荊宏遠

國家管網(wǎng)集團北方管道公司 

 

摘要：本文系統分析了河道與山谷地區地質(zhì)災害發(fā)育特征及對管道的危害，提出了應急搶險工作在預警、管道安全狀態(tài)判別、搶險作業(yè)等方面存在的難點(diǎn)。從管道工藝運行、管體保護、災害體防治等角度提出了應對措施，對提升河道與山谷地區地質(zhì)災害防治工作給出了建議，為今后管道災害防治和搶險作業(yè)提供參考。

關(guān)鍵詞：山地管道；地質(zhì)災害；應急搶險

 

我國油氣管道線(xiàn)路長(cháng)，分布地域面廣，所屬輸油氣管道幾乎穿越了我國所有地貌單元，管道沿線(xiàn)地形、地貌、氣象等自然地理條件及地層巖性、構造、水工環(huán)地質(zhì)背景復雜多樣。每年汛期高山及溝谷區、河道穿越段、黃土分布區等區域地質(zhì)災害頻發(fā)，油氣管道不可避免受到地質(zhì)災害的威脅。為此管道企業(yè)每年需耗費巨大的人力物力進(jìn)行管道應急搶險。

1  河道與山谷地區災害特點(diǎn)

1.1  地質(zhì)災害發(fā)育情況

山區管道敷設方式可分為橫坡敷設段和縱坡敷設段，以澀寧蘭、蘭成渝、忠武和蘭鄭長(cháng)管道2005年至2010年排查出的4084處地質(zhì)災害為例，90%以上水毀災害發(fā)育在河道與山谷地區，崩滑流等其他災害則主要分布在山區橫坡敷設段（圖 1、圖 2）。

圖 1 水毀災害分布地區統計圖

圖 2 其他災害分布地區統計圖

1.2  地質(zhì)災害規模

地質(zhì)災害發(fā)育與自身重力勢能和水動(dòng)能密切相關(guān)。山谷地區地形陡峭，落差較大，巖土體積累勢能較高，河道地區水流速高、動(dòng)能大，造成這些區域內的地質(zhì)災害規模大、風(fēng)險高，失事后果嚴重。

經(jīng)統計，滑坡是造成油氣管道斷管的主要原因。泥石流、洪水、河溝道水毀常導致管道長(cháng)距離懸空，嚴重時(shí)會(huì )發(fā)生斷管；崩塌易造成管道凹陷變形，影響使用壽命；坡面水毀、臺田地水毀、黃土塌陷往往使管道出現露管、懸空的現象。

1.3  管道敷設方式與災害的關(guān)系

地質(zhì)災害對管道的影響與管道的敷設方式息息相關(guān)。山谷地區管道橫坡敷設帶是崩塌、滑坡等巖土體移動(dòng)類(lèi)地質(zhì)災害集中發(fā)育的區域，且溝內洪水、泥石流等災害會(huì )對坡內管道產(chǎn)生較大影響。管道沿縱坡和山脊敷設工況下，受降雨影響，溝頂水土流失，也會(huì )造成管道埋深不足和少量露管懸空現象，但總體來(lái)看危害相對較�。▓D 3）。

圖 3 山谷地區管道敷設方式示意圖

管道沿不穩定河道敷設時(shí)，受河床擺動(dòng)和砂礫石河床影響較大。河床擺動(dòng)、改道使原本在岸上的管道進(jìn)入河水中，易造成埋深不足、懸空漂管的現象，涉水作業(yè)更使汛期應急搶險工作難度大大增加；砂礫石河床巖土體結構疏松，極不穩定，易被洪水沖走，也會(huì )造成以上現象。

1.4  降雨與災害的關(guān)系

降雨是誘發(fā)地質(zhì)災害的主要因素。近年來(lái)，北方地區極端降雨天氣頻發(fā)，主要表現在降雨天數變少，暴雨天數增加，降雨越來(lái)越集中。經(jīng)統計，絕大多數的重大災情都是在臺風(fēng)等極端氣象情況下的降雨導致的，這也是近年來(lái)非常明顯的規律。通過(guò)對近幾年某公司汛期水毀情況的分析可以看出，少數極端暴雨導致的水毀數量占水毀總數量的一半以上（圖 4）。

圖 4 2016年以來(lái)全年水毀數量統計

2  河道與山谷地區應急搶險難點(diǎn)

2.1  識別預警難

（1）管道伴行光纜對地質(zhì)災害發(fā)生有預警作用，但對中斷位置準確定位存在誤差，特別是山區段現場(chǎng)定位往往花費數個(gè)小時(shí)，影響搶險效率。臺風(fēng)期間光纜多處中斷，兩端中斷位置能較快找到，但是兩端之間中斷點(diǎn)定位十分困難。

（2）遇到臺風(fēng)、極端暴雨等天氣情況，基礎設施破壞嚴重，交通道路和通訊中斷，并且伴隨塌方、洪水等潛在風(fēng)險，巡線(xiàn)員很難及時(shí)到現場(chǎng)排查�，F在短距離的應急搶險點(diǎn)可以采用無(wú)人機前去查看，但飛行距離有限，最終排查結果仍需人員進(jìn)場(chǎng)確認。

2.2  管道安全狀態(tài)判別難

（1）行洪期間水流湍急，人員無(wú)法下水檢查管道懸空狀況，2022年汛前曾在黃河穿越點(diǎn)以測試無(wú)人船+聲吶設備檢測的方式，運用單波束、多波束、側掃聲吶等多種技術(shù)手段對管道現狀進(jìn)行探測，但因河水渾濁，效果均不理想。

（2）當河道管道發(fā)生漂管時(shí)，水下漂管長(cháng)度、管道擺動(dòng)方式、應力大小及管道疲勞狀態(tài)難以確定，現在只能在盡可能靠近的位置做一些應力檢測和監測，但只能反映該處點(diǎn)位的情況，無(wú)法將整條管道的應力分布狀態(tài)查清楚。

2.3  搶險資源短缺

搶險就是搶資源。臺風(fēng)等造成區域規模性災害，交通、電力、通訊等多行業(yè)都在進(jìn)行搶險，往往會(huì )造成挖掘機等大型機械、塊石、混凝土等大宗材料以及人力短缺，給管道應急搶險造成困難。

2.4  搶險進(jìn)場(chǎng)難

山谷地區應急搶險時(shí)，點(diǎn)位一般距離交通干道較遠，大型設備和大宗材料進(jìn)場(chǎng)十分困難，需要修建進(jìn)場(chǎng)路。洪水、強降雨過(guò)后，土體飽和松軟，很難提供足夠的承載力，使得進(jìn)場(chǎng)路的修筑周期長(cháng)、難度大，拖慢搶險進(jìn)度。

2.5  涉水作業(yè)搶險場(chǎng)地和搶險措施受限

河道行洪時(shí)，水深且流速較大，為搶險作業(yè)人員帶來(lái)很大的安全隱患。河床地形差，底部泥沙結構松散，承載力低，對腳手架的搭建和設備進(jìn)場(chǎng)作業(yè)也帶來(lái)很大風(fēng)險和難度。應急搶險需要在最短時(shí)間內控制風(fēng)險，避免管道疲勞強度失效，恢復生產(chǎn)，但受限于工期、場(chǎng)地、資源供給等條件，許多方法、技術(shù)難以實(shí)施。

3  河道與山谷地區應急搶險應對

3.1  做足準備積極應對

汛前開(kāi)展防汛重點(diǎn)地段排查，完善應急預案，儲備必要的防汛物資，建立大型搶險設備和大宗搶險物資的社會(huì )依托。對極端氣象、水庫和江河重大汛情積極響應，必要時(shí)提前布置搶險力量，加密現場(chǎng)巡檢，識別災害活動(dòng)跡象，對險情早發(fā)現、早準備、早啟動(dòng)。確認險情后，應迅速調集足夠搶險資源，盡早啟動(dòng)修筑進(jìn)場(chǎng)路，為搶險作業(yè)創(chuàng )造條件。

3.2  搶險工藝措施

管道泄漏會(huì )對河水、土壤等周邊環(huán)境產(chǎn)生嚴重污染，當管道存在泄漏風(fēng)險時(shí)，需根據輸送介質(zhì)采取相應的工藝措施。對于輸油類(lèi)管道可采取降壓、停輸，關(guān)閉來(lái)油方向閥室閥門(mén)等，同時(shí)密切關(guān)注管輸壓力變化。對存在凝管風(fēng)險的管道，如有條件可調整油品類(lèi)型，必要時(shí)進(jìn)行掃線(xiàn)。輸氣管道可采取降壓、停輸和放空等措施，并在搶險現場(chǎng)做好可燃氣體監測工作。

3.3  針對災害體的搶險措施

河溝道水毀主要災害體為洪水，首先應跟上游水庫相關(guān)管理部門(mén)進(jìn)行溝通，調整水庫泄洪計劃，降低下游水位，為搶險作業(yè)留出足夠的時(shí)間和空間。其次應采取工程措施對管道進(jìn)行保護，通過(guò)修筑圍堰、挑流壩、河道疏浚等工程措施改變水流方向，降低洪水對管道的影響，同時(shí)留出空間使大型設備入場(chǎng)作業(yè)，或在管道下游修筑臨時(shí)淤土壩、石籠、拋石等措施來(lái)抬升河床高度，使管道重新埋入地下，起到保護管道的作用。

3.4  針對管道的保護措施

河道應急搶險時(shí)可采取在下游打鋼管樁、搭建腳手架、放置平衡壓袋等措施對管道進(jìn)行支撐加固，控制管道的位移和震動(dòng)，避免管道材料疲勞，強度失效。另外要對管道的安全狀態(tài)進(jìn)行監測，包括管道位移監測、應變監測以及管道泄漏監測，實(shí)時(shí)掌握現場(chǎng)情況。

3.5  安全和環(huán)境保護措施

應急搶險時(shí)應注意人員安全和環(huán)境保護。油氣管道介質(zhì)輸送壓力高，要做好管道泄漏監測，以免危害搶險作業(yè)人員安全，現場(chǎng)涉水作業(yè)人員要嚴格管理，避免出現安全事故。汛期還應對搶險區域及周邊地區進(jìn)行氣象和洪水監測，為搶險作業(yè)人員的安全保駕護航。油品管道泄漏會(huì )對周邊環(huán)境造成嚴重污染，可在下游位置預設多處油品攔截點(diǎn)，一旦出現極端情況，能夠減少對河水、土壤等周邊環(huán)境的影響。

4  結語(yǔ)

為更加經(jīng)濟合理、安全高效地控制河道和山谷地區管道地災風(fēng)險，降低搶險難度，保障管道安全，建議從下面幾方面來(lái)改進(jìn)提升：

（1）提高管道建設質(zhì)量標準，從根本上減少險情發(fā)生。盡可能減少管道橫坡敷設，避免管道在河床擺動(dòng)等不穩定河道內長(cháng)距離敷設和穿越。

（2）管道投產(chǎn)運營(yíng)后，應積極開(kāi)展地質(zhì)災害調查識別，降低地質(zhì)災害風(fēng)險。綜合運用遙感、光纖震動(dòng)等技術(shù)手段提高滑坡等地質(zhì)災害的早期識別率，早發(fā)現早治理，對不穩定河床敷設段可采取改線(xiàn)、提高設防標準等。

（3）引進(jìn)新方法、新技術(shù)、新裝備，多借鑒公路、鐵路等行業(yè)的創(chuàng )新技術(shù)和經(jīng)驗，化為己用，從而提高河道與山谷地區管道應急搶險效率。

 

（本文系作者2023年10月13日在第四屆管道自然災害防治研討會(huì )上的發(fā)言）

作者簡(jiǎn)介：荊宏遠，1983年生，高級工程師，北方管道公司管道部從事防汛與管道地質(zhì)災害防護等管道完整性管理工作。SY/T 6828《油氣管道地質(zhì)災害風(fēng)險管理技術(shù)規范》第一起草人，GB/T 40702《油氣管道地質(zhì)災害防護技術(shù)規范》、ISO 20074《Geological hazard risk management for onshore pipeline》主要編寫(xiě)人，壓力管道檢驗師。