戴聯(lián)雙1 張強2 楊玉鋒2

1.國家管網(wǎng)集團安全環(huán)保與運維本部；2.國家管網(wǎng)集團北方管道公司科技研究中心

欄目主持人戴聯(lián)雙博士：近年來(lái)，國內外針對深根植物對埋地管道的影響開(kāi)展了大量研究工作，但主要聚焦在對防腐層完整性的影響方面，對根系擴張影響管道受力的探討較少。介紹一起樹(shù)根纏繞引起成品油管道重大泄漏事故案例，通過(guò)這起事故，啟示我們應關(guān)注管道周邊深根植物根系對管道的安全影響。

1  事故經(jīng)過(guò)

2020年11月20日，金德摩根（Kinder Morgan）所轄LS-16成品油管道在加利福尼亞州康特拉科斯塔縣（Contra Costa）發(fā)生一起重大泄漏事故，初步估計泄漏量750～1000桶（50桶以上為重大事故），未起火，未造成人員傷亡。LS-16成品油管道全長(cháng)82.7 km，建于1960年代，管徑254 mm，設計壓力9 MPa，管道輸量約4483桶/h，沿線(xiàn)設5座閥室（圖 1）。

圖 1 LS-16成品油管道走向示意圖

20日15:00控制室發(fā)現事故管段壓力波動(dòng)，但巡線(xiàn)隊未發(fā)現泄漏跡象；直到24日22:03發(fā)現漏點(diǎn)，開(kāi)挖檢查發(fā)現管道出現139.7 mm（5.5 in）裂紋， 并報告OES/NRC（州應急服務(wù)中心/國家應急中心）；26日管線(xiàn)經(jīng)換管處置重新啟輸。12月2日，在距離泄漏點(diǎn)下游2.4 km處防洪排水渠發(fā)現大量油品，經(jīng)大范圍檢測確定管道未發(fā)生二次泄漏，是11月20日管道泄漏油品遷移至此（圖 2、圖 3）。

圖 2 油品回收工作現場(chǎng)

圖 3 管道泄漏點(diǎn)、漏油區域及2004年爆炸事故位置

2  應急響應

油品清理：截至2021年2月1日，通過(guò)開(kāi)挖，使用土壤氣體萃取和真空卡車(chē)已回收約458桶（19 236加侖）油品（圖 2）。

油品攔截：在下游河床部署了圍油欄，以攔截可能因暴雨導致向下游遷移的油品。

空氣監測：開(kāi)展全天候社區空氣監測，尚未監測到揮發(fā)性有機化合物（VOC）。

地下水監測：利用/安裝土壤鉆孔和地下水井，以評估場(chǎng)地周?chē)鷧^域對水質(zhì)的潛在影響。

現場(chǎng)管制：工作區附近對通道進(jìn)行控制和限制，以保護作業(yè)者和公眾安全。

3  事故原因

根據之前Kinder Morgan一段因橡樹(shù)長(cháng)期擠壓變形的管道（圖 4），初步判斷管道泄漏與周邊橡樹(shù)樹(shù)根侵害有關(guān)。橡樹(shù)根系發(fā)達，持久擴張力強（圖 5），樹(shù)根形似蟒蛇纏繞在管道上，擠壓管道直至薄弱處發(fā)生破裂。此次管道裂紋成因有待實(shí)驗室進(jìn)行材料金相分析等試驗后進(jìn)一步確定。

圖 4 Kinder Morgan一段因橡樹(shù)長(cháng)期擠壓變形的管道

圖 5 橡樹(shù)植物根系發(fā)達示意圖

4  管理實(shí)踐

美國運輸部管道與知情規劃聯(lián)盟（PIPA）于2010年開(kāi)展的一項研究表明，管道周邊樹(shù)根可能對管道造成潛在損害，有以下幾種形式。

（1）影響巡線(xiàn)：樹(shù)木會(huì )影響管道日常巡線(xiàn)與維護，對空中巡線(xiàn)尤甚。

（2）樹(shù)根擠壓：生長(cháng)的樹(shù)根會(huì )對管道施加巨大壓力將其充分擠壓（圖 6），造成管道薄弱點(diǎn)發(fā)生裂縫。根部纏繞管道也會(huì )干擾檢查和維護。

圖 6 樹(shù)根擠壓導致管道變形典型示例

（3）破壞防腐層：樹(shù)根經(jīng)常刺穿損壞管道涂層，加劇管道腐蝕，會(huì )導致管道泄漏。

（4）樹(shù)木移動(dòng)：管道上方樹(shù)木被移走或倒下也會(huì )損壞管道。如卡特里娜颶風(fēng)期間，一棵樹(shù)倒下時(shí)將一條天然氣管道拉出地面。

（5）肥料孔：有些樹(shù)木需要在其根部鉆出15.2 mm～30.4 mm（6 in～12 in）深孔，這個(gè)深度會(huì )對管道造成威脅。

（6）雷擊傷害：閃電能量沿樹(shù)根向下穿過(guò)進(jìn)入土壤，導致土壤水分蒸發(fā)。劇烈的水分蒸發(fā)使土壤結構發(fā)生改變，可能導致管道破裂。

2017年美國太平洋煤氣電力公司（PG&E）發(fā)布了TD―4490S《天然氣管道入侵管理》企業(yè)標準，旨在確定天然氣管道被植物侵害的后果（不適用于果園或葡萄園等商業(yè)性土地區域），規定了管道周邊三個(gè)區域及其種植要求（圖 7）。

圖 7 管道周邊種植限制區域劃分

（1）管道安全區域（Pipe Safety Zone）：管道中心線(xiàn)兩側1.5 m（5 ft）。不得種植任何阻礙視線(xiàn)和管道通道的樹(shù)木和植物（如灌木叢或灌木）。允許種植草坪、花朵、低矮植物。 

（2）管道邊界區域（Border Zone）：從管道安全區域邊緣向外1.5 m（5 ft）。不得種植直徑超過(guò)0.2 m（8 in）或胸徑可能超過(guò)0.2 m（8 in）、其主干或主分支距管道中心線(xiàn)超過(guò)1.5 m～3.0 m（5 ft～10 ft）的樹(shù)木和植物。

（3）管道外部區域（Outer Zone）：從管道邊界區域邊緣向外1.21 m（4 ft）。不允許種植胸徑超過(guò)或可能超過(guò)0.9 m（36 in）且其主干或主分支距管道中心線(xiàn)超過(guò)3.0 m～4.2 m（10 ft～14 ft）的樹(shù)木。若不滿(mǎn)足上述條件，則須開(kāi)展風(fēng)險評價(jià)以確定其對管道的威脅程度。參考表 1風(fēng)險矩陣，根據成齡樹(shù)胸徑、成齡樹(shù)與管道的距離、管道埋深等初步篩查風(fēng)險。

若風(fēng)險篩查判定為“進(jìn)一步分析”，則應考慮樹(shù)木可能造成防腐層損壞、雷擊傷害、外力損傷（颶風(fēng)、洪水、樹(shù)根擠壓等）、交互作用（外力與老式建筑）、標識不清致巡線(xiàn)受阻、應急救援現場(chǎng)受限等因素。

下一期將為大家介紹 “雷擊致管道損傷典型案例及其機理分析”，并分享經(jīng)驗教訓，敬請關(guān)注。

戴聯(lián)雙，博士， 1983年生，現就職于國家石油天然氣管網(wǎng)集團有限公司，注冊安全工程師、二級安全評價(jià)師、管道檢驗師。負責編寫(xiě)了《油氣管道安全防護規范》（ Q/SY1490），參與起草公安部標準《石油天然氣管道系統治安風(fēng)險等級和安全防范要求》（ GA 1166）、國家標準 《油氣輸送管道完整性管理規范》（ GB 32167）等多項標準。在國內外期刊先后發(fā)表論文數十篇，參與編著(zhù)了《管道完整性管理技術(shù)》《油氣管道事故啟示錄》《油氣管道清管技術(shù)與應用》等書(shū)籍。近年來(lái)多次獲得中石油集團科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎、河北省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎、管道科學(xué)獎等。