姜一民 吳海東

中石化管道儲運有限公司

輸油管道具有點(diǎn)多、線(xiàn)長(cháng)、面廣的特點(diǎn)，管道沿線(xiàn)會(huì )經(jīng)過(guò)各類(lèi)環(huán)境敏感區域、人口稠密區等高后果區，優(yōu)化管道的線(xiàn)路工程設計，有利于后期運行中的安全保護和環(huán)境保護。在遵循相關(guān)設計標準規范和法律法規的基礎上,將管道完整性管理中的風(fēng)險評估方法引入到管道線(xiàn)路規劃設計中，實(shí)現管道線(xiàn)路設計的優(yōu)化,在源頭上預防管道事故的發(fā)生，對保證管道運行安全具有重要的現實(shí)意義。

1 高后果區識別

高后果區是指如果管道發(fā)生泄漏會(huì )對人的健康、安全及環(huán)境、社會(huì )等造成破壞的區域。當設計人員在經(jīng)過(guò)現場(chǎng)勘查并確定管道的線(xiàn)路走向后，為了優(yōu)化設計選線(xiàn)的路由，首先應進(jìn)行設計路由管段劃分，然后從每一管段的高后果區的識別和管理開(kāi)始，重點(diǎn)針對管段內的高后果區路由走向進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)已掌握的沿線(xiàn)自然環(huán)境、人文環(huán)境、水文環(huán)境、地形和地質(zhì)條件等數據，分析設計路由的現狀，找出設計路由中的高后果區，同時(shí)識別高后果區存在哪些風(fēng)險和威脅，從而進(jìn)一步明確設計選線(xiàn)優(yōu)化的重點(diǎn)。

1.1 設計線(xiàn)路管段劃分

管段劃分是高后果區識別和風(fēng)險評估的前提和基礎，管段劃分越細，越有利于風(fēng)險識別和評估。管道劃分可依據管道輸送介質(zhì)的腐蝕性及管道沿線(xiàn)的人口密度、土壤腐蝕性、雜散電流狀況、工程地質(zhì)狀況、建（構）筑物密集程度和重要程度等進(jìn)行劃分。

1.2 高后果區分級

管段劃分以后，可按表1對每一管段內的高后果情況進(jìn)行分級識別，分級識別可以使設計人員進(jìn)行路由優(yōu)化時(shí)更加明白哪些位置是優(yōu)化的重點(diǎn)地段，進(jìn)而使設計優(yōu)化更加清晰。

2 管段失效可能性計算

管段高后果區識別后，可通過(guò)《埋地鋼質(zhì)管道風(fēng)險評估方法》（GB/T 27512）中的相關(guān)內容，分別確定設計控制得分Ｓ11、施工控制得分Ｓ12、第三方破壞控制得分Ｓ13、腐蝕控制得分Ｓ14，按照式（1）計算失效可能性得分Ｓ：

Ｓ＝100－(0.40Ｓ11+0.15Ｓ12+0.30Ｓ13+0.15Ｓ14) （1）

當采用修正模型進(jìn)行失效可能性評分時(shí)，應針對所評價(jià)管段，結合管道設計方面的專(zhuān)家意見(jiàn)， 在基本模型的基礎上確定針對具體情況的修正模型，確定評分項和評分項的權重，并且進(jìn)行歸一化處理，保證設計控制、施工控制、第三方破壞控制、腐蝕控制的權重均為100，同時(shí)各個(gè)評分項的權重等于由其分解而得到的各個(gè)子評分項的權重之和。按照修正模型進(jìn)行評分，分別確定設計控制得分Ｓ11、施工控制得分Ｓ1２、第三方破壞控制得分Ｓ1３、腐蝕控制得分Ｓ1４，按照式（2）計算失效可能性得分Ｓ：

Ｓ＝100-(a11Ｓ11+ a12Ｓ12+ a13Ｓ13+ a14Ｓ14) （2）

式中：

a11+ a12+ a13+ a14=1

a11：針對設計階段的失效可能性評分修正模型中設計控制得分的修正系數；

a12：針對設計階段的失效可能性評分修正模型中施工控制得分的修正系數；

a13：針對設計階段的失效可能性評分修正模型中笫三方破壞控制得分的修正系數；

a14：針對設計階段的失效可能性評分修正模型中腐蝕控制得分的修正系數。

3 風(fēng)險計算

3.1 潛在生命損失計算方法

潛在生命損失（簡(jiǎn)稱(chēng)PLL）是指由于重大危險源發(fā)生火災、爆炸、中毒等意外事故單位時(shí)間內造成人員死亡的可能性，最早用于重大危險源的風(fēng)險排序。PLL的大小用潛在生命損失值來(lái)衡量，定義為個(gè)人風(fēng)險和人口密度的乘積。由于PLL在計算時(shí)既考慮了危險源的個(gè)人風(fēng)險指標， 同時(shí)又結合了周邊人口密度考慮了危險源的社會(huì )風(fēng)險，所以PLL可以作為衡量區域風(fēng)險水平的綜合考核指標。對于劃分的每一個(gè)設計線(xiàn)路管段， 其PLL按下式進(jìn)行計算：

式中，PLL為潛在生命損失值，IR(x,y)是所劃管段內(x,y)點(diǎn)處個(gè)人風(fēng)險，d(x1,y1│x2,y2 )是所劃管段內人口密度。

3.2 管道沿線(xiàn)生命損失計算方法

設計選線(xiàn)完成并對路由走向進(jìn)行管段劃分和高后果識別后，某一管段在管道運行時(shí)產(chǎn)生的個(gè)人風(fēng)險IRj (x,y)可通過(guò)下式進(jìn)行計算：

式中，IRj (x,y)為管道運行在劃分的管段內的個(gè)人風(fēng)險；Ftjn為管段內原油泄漏事件產(chǎn)生的原始頻率；FRj為管段內危險源的修正系數；FMj為管段內危險源安全管理、人員修正系數；Pwj為管段內危險源所處的氣象條件概率；Pkj為管段內危險源的點(diǎn)火概率；Vtj (x,y)為管段內危險源所在位置處引起個(gè)體死亡概率；Ｔj為管段內泄漏事件的個(gè)數；Wj為管段內氣象條件的個(gè)數；Kj為管段內點(diǎn)火源的個(gè)數。

因此，該管道輸送總的潛在生命損失值為：

式中Dj為管段內的人口密度函數,N為管道分段的總數。

由于管段高后果區內的危險源在一定時(shí)間段內一般均為固定危險源，所以，固定危險源潛在生命損失體現的是管段內固定危險源的風(fēng)險大小，潛在生命損失值越大，說(shuō)明該管段對周邊脆弱性目標產(chǎn)生的風(fēng)險越大，因此它可作為設計選線(xiàn)優(yōu)化合理性的衡量指標。

4 設計選線(xiàn)優(yōu)化

從設計選線(xiàn)的安全角度看，在管段產(chǎn)生的風(fēng)險能滿(mǎn)足個(gè)人風(fēng)險和社會(huì )風(fēng)險標準要求的情況下，通過(guò)比較管段內高后果區潛在生命損失值的大小，就可判斷哪一個(gè)選線(xiàn)方案是最優(yōu)的，因此，可按下列組合方程建立設計選線(xiàn)優(yōu)化模型：

式中，S為前面計算的失效可能性值，IR為管道輸送個(gè)人風(fēng)險限值， IRmax為管道輸送最大可接受個(gè)人風(fēng)險限值，FN為管道輸送整體社會(huì )風(fēng)險限值，FNmax 為管道輸送最大可接受社會(huì )風(fēng)險限值， FSmax 為管道失效風(fēng)險限值。

5 結束語(yǔ)

本文雖對基于風(fēng)險的輸油管道設計選線(xiàn)優(yōu)化作了說(shuō)明, 但管道的安全運行除了做好設計選線(xiàn)和施工建設階段的相關(guān)工作外，管道后期運營(yíng)中的安全管理工作仍然十分重要。因此，加強管道沿線(xiàn)的環(huán)境保護和巡護線(xiàn)管理，防止第三方施工的破壞， 實(shí)施管道全生命周期完整性管理，進(jìn)行完整性檢測、完整性評價(jià)和完整性維修與維護，才是保證管道本質(zhì)安全的根本。◢

參考文獻：

[1] 《基于潛在生命損失的裝置風(fēng)險排序及應用研究》，盧傳敬等編著(zhù) 中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2014（10）

[2] 《油氣長(cháng)輸管道事故風(fēng)險及選線(xiàn)方法探討》，謝容，化工管理，2015（4）

[3] 《輸油管道設計與管理》，楊筱蘅 張國忠編著(zhù)

作者簡(jiǎn)介：姜一民，男，1968年4月生，工作于中石化管道儲運有限公司管道管理處，主要從事管道技術(shù)管理、管道信息化建設、管道內外檢測管理和管道完整性管理等工作。

《管道保護》2015年第6期（總第25期）