天然氣管道高后果區第三方施工破壞風險分析及控制對策

馬玉寶

中國石油西南管道有限公司 南寧輸油氣分公司 （廣西 南寧 530000）

0 引言

第三方施工破壞是指非管道企業的組織或個人在管道及其附屬設施兩側法規規定要求范圍內進行的各種施工行為。管道高后果區建構筑物相對集中、人口密度大，第三方施工作業較其他區域更為頻繁，引起天然氣管道失效的風險更大。高后果區內天然氣管道一旦發生泄漏，引起燃爆，人員傷亡及財產損失會比較嚴重。近幾年，國內陸續發生多起第三方施工破壞導致高后果區管道泄漏燃爆事故，造成了嚴重的后果。第三方施工破壞已成為天然氣管道失效的主要因素之一，必須系統地對第三方破壞致使管道失效事件進行研究和分析。

故障樹分析方法是一種簡明、直觀、靈活的可靠性分析方法，常被用以進行風險分析[1]。模糊評價法是基于評價因素模糊合成機理，依據各個風險評價因素對被評價對象的隸屬度，將模糊因素定量化，進而進行評價的方法[2]，且有多種模糊運算方式。目前，將這兩種方法結合應用于第三方施工破壞致使高后果區管道失效的風險分析案例較少,且故障樹建立方法和模糊因素處理方法均不相同。

本文以第三方施工破壞致使高后果區天然氣管道失效為頂事件建立故障樹，采用模糊評價法對故障樹頂事件的風險進行模糊評價，將難以定量分析的風險因素定量化。綜合分析評價過程、評價結果和實際工作情況，提出風險控制措施。在計算各因素權重時采用較為簡便的層次分析法中的“9 度法”和特征根法。

1 建立故障樹

借鑒國內第三方施工致使埋地管道失效的因素統計方法[3-4]，結合某管道公司提供的數據，以第三方施工破壞致使高后果區管道失效作為頂事件，內部原因和外部原因為次頂事件，對每個次頂事件的原因層層分析，直至分解到各種基本事件為止，形成第三方施工破壞致使高后果區管道失效故障樹分析圖，如圖1所示。各類事件符號說明見表1。

2 建立模糊評價模型

2.1 建立因素集合和主觀評判集合

圖1 第三方施工破壞致使高后果區管道失效故障樹

表1 第三方施工破壞致使高后果區管道失效事件符號說明

首先以故障樹底層的基本事件為元素建立因素集合 U ={u1，u2，u3，u4，…，un}。其次，根據風險分級情況，將第三方施工破壞致使高后果區管道失效風險分為4 個等級，用集合V=[輕微，低，中，高]表示評判集合。

2.2 層次分析法確定因素權重

首先，將U 中的所有因素按照行、列形成矩陣，并建立任意兩個因素成對判斷表。其次，成立評價小組，根據經驗開展評價，采用“9 度法”來表征一個因素相對于另一個因素的重要程度[5]，用特征根法求取集合U 中各個因素的權重，得到評價因素歸一化后的權重向量W。利用一致性檢驗方法對成對判斷矩陣檢驗，確保判斷矩陣通過一致性檢驗，否則重新判斷，直到一致性檢驗通過。

2.3 開展單因素風險模糊評價

首先，選取某個因素為評價對象，確保該因素包含若干個基本元素，由基本元素構成該因素的集合U；其次，評價小組成員對集合U 中每個基本元素的每個風險等級進行評價，得出評價比重，即為每個基本元素相對于評判集V 的隸屬度；最后，以U 中各元素相對于評判集V 的隸屬度為行，即可形成該單因素模糊評價矩陣A。

利用加權平均M（0，+）算法對單因素模糊評價矩陣A 和歸一化的權重向量W 進行計算，其結果即為單因素模糊評價集B=W·A=(b1,b2,b3,…,bi)。

2.4 頂事件風險模糊評價

根據以上單因素模糊評價集的計算過程，可求得其他所有同級因素的模糊評價集，以同級所有因素的模糊評價集為行構成上一級評價因素的模糊評價矩陣，再利用層次分析法計算出上一級評價因素的權重向量。以此類推，直至求出頂事件第三方施工破壞導致高后果區管道失效的歸一化模糊評價向量，根據最大隸屬度原則，確定第三方施工破壞導致高后果區管道失效的風險等級。根據分析和評價過程，結合工作實際給出關鍵因素風險控制措施。

3 實例應用

3.1 確定因素集

實際中，發生第三方施工致使高后果區管道失效事故，大部分是巡線工未按照巡檢規定巡檢，未及時發現并匯報施工作業導致的。本文以故障樹中“M9巡線工管理制度未有效執行”為例，說明模糊評價方法的計算過程。

采用“9 度法”將X4、X5、X6、X8、X9 5 個因素建立成對判斷矩陣，見表2。

表2 M9巡線工管理制度未有效執行因素成對判斷表

根據層次分析法原理，通過計算得出矩陣的最大特征根為5.327 1，一致性檢驗指標為0.081 8，查閱文獻可得平均隨機一致性檢驗通過[6]。評價對象“M9 巡線工管理制度未有效執行”的權重向量經歸一化后可得：

3.2 建立單因素模糊評價矩陣和模糊評價集

為確保評價結果的有效性，減小評價誤差，基于模糊評價原理，選取20 名資深管道管理人員，組成風險評價小組[7]，各組員分別對因素X4、X5、X6、X8、X9 的風險等級進行判定，求得各因素相對于評判集合的隸屬度，構成單因素“M9 巡線工管理制度未有效執行”的模糊評價矩陣A1。

由A1和W1求取單因素“M9 巡線工管理制度未有效執行”的評價集合。

3.3 其他風險因素模糊評價集

重復以上“M9 巡線工管理制度未有效執行”的評價集求取過程，依次可求得M3 巡線工管理不到位、M4管道信息不完善、M5防護措施不到位、M6宣傳不到位的模糊評價集。以各評價集為行建立M1內部原因的評價矩陣 A2。對 M3、M4、M5、M6 進行成對因素判斷，見表3，求得歸一化權重向量W2=(0.254 0,0.179 6,0.472 4,0.093 7)，則 M1 內部原因的評價集B2為

表3 內部原因因素成對判斷表

3.4 故障樹頂事件模糊評價及分析

重復以上步驟，可得M2 外部原因的評價集B3=(0.141 0,0.323 3,0.247 9,0.287 8)。 以 M1 和 M2的評價集為行，得到頂事件T的評價矩陣A0。M1和M2 進 行 對 比 求 得 歸 一 化 權 重 向 量W0=(0.833 3,0.166 7)。最終得出歸一化的第三方施工破壞致使管道失效的模糊評價集合

由最大隸屬度原則可知，高后果區第三方施工破壞致使管道失效的風險等級為高。根據分析，應重點對中間事件巡線工管理不到位、管道基礎信息不完善、管道保護宣傳不到位、防護措施不到位的基本事件進行風險控制。

4 風險防控措施

結合風險分析結果和實際工作情況，對引起輸氣管道高后果區第三方施工破壞的重點因素從人訪、物防、技防、信息防4 個方面提出如下風險防控措施。

4.1 加強高后果區巡線工管理

完善巡線工管理制度，加密高后果區巡檢頻次。定期開展巡線工培訓，提高巡線工風險識別能力。優化管道巡護管理系統，實現巡檢信息實時采集上傳，管理人員嚴格監督考核巡線工巡檢情況，提高巡檢質量。

4.2 加密管道地面標識

根據高后果區實際情況，在間隔不大于50 m 的距離加密安裝管道地面標識，完善標識信息，定期維護保養，確保管道地面標識位置準確性、完整性，增強管道可視性和通視性。讓施工作業人員了解管道走向和埋深等基本信息。

4.3加強管道保護宣傳

采用集中大型宣傳，入戶宣傳和田間地頭分散式宣傳等多種宣傳形式，提高管道保護宣傳的針對性和實效性，提高土地戶主和沿線居民的管道保護意識和安全風險意識；構建和諧的管廊文化；建立健全警企、地企聯防機制；定期走訪管道沿線相關政府部門，及時收集管道周邊第三方施工信息，與施工單位緊密聯系，及時掌握第三方施工動態；聯合地方公安部門加大違章作業的懲治力度，加大企地聯合管道保護宣傳。

4.4加大科技投入力度

在高后果區增設智能監控設備，監控畫面上傳輸氣站值班室和線路管理員手機APP，實現高后果區24 h 監控。該設備還具有雙向對話功能，發現管道周邊有第三方施工跡象，可立即通過對講功能叫停施工作業，第一時間趕赴現場查看。在第三方施工作業現場安裝移動監控設備，對施工作業進行實時監控。遠程叫停現場違規行為，可實現與現場溝通、指導和指揮[8]。此外，距離管道較近、風險較大的第三方施工作業現場還必須安排專人24 h 監護，并采用樁牌、彩鋼板等“硬隔離”措施對管道及附屬設施進行保護，以確保萬無一失。在人口密集型高后果區可以搭建光纖預警系統，以有效監測到第三方施工作業信息[9]。可優先在高后果區搭建光纖預警系統將管道納入24 h 連續受控管理。實時監測人工挖掘、機械作業、鉆孔等第三方施工破壞事件，確保線路管理人員及時掌握管道沿線第三方施工狀況，并采取有效管控措施。