基于模糊綜合層次評價的城市燃氣管網風險評估

郭東 靳志軍 張安英

摘 要：針對城市燃氣管網的風險評估問題，本次研究首先對城市燃氣管網風險評估的指標進行確定，對模糊綜合層次分析方法進行簡單介紹，最后建立起基于模糊綜合層次評價的城市燃氣管網風險評估系統，為保障城市燃氣管網的安全運行奠定基礎。研究表明：城市燃氣管網的結構相對較為復雜，其安全問題的影響因素相對較多，且影響因素具有一定的不確定性，因此，進行風險評估的難度相對較大，而模糊綜合層次分析方法可以克服其他分析方法的劣勢，非常適用于城市燃氣管網的風險評估。

關鍵詞：模糊綜合層次評價;城市燃氣管網;評價指標;風險評估;失效可能性

0 前言

目前，我國的城市燃氣管網逐漸完善，但是由于城市燃氣管網處于人口較為密集的區域，如果出現風險問題，則會引起非常嚴重的后果，因此，保障城市燃氣管網的運行安全十分重要。在另一方面，由于城市燃氣管網所處的環境相對較為復雜，影響其安全運行的因素相對較多，因此，城市燃氣管網在運行的過程中將會面臨較多的安全威脅[1]。針對城市燃氣管網的運行安全問題，本次研究提出了一種基于模糊綜合層次評價方法的管網評估模型，通過對其進行風險評估的方式，了解管網面臨的安全風險，為保障城市燃氣管網的安全運行奠定基礎。

1 城市燃氣管網風險評估指標的確定

通過對城市燃氣管網出現的風險事故進行全面的調研，同時，結合專家咨詢，進而確定了城市燃氣管網風險評價的基本指標，首先將管道失效作為管道運行過程中的最大風險問題，則建立的評價模型中，目標層僅含有一個指標，即管道失效，將環境因素、人員因素、施工因素、腐蝕因素、第三方破壞因素以及失誤操作因素等六大因素作為管道失效的重要影響因素，即將這六種因素作為評價模型中的準則層，在評價模型中的指標層中，含有25個影響管道失效的二級因素，分別是暴雨、地震、火災、冰凍、地面沉降、違規操作、安裝不當、老化、設備超過使用周期、閥門關閉不及時、材料質量、驗收、管理、設備操作、外腐蝕、內腐蝕、應力腐蝕、地面活動、埋深、巡線、地面設施、設計、施工、運營、維護[2]。

2 模糊綜合層次分析方法

所謂的模糊層次分析方法就是將模糊評價方法與層次分析方法相互結合，通過對目標進行模糊變換的方式，對含有多種影響因素的對象進行綜合性的評價，該種方法相對較為先進，在其他領域已經得到了成功應用。同時，該種方法也屬于一種可以將定量分析和定性分析相互結合的方法，在使用的過程中可以對目標和影響因素數據進行一定的量化，還可以克服人為因素對評價過程的干擾，防止因評價人員因素影響最終的評價結果，全面保障評價結果的準確性。

在使用模糊綜合層次分析方法的過程中，首先需要建立合理的數學評價模型，對評價對象和影響因素數據進行全面的收集，在本次研究中，所有的因素集合就是影響管道失效的所有影響因素數據，可以使用U進行表示，Ui表示準則層中的第i個因素，這個因素是由指標層中的n個因素所決定的。在對因素數據集合進行收集以后，需要建立等級評價集合，所謂的等級評價集合主要指的是目標所有可能評價結果的總和，無論城市燃氣管道的風險問題有多少種評價結果，都只會有一個等級評價數據集合，可以使用V表示，在本次研究中，為了研究的需要，將城市燃氣管道的風險評價結果劃分為五種類型，分別是很高風險、高風險、一般風險、較低風險以及很低風險。很高風險指的是管道已經無法正常的使用，需要立即停止使用;高風險指的是管道出現過多次的風險事故，在管道管理方面也存在較大的缺陷;一般風險指的是管道能夠正常運行，但是管理并不完善;較低風險指的是管道處于安全運行狀態，保護工作相對較好;很低風險指的是管道完全處于安全運行狀態，保護措施十分完善，不可能出現風險問題。在建立等級評價集合以后，需要建立模糊關系矩陣，所謂的模糊關系矩陣主要指的是評價目標與影響因素之間的模糊關系。

在建立起數學模型以后，需要使用層次分析方法確定各個影響因素的權重，這主要是因為不同的影響因素對于管道風險事故問題的影響程度存在較大的差距，在使用層次分析法的過程中，工作人員需要對燃氣管道的風險事故進行全面的統計和分析，同時需要結合現場工作人員和相關專家的經驗。為了研究的便利性，如果影響因素與評價目標之間的聯系很小，則將其權重定義為1;如果影響因素與評價目標之間的聯系稍微較大，則將其權重定義為3;如果影響因素與評價目標之間的聯系很明顯，則將其權重定義為5;如果影響因素與評價目標之間的聯系很強烈，則將其權重定義為7;如果影響因素與評價目標之間的聯系非常極端，則將其權重定義為9。

在使用層次分析方法確定了各個影響因素的權重以后，需要建立起一級模糊綜合評價指標和二級模糊綜合評價指標。一級模糊綜合評價指標的建立主要是對指標層中的因素矩陣進行計算，二級模糊綜合評價指標是通過模糊變化的方式，在充分考慮各因素對最終結果影響程度的基礎上所建立。根據一級和二級模糊綜合評價指標可以對最終的管道風險進行綜合性分析，在分析的過程中由于充分使用了管道運行的數據資料，并結合了現場工作人員的經驗以及相關專家的經驗，所以最終的評價結果準確性相對較高[3]。

3 基于模糊綜合層次評價的城市燃氣管網風險評估

為了對模糊綜合層次評價方法在城市燃氣管道風險評價中應用的可行性進行研究，以我國某城市的燃氣管道為例，對其進行風險評價研究，該城市的燃氣管道屬于中壓管道，由于城市人口數量相對較多，因此保障該管網的安全運行十分重要。在應用該種方法進行風險評價之前，首先向20位有現場工作經驗和研究經驗的專家進行了問卷調查，根據問卷調查結果對各個影響因素的權重進行了確定，然后使用統計學的方法，建立起了隸屬度矩陣，在進行評價的過程中，為了評價結果的準確性和提高評價效率，本次研究使用了Matlab軟件進行了輔助研究。最終確定環境因素對城市燃氣管道失效問題的權重為0.09;人員因素對城市燃氣管道失效問題的權重為0.12;施工因素對城市燃氣管道失效問題的權重為0.31;腐蝕因素對城市燃氣管道失效問題的權重為0.25;第三方破壞因素對城市燃氣管道失效問題的權重為0.16;失誤操作因素對城市燃氣管道失效問題的權重為0.07。在得到各影響因素的權重以及隸屬度矩陣以后，就可以對其進行一級模糊綜合評價，在得到以及模糊綜合評價結果以后，將其看作為二級模糊評價的因素數據集，對該城市的燃氣管道進行二級模糊綜合評價，最終得到評價結果為5.0128，根據評價結果可以發現，管道所處的風險等級為“一般風險”，這說明該城市的燃氣管道滿足日常運行的基本需求，但是受到管理措施因素的影響，管道可能會出現風險問題，因此，需要對管道的管理工作進行一定的整改，進而使得管道運行的安全性可以得到一定的提升，同時，施工因素以及第三方破壞因素會對該城市燃氣管道的安全運行產生重要影響，因此，管道運營企業需要注重這兩方面的工作。

4 結論

通過本次研究可以發現，受到各方面因素的影響，城市燃氣管道在運行的過程中面臨著較多的風險問題，為了保障管道的安全運行，十分有必要對城市燃氣管道進行風險評價。模糊綜合層次分析方法可以克服其他評價分析方法的劣勢，評價結果相對較為客觀和準確，非常適用于城市燃氣管網的風險評估。

參考文獻：

[1]黃小美，李百戰，彭世尼，等.基于層次分析和模糊綜合評判的管道風險評價[J].煤氣與熱力，2008（2）：42-44.

[2]葉天宇.基于模糊綜合評價法的天然氣管道風險評價研究[J].數碼世界，2017（07）：18-19.

[3]姜東方，張延濤，岳斌彬，等.基于模糊層次分析法的城市燃氣管道風險評估[J].當代化工，2011，40（8）：873-875.

作者簡介：

郭東（1976- ），男，甘肅慶陽人，高級工程師，從事智慧能源技術開發及管理工作。