運中心（河南濮陽457000）
2.中國石油規劃總院（北京100083）
3.中國市政工程中南設計研究總院有限公司第七設計院（廣東深圳518001）

長距離輸氣管道水毀災害風險管理效能評估對長距離輸氣管道水毀工程的管理具有重要意義。通過調查分析水毀災害風險管理效能評估的國內外研究現狀，針對某輸氣管道的實際情況，選用“多投入—多產出”的效能評估模式，投入指標為人力、財力、物力的投入，產出指標為風險辨識的有效性、風險評估的有效性、風險控制的有效性。制定相應的效能評估指標體系，并通過數據包絡分析法對其進行效能評估。經驗證，評估結果具有一定的合理性和準確性，該效能評估技術具有較強的操作實用性。

長距離輸氣管道；水毀災害；風險管理；效能評估

長距離輸氣管道沿線地形地貌、水文地質條件復雜，加上人類的經濟工程活動，導致了管道沿線地區環境地質災害的頻發。而在這些環境及地質災害中，水毀災害是經濟損失最嚴重、人口傷亡最多和社會影響最大的自然災害之一。統計表明水毀災害又是發生最頻繁的環境地質災害，長距離輸氣管道在水毀災害風險管理方面取得了一定的防災減災效果，但是從未對其“投入—產出”進行評估，因此對長距離輸氣管道開展水毀災害風險管理效能評估的研究對管道經濟合理的安全、平穩運行具有重要的意義。

1 效能評估模型

1.1效能評估模式

在滿足了法律法規和標準[1-2]強制相關要求的基礎上，國外的管道企業一般會結合自身的實際情況，自行確定效能評價指標體系。長距離輸氣管道水毀災害風險評估過程是一種通過資金轉化為事物的資源轉換系統，達到降低管道的風險，最終獲取管道的安全運營。而對于這種資源轉換系統適合用最經典的“投入—產出”評估模式[3]。結合國內長距離輸氣管道的實際情況，采用“多投入—多產出”的效能評估模式進行評估。

1.2效能評估模型

筆者采用多投入多產出的效能評估模式，投入指標包括人力、財力、物力的投入，它包括風險辨識投資、風險評估投資、風險控制投資，相對應的產出指標包括風險辨識的有效性、風險評估的有效性、風險控制的有效性。其中風險辨識的有效性可以由水毀災害識別覆蓋率來表征，風險評估的有效性體現在人因因素、物因因素、工程因素和管理因素4個方面，風險控制的有效性則由水工保護工程和水毀災害監控情況兩方面組成。

1.3效能評估指標體系的建立

在上述效能評估模型的基礎上，建立效能評估指標體系，分為投入指標和產出指標兩部分。

1.3.1 投入指標

投入指標包括風險辨識的投資、風險評估的投

資、風險控制的投資，也就是風險辨識的投入費用、風險評估的投入費用、風險控制的投入費用。

1.3.2 產出指標

產出指標包括風險辨識的有效性、風險評估的有效性、風險控制的有效性三類。

1.3.2.1 風險辨識的有效性

風險辨識的有效性由水毀災害識別覆蓋率來表征。

風險辨識有效性的指數可由式（1）計算：F=f（1）（1）式中：F為風險辨識的有效性指數；f為水毀災害識別覆蓋率的得分。

長距離輸氣管道水毀災害風險管理效能評估風險辨識有效性指數介于0～10之間。

1.3.2.2 風險評估的有效性

風險評估的有效性從人因因素、物因因素、工程因素、管理因素來考量。

1）人是項目的直接實施者，所以在工程項目中人的作用是顯著的，影響人的因素很多，主要有以下幾個方面：評估組人員技能、評估組人員年齡、評估組人員素質和評估組人員責任心。

2）物因因素的選擇需要包括與資料有關的指標，結合先前質量影響因素物因因素辨識結果和綜合專家意見，確定有關資料收集物因因素的指標有以下幾個方面：現場勘查的充分性、資料收集手段的完備性、獲得資料的可靠性、獲得資料的完整性。

3）工程因素對于對于風險評估來講是最深遠、最廣泛和最直接的，工程操作因素主要分為三部分：風險評估實施前的工程操作因素、風險評估實施中的工程操作因素、風險評估完成階段的工程操作因素。

風險評估實施前的工程因素包括：①風險評估的法律依據；②評估方法的選擇；③評估對象的選擇；④風險評估方案的可行性。

風險評估實施過程中工程操作因素指標：①評估模型的建立，即建立的完整性和科學性；②風險因素辨識的有效性；③風險因素辨識的可靠性；④風險因素的量化科學性，包括模型的求解處理方法、權重的賦值等。

風險評估完成階段工程操作因素指標有：①風險評估軟件，主要包括實用性和成熟度等；②可接受性風險的制訂；③風險緩解措施的制訂和調整；④風險評估報告的編制。

4）管理因素對預防事故的發生是有相當影響的，對各種導致評估質量降低的因素嚴格控制，采取有效的管理措施，從而提高評估的質量，事故就可以避免。這里選取與管理因素有關的以下指標：①管理機構；②管理制度及執行；③管理人員配置；④進度情況。

風險評估有效性指數由式（2）計算：

式中：Z為風險評估指數；Qji為第j個指標中第i個變量的權重；Fji為第j個指標中第i個變量的得分；n為風險評估項目變量的個數。

長距離輸氣管道水毀災害風險管理效能評估的風險評估有效性指數Z介于0～10之間。

1.3.2.3 風險控制的有效性

風險控制的有效性體現在水工保護工程和水毀災害監控情況兩個方面。

水工保護工程是為保護管道安全運營服務的，它的使命就是在水毀災害發生、發展、消失的過程中確保管道的安全。水工保護工程可由水毀災害風險減緩效益和工程可用性來表征。對于風險減緩效益就是指管道系統從無該水工保護工程時，水毀災害從項目的立項之時發展到效能評價點給管道帶來的原風險值降低到該水工保護工程存在時，水毀災害給管道帶來的現風險值。按照“有無對比法”將原風險與現風險的差值作為水工保護工程風險減緩效益。風險減緩準則層的水工保護工程風險減緩效益指數由式（3）計算：

式中：A為水工保護工程風險減緩效益指數；wj為第j個指標的權重；ryj為第j個指標的原風險值；rxj為第j個指標的現風險值。

長距離輸氣管道水毀災害風險體現在以下方面：①管溝沉降和塌陷；②管道暴露和懸空；③邊坡滑塌。

工程可用性是衡量效能評估時間點之后，水工保護工程能繼續發揮效能的能力。工程可用性是預測工程未來繼續發揮效能的能力，可設立目前的工程質量和工程維護狀況兩個指標層。工程質量是工程效能發揮的前提，沒有好的工程質量，即使工程措施再合理、工程位置再恰當，效能也沒有發揮的載體。工程可用性是用來預測工程未來繼續發揮效能的程度，所以除了考慮到工程的質量問題還需要考慮工程維護水平。

工程可用性指數由式（4）計算：

式中：B為水工保護工程可用性指數；wji為第j個指標中第i個變量的權重；uji為第j個指標中第i個變量的分值。

那么水工保護工程的指數由式（5）計算：

工程質量指標有：①混凝土結構工程現狀質量；②砌體結構工程現狀質量；③柔性結構工程現狀質量；④植草工程現狀質量；⑤土工織物結構工程現狀質量；⑥灰土結構工程現狀質量；⑦混合結構工程現狀質量。工程維護水平指標有：①防止人為破壞；②維護局部損毀；③清除淤積障礙。

水毀災害監控情況可由監控機構和監控方案兩個指標來表述。水毀災害監控指數由式（6）計算：

式中：D為水毀災害監控指數；wj為監控準則中第j個指標的權重；uj為第j個變量的分值。

那么風險控制有效性指數E由式（7）計算：

長距離輸氣管道水毀災害管理效能評估的風險控制有效性的指數介于0～10之間。

1.4效能評估指標權重的確定

對長距離輸氣管道水毀災害風險管理進行效能評估時，除了確定具體的評價指標外，每個指標在體系中的重要程度也是需要度量的，也就是指標的權重。確定權重的方法主要分為兩大類：主觀賦權法和客觀賦權法。主觀賦權法主要以實踐經驗和主觀判斷為主，客觀賦權法主要以數學方法為主，這里采用客觀賦權法。效能評估中最常用的客觀賦權法是層次分析法（AHP）[4]，本文采用在層次分析法基礎上發展起來的網絡層次分析法（ANP）[5-6]。

1.5效能評估指標得分的確定

當構建出某一專項效能評估的所有指標后，進一步對底層指標的量化給出具體評分標準，可以將每一指標劃分為5個等級，其劃分原則如下：1分—指標處于不可靠的狀態；3分—指標可靠性程度較差；5分—指標可靠性程度一般；8分—指標可靠性程度良好；10分—指標可靠性程度好[7]。在實際評價過程中，可以根據實際情況對每個指標在等級劃分區間內進行插值評分。如遇評分項目中具體評價定量困難，可以采用“是否”兩級評價標準來實現：“是”為10分，“否”為0分（檢查情況介于兩者之間的，可以取中間值，如8、6、4、2或5）。

2 效能分級

為了使長距離輸氣管道水毀災害風險管理效能評估的結果更加符合習慣認識，針對決策單元的相對有效值乘以100為該決策單元的效能值得分，在每個決策單元中效能值得分最高為100分，根據效能值得分的高低分為高、較高、中、較低、低五級。效能值得分與評估結果分級見表1。

表1 效能評估結果分級表

3 案例分析

在此選取西氣東輸管道若干管理處的12處典型坡面水毀災害點為例，對所研究的效能評估方法的合理性進行驗證。首先運用網絡層次分析法計算出指標權重值，然后根據效能評估指標體系評分方法對各底層指標進行評分，結合各部分的評價指數計算公式，得出各部分的投入和產出指標的決策單元，最后由數據包絡分析法來計算出相對有效性值，從而得出效能排序和相應的效能提高方案。

3.1指標權重的確定與指標評分

由網絡層次分析法（ANP）來確定指標權重，以風險評估有效性的指標權重計算過程為例：首先建立組和節點，然后將它們連接起來如圖1所示，最后進行評估/比較如圖2所示。

圖1 各組連接情況

圖2 問卷模式的界面

3.2數據包絡分析法排序結果與分析

12處水毀災害點水毀災害風險管理效能評估模塊調查數據見表2。

上述12處西氣東輸管道若干管理處的坡面水毀災害風險管理效能評估結果排序見表3。

表3的效能評估結果中豫皖管理處樁號A5、浙江管理處樁號A6、寧陜管理處樁號A8三處的相對有效性值為1。其中豫皖管理處樁號A5投入費用適中，且有較高的產出指數；浙江管理處樁號A6產出指數不高，風險辨識的有效性指數偏低即風險辨識覆蓋率偏低；風險評估的有效性指數中現場勘查不充分、工作人員資質不佳、所用設備可靠性偏低、風險評估的法律依據過時、風險因素量化欠科學、總項目進度推遲5%～10%；風險控制的有效性指數中的管道暴露和懸空風險減緩指數偏低、植草工程現狀質量不好、人為破壞活動沒能及時制止。但是其投入費用很少，故最后評估結果效能級別為高。寧陜管理處樁號A8產出指數中風險辨識的有效性指數稍偏低即風險辨識覆蓋率不到80%；風險評估的有效性指數中的收集資料欠完整、評估模型的建立合理性不高；風險控制的有效性指數中的管溝沉降和塌陷風險減緩效益指數偏低、管道暴露和懸空風險減緩效益指數偏低、混凝土結構工程現狀質量不好、人為破壞活動沒能及時制止。但是其投入費用也比較少，故最后評估結果效能級別為高。相對有效性值排序第4的寧陜管理處樁號A12有較高的產出指數和較低的投入費用故最后評估結果效能級別為高。相對有效值排序第5、6、7、8的廣東管理處樁號A11、贛湘管理處樁號A9、廣東管理處樁號A1、贛

表2 坡面水毀災害風險管理效能評估實例數據

表3 坡面水毀災害風險管理效能評估結果

湘管理處樁號A2最后的評估結果效能級別都為較高，都是在投入費用適中的情況下有較高的產出指數。相對有效值排序第9的豫鄂管理處樁號A4的風險辨識有效性指數稍偏低即風險辨識覆蓋率不到80%，風險評估有效性指數和風險控制有效性指數較高且投入費用較少，故最后的評估結果效能級別為較高。相對有效值排序第10、11的贛湘管理處樁號A10、贛湘管理處樁號A7兩者都是產出指數較高，但是投入費用也較高，故最后的評估結果效能級別為中。相對有效值排序第12的寧陜管理處樁號A3雖然有很高的產出指數，但是其投入費用也很高，故最后的評估結果效能級別為較低。

4 結論

1）根據國內外長輸管道水毀災害風險管理的背景和相關理論，提出長距離輸氣管道水毀災害風險管理效能評估的觀點，并建立長距離輸氣管道水毀災害風險管理的效能評估體系。

2）結合工程實際設計的長距離輸氣管道水毀災害風險管理效能評估體系，經過實際案例檢驗，結果證明，該效能評估技術具有較強的操作實用性。

[1]American Petroleum Institute.Managing system integrity for hazardous liquid pipelines：API Standard 1160—2001[S]. Washington D C：API,2001.

[2]American Society of Mechanical Engineers.Managing system integrity of gas pipeline：ASME B31.8S2001[S].New York：ASME B 31 Committee,2001.

[3]湯林春.學校效能評價研究[D].上海：華東師范大學,2005.

[4]鄧雪,李家銘,曾浩健,等.層次分析法權重計算方法分析及其應用研究[J].數學的實踐與認識,2012,7(4)：93-100.

[5]徐惠,姚安林,蔣宏業,等.基于ANP的輸氣管道坡面水毀風險緩解措施效能評估[J].石油工業技術監督,2015,31(1)：12-15.

[6]孫宏才,田平.網絡層析分析法與決策科學[M].北京：國防工業出版社,2011.

[7]姚安林,趙忠剛,張錦偉.油氣管道風險評估質量評價技術[J].天然氣工業,2013,33(12)：111-116.

The effectiveness evaluation of flood damage risk management of long-distance gas pipeline is of important significance to the management of long-distance gas pipeline flood control projects.Through the investigation and analysis of the research status at home and abroad in the effectiveness assessment of flood disaster risk management,the effectiveness assessment mode of“multiple input and multiple output”is used for some gas pipeline.Input indicators include human input,financial input and material input,and the output indexes include the effectiveness of risk identification,the effectiveness of risk assessment and the effectiveness of risk control.The cor?responding performance evaluation index system is established,and the effectiveness of flood damage risk management of the gas pipe?line is evaluated using the data envelopment analysis(DEA).It is verified that the evaluation result of the gas pipeline is reasonable and accurate,and the effectiveness evaluation technology has strong operability.

long-distance gas pipeline;flood disaster;risk management;effectiveness evaluation

梅

2016-11-29

徐惠（1989-），女，碩士，主要從事油氣儲運方面的工作。