論城市地下燃氣管線風(fēng)險評估方法與應(yīng)用

陸水祥

（1.浙江省測繪科學(xué)技術(shù)研究院，浙江 杭州 311100）

隨著城市化進程不斷深入，在城市主干次道、居民小區(qū)的燃氣管線覆蓋范圍不斷擴大，復(fù)雜性也越來越大。因此，海寧市在借鑒國內(nèi)外學(xué)者和城市建設(shè)部門研究和建設(shè)成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合海寧燃氣行業(yè)實際，將地理信息系統(tǒng)引入其中[1]，將參照行業(yè)相關(guān)技術(shù)標準，根據(jù)燃氣管線已有資料和物聯(lián)感知監(jiān)測數(shù)據(jù)，研究燃氣管線風(fēng)險分析“工具箱”，并應(yīng)用于海寧市數(shù)治市管線CIM平臺進行實踐驗證。

1 資料收集和調(diào)查

2020年8 月起對海寧市燃氣管線風(fēng)險評估前開展了基礎(chǔ)調(diào)研和摸底工作。根據(jù)現(xiàn)場勘察，綜合分析海寧市城區(qū)道路狀況和重點區(qū)域情況，選取海州路為風(fēng)險評估路段，該路屬市中心核心區(qū)域，屬管線四級區(qū)段。

1.1 燃氣管線資料收集和分析

收集了海州路燃氣管道設(shè)計、施工和竣工驗收、運維管理等資料。海州路燃氣管線始建于2000年，管線長度約8.1 km，主管線采用鋼制材料，壓力值為0.3 MPa，采取了基乙烯膠帶等防腐材料保護，埋地深度在1.0~2.0 m之間。

1.2 燃氣管線埋設(shè)環(huán)境調(diào)查

通過土壤電阻率測試儀在海州路選取20處進行了管線土壤電阻率，區(qū)間值在48.2~120 Ω·m之間，表明海州路沿線土壤環(huán)境腐蝕性較低；通過對海寧皮革城北區(qū)、錦繡花園小區(qū)、胡家門小區(qū)、浙江大學(xué)海寧國際校區(qū)等4 處進行了開挖查驗，發(fā)現(xiàn)一處長32 mm、寬15 mm防腐層破損，但管體未發(fā)生腐蝕情況，管線防腐層總體質(zhì)量較好；通過車載三維探測雷達快速檢測和二維雷達現(xiàn)場復(fù)核相結(jié)合技術(shù)手段，檢測海州路路面裂紋、沉降質(zhì)量情況發(fā)現(xiàn)，共有15 處路面裂紋，但路面沉降情況總體質(zhì)量較好；通過采用CSE參比電極法檢測25 處管地自然電位，有5 處自然電位高于-0.85 V，說明部分管線犧牲陽極保護不合格。通過對海州路沿線燃氣管線的位置和走向、地面標志設(shè)置、閥門等進行查驗，發(fā)現(xiàn)部分警示標志被損壞，部分閥門有積水生銹。另外，發(fā)現(xiàn)共有14處建筑物等占壓管線情況。

2 燃氣管線風(fēng)險評價研究

2.1 技術(shù)路線

海寧市城市地下管線事故時有發(fā)生，存在較高的安全隱患，從各方面綜合角度考慮，建立一種管線風(fēng)險評價方法有利于城市健康發(fā)展。該方法以燃氣管線風(fēng)險的類型指標為基礎(chǔ)，用管線的絕對風(fēng)險值大小來確定燃氣管線的危險程度。在實際風(fēng)險評估中綜合考慮海寧實際情況進行適當修正，評價步驟可參考圖1。

圖1 管線風(fēng)險評價流程圖

2.2 半定量風(fēng)險分析

2.2.1 評價方法研究

1）第三方破壞評分，總分100分。主要與海州路沿線活動水平、管線埋深、地上設(shè)備及保護措施、線路狀況、安全教育培訓(xùn)和巡線頻率等因素有關(guān)，但不包括人為蓄意破壞，第三方破壞指數(shù)為上述指數(shù)之和[2]。根據(jù)海寧實際將評估方法中管線標志指標調(diào)整為路線狀況，公眾教育指標調(diào)整為安全教育培訓(xùn)。具體分值設(shè)置為地域活動水平30分，埋深8分，地上設(shè)備裝置及保護措施8分，線路狀況8分，占壓6分，安全教育培訓(xùn)15 分，選線頻率25 分。海州路區(qū)域?qū)俳?jīng)濟高度發(fā)達地區(qū)，地域人口密度大，交通發(fā)達，管線占壓情況突出，但管線埋深較好，保護裝置陪套較齊全，巡線檢查頻率高，宣教工作到位，綜合以上因素，海寧第三方破壞總體得分為70分。

2）腐蝕原因評分，總分100分。腐蝕主要分為三部分：埋地金屬腐蝕、內(nèi)壁腐蝕和大氣腐蝕[3-4]。埋地金屬腐蝕主要包括內(nèi)外腐蝕，外腐蝕共80 分是管線腐蝕破壞的主要因素，它與陰極保護的狀況10 分、保護層質(zhì)量10 分、管線使用年限10 分、土壤腐蝕性40 分、管線附近有無其他金屬埋設(shè)物10 分等因素有關(guān)。內(nèi)腐蝕10分，與管線中含水、CO2、H2S。大氣腐蝕10分，與空氣類型指數(shù)、保護層有關(guān)。海寧燃氣管線腐蝕原因得分66分。

3）設(shè)備（裝置）及人員操作評分，總分100 分。設(shè)備（裝置）功能及安全質(zhì)量25分，包括設(shè)置（裝置）性能操作說明、質(zhì)量、計量、檢驗材料及保護裝置等內(nèi)容。設(shè)備（裝置）維護保養(yǎng)15分，包括維護規(guī)程、流程規(guī)范性等內(nèi)容。設(shè)備（裝置）操作23分，人員培訓(xùn)考核20分，包括培訓(xùn)制度及執(zhí)行、培訓(xùn)材料完整性和考評激勵機制等內(nèi)容。安全管理制度8分，包括安全制度健全性、安全機構(gòu)及人員配備等內(nèi)容。防錯設(shè)備（裝置）9 分，防錯裝置包括操作硬件、聯(lián)鎖裝置和計算機操控軟件等。根據(jù)海寧市海州路燃氣管線全面查驗資料情況綜合風(fēng)險，對涉及評分因子進行評分，該項得分為60分。

4）管道本質(zhì)安全質(zhì)量的評分，總分100分。設(shè)計施工控制45分，包括設(shè)計單位及人員細致、設(shè)計標準規(guī)范性文件、管線元件制作單位資質(zhì)、施工組織規(guī)范性、竣工驗收規(guī)范性、監(jiān)理質(zhì)量等內(nèi)容。檢測及評價35分，包括管線使用年限、泄漏檢測周期合理性、檢測單位及人員資質(zhì)等內(nèi)容。自然災(zāi)害及防護措施20分，包括風(fēng)、雨雪載荷、地質(zhì)災(zāi)害等自然災(zāi)害的防護措施情況等內(nèi)容。根據(jù)對海州路沿線燃氣管線設(shè)計、安裝、竣工驗收資料的審查，綜合監(jiān)理、質(zhì)監(jiān)安監(jiān)及泄漏檢測綜合評價，海州路燃氣管線本質(zhì)安全質(zhì)量為58分。

5）失效可能性得分計算。根據(jù)GB/T 27512—2011《埋地鋼質(zhì)管道風(fēng)險評估方法》，海州路屬四級區(qū)段，對應(yīng)海州路燃氣管道采用基本模型計算失效可能性得分[5-7]，其公式為：

式中，S為失效可能性得分；S1為第三方破壞得分；S2為腐蝕得分；S3設(shè)備（裝置）及人員操作得分；S4為本質(zhì)安全質(zhì)量得分。以上代入可得海州路燃氣管線失效可能性得分為64.2分。

2.2.2 失效后果評價

燃氣管線失效后果指的是燃氣管線潛在泄漏、燃燒和爆炸等事故引起嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失和其他嚴重后果，其總分為150 分。其中介質(zhì)的短期危害性36 分；介質(zhì)的最大泄漏量20 分；介質(zhì)的擴散性15分；人口密度20 分；沿線環(huán)境15 分；泄漏原因8 分。供應(yīng)中斷影響36分。根據(jù)以上指標，海州路燃氣管線失效后果得分為86分。

2.2.3 風(fēng)險值計算

根據(jù)GB/T 27512—2011《埋地鋼質(zhì)管道風(fēng)險評估方法[8-10]，風(fēng)險值計算公式為：

式中，R為風(fēng)險值；S為失效可能性得分；C為失效后果得分，根據(jù)公式（2），計算得出海州路燃氣管線風(fēng)險值為5 521.2分。

2.2.4 風(fēng)險等級確定

根據(jù)GB/T 27512—2011《埋地鋼質(zhì)管道風(fēng)險評估方法》風(fēng)險絕對等級劃分原則[11-12]，海州路風(fēng)險值R在7 800~12 600 之間，屬中等風(fēng)險絕對等級。根據(jù)海州路風(fēng)險預(yù)評估及全面檢驗中發(fā)現(xiàn)的問題，由管線主管部門通過海寧市地下管線綜合智管平臺通知燃氣管線權(quán)屬單位和企業(yè)，經(jīng)整改后，報主管部門進行復(fù)驗，復(fù)驗合格后進行風(fēng)險再評估，風(fēng)險再評估的內(nèi)容、程序、評分原則與風(fēng)險預(yù)評估一致[13-14]。

2.2.5 風(fēng)險整改和復(fù)檢

通過風(fēng)險預(yù)評估，對海寧市海州路15 處園林綠化、其他市政設(shè)施占壓較大的占壓物進行移除或改線，并對沿線管線進行加套保護。對已損壞、丟失的管線警示樁進行修補。對管線閥門進行抽水、除銹和刷漆，對存在泄漏的閥門進行更換。修補了35處防腐層破損管線。同時建立健全了管線權(quán)屬單位和運營企業(yè)監(jiān)督考核制度，加強日常巡檢力度和宣教工作力度。經(jīng)過3 個月整改，重新計算失效可能得分為40.5分，失效后果得分80.5 分，管線風(fēng)險值為3 260.25分，R值在低風(fēng)險絕對等級區(qū)間范圍內(nèi)，復(fù)檢合格。

3 風(fēng)險評價結(jié)果應(yīng)用

為了對地下管線實現(xiàn)科學(xué)有效管控，海寧市開發(fā)了海寧市數(shù)治管線CIM 應(yīng)用平臺，將風(fēng)險評價結(jié)果引入平臺“工具箱”。海寧市地下管線主管部門通過登錄系統(tǒng)，實時將風(fēng)險評價因子輸入“工具箱”，一旦風(fēng)險評價R值處于絕對高風(fēng)險范圍，系統(tǒng)就自動預(yù)警，及時發(fā)布緊急疏散路線，指導(dǎo)開展應(yīng)急處置，防范重大事故的發(fā)生，保障人民群眾生命財產(chǎn)安全[15]。

4 結(jié) 語

該系統(tǒng)自上線以來，線上辦事、部門監(jiān)管工作已全面鋪開。燃氣管線通過工具箱已有效對市區(qū)內(nèi)主要道路進行了風(fēng)險評估和整改，均達到安全區(qū)間內(nèi)。隨著浙江省城市安全一體化平臺建設(shè)不斷深入，海寧市作為地下管線綜合管控子場景試點縣（市、區(qū)），充分把握了全省數(shù)字化改革要求，在如何做好地下管線綜合管理做出了有效探索，為嘉興市、浙江省兩級全面推廣奠定了基礎(chǔ)。