我國西部某市燃氣管網改造必要性評價

王璟 香欣鑫 唐杉(中國市政工程西北設計研究院有限公司，新疆 烏魯木齊 830000)

1 背景概述

該市中心城區(qū)，現狀人口為355×104人該市天然氣工程自1991年開始建設，經過近30年的發(fā)展，至今已經發(fā)展居民用戶134.2萬戶，公服用戶18845戶，工業(yè)用戶239戶，以及CNG加氣站29座。年用氣量25億Nm3/年，各類管網合計約5300km。

由于燃氣管網老舊現象嚴重，維搶修事故頻發(fā)，特別是在今年新冠肺炎疫情期間，燃氣管網的老舊問題現象已經非常凸顯，大大增加了燃氣公司的維搶修頻率和難度。如此大的天然氣供應量，天然氣各個環(huán)節(jié)的安全輸送，特別是燃氣輸配管網的安全運行尤為重要。因此，怎么樣科學的改造老舊管網成為本文的研究課題，本文將運用層次分析法和綜合評價方法來進行優(yōu)化方案來解決。

2 管網改造原則

文章以城市總體規(guī)劃和政府政策性文件為指導原則，結合該市燃氣事業(yè)的發(fā)展方向，以輸配系統(tǒng)薄弱的東北片區(qū)發(fā)展為主，統(tǒng)籌兼顧，合理安排，分期實施，逐步完善；更使燃氣管網改造具有可行性、實施性和適當超前性。將所有管道維搶修較頻繁、防腐效果衰減、水力工況較差、建設年限較長存在安全隱患、違章占壓、不滿足安全間距、等不能滿足發(fā)展需要的管網按照輕重緩急列入改造范圍。在充分分析調研資料的基礎上，針對每段道路管道不同屬性的實際情況，采取不同的管網改造實施方案，最終形成改造老舊管網的工程量。

3 影響因素分析

根據對該市的燃氣老舊管網的調研分析，其每個老舊管網及設施改造所對應的主要影響因素主要有四大類：管道建設年限、管道防腐情況、管道水力工況、管道維搶修情況。

4 運用層次分析法確定權重

文章運用層次分析法建立結構模型：目標層為需要改造的老舊管網工程量；準則層為管網改造的影響因素；方案層為該市所有的燃氣管網。運用層次分析法確定老舊管網改造影響因素的權重。

層次結構建立后，四大影響因素對老舊管網改造的影響重要性進行兩兩對比，將影響因素進行量化，其兩兩對比標度如表1所示。

表1 四大影響因素對老舊管網改造的影響重要性比較

根據其影響管網改造的重要性指標，根據對歷年管道搶修情況，最需要改造的因素按照重要程度順序為：首先是搶修情況頻繁的管段，其次是水力工況不利的管段，再次是管段防腐性能減退的管段，最后是建設年限比較老舊的管段，其影響因素兩兩對比后可形成比較，對比后量化值如表2所示。

表2 改造因素對比后量化值

形成判斷矩陣A：

經列歸一運算后為：

再經行和運算得出：

再進行歸一化(標準化)得出A的特征向量如下：

即管網因素在改造老舊管網工程中的必要性權重如下：管道搶修情況占0.56；管道防腐情況占0.14；管道水力工況占0.27；管道建設年限占0.05。

5 矩陣一致性檢驗

由于客觀事物的復雜性，會使我們的判斷帶有主觀性和片面性，本文在構造以上矩陣兩兩對比的判斷矩陣時，為了避免出現甲與乙相對重要，乙與丙相對極端重要，丙與甲相比相對重要，類似于這種比較判斷嚴重不一致的情況。而上述計算管網影響因素權重的方法，當判斷矩陣過于偏離一致性時，其可靠程度較低，故需對判斷矩陣作一致性檢驗。

經計算，判斷矩陣A的特征值λ=4.24，令CI=(λmax-n)/n-1

平均隨機一次性指標查表可得，當n為4時，平均隨機一次性指標RI為0.94，經過矩陣的一致性檢驗，當n≥3時，稱CR為一致性比例，當CR＜0.1時，比較判斷矩陣的一致性可以接受，反之，應對判斷矩陣作適當的修改調整。

本項目老舊管網改造影響因素矩陣經計算，CR=0.0867＜0.1，因此，經過此影響因素權重判斷矩陣的一致性在合理的范圍內。

6 管網改造必要性的評價

根據對西部地區(qū)老舊管網及配套設施的調研資料，對每個管網的四大影響因素特性進行整理分析，借鑒國內老舊管網改造成功案例的經驗，結合我國西部地區(qū)老舊管網及設施改造項目的實際情況，管網改造必要性的評價主要分兩步進行：

首先，對存在的影響管網改造的因素的重要性進行評價，運用層次分析法確定每一個影響因素的權重；其次，將某一影響因素的評分標準所對應的分值與其權重相乘，即管網魔衣影響因素評價分數=管網改造影響因素評分分值×對應的影響因素權重，求出這一影響因素的得分；再將每一影響因素的得分累加，即管網評價總分數=∑管網改造影響因素評分分值×對應的影響因素權重，得到每段燃氣管網改造總分，其數值總和即為管網改造必要性評價的結果。

根據該市每段燃氣管網影響因素屬性的整理，本項目影響因素權重及評分標準如表3所示。

總分結果可以反映每段燃氣管道改造必要性的程度，評價總分越高，說明管網改造必要性越大，反之，改造的必要性越小。總分的在某一數值(本文按照60分計)以上的管線，就應進行管網改造。

本項目經過對該市中心城區(qū)的每段燃氣管道資料整理進行計算后，得出超過60分的管段大約占城市燃氣主干管段總量的1/5，運用本方法成功篩選出該市現狀需要改造的主干管16條，其長度達45.06km。

表3 影響因素權重及評分標準一覽表

本方法適用于不能明確是否需要改造的管網，用此方法篩選出需要分時序改造的老舊管網，如若已經出現刻不容緩的必改因素(如違章占壓、不滿足安全間距、違反規(guī)范等)，不在本次分析方法范圍內，燃氣公司因在第一時間就進行整改。

7 結語

本次老舊管網改造運用層次分析法算出影響因素的權重系數，在采用加權平均方法計算出每段燃氣管道的改造的必要性評價，這樣定性和定量相結合，理論與實際相結合，篩選出科學合理的改造工程量，確定了該市老舊管網改造的工程量和時序，層次分析法與管道加權平均評價法相結合的方法，在該市本次老舊管網改造工程中發(fā)揮著重要的作用。