介绍了风险评价专家打分法EST的原理、评价程序和应用实例，并分析各因素对风险的贡献程度。应用风险评价专家打分法EST来确定管线不同分段的危险程度，计算其危险指数，为输气管道风险分析提供可靠依据。
输气管道风险评价及分析 任伟霞1 丁信东2
近年来，由美国人W•Kent Muhlbaue等著的管道风险管理手册(Pipeline Risk Management Manual)中提出的名叫“计分系统”的风险评价技术得到了较广泛的应用，有的资料也称该方法为风险评价专家打分法EST、肯特危险指数分析法。它能够确定那些最大可能导致管道事故和有利于潜在事故预防的至关重要的因素，是一种直观、准确和适用的方法。EST强调给管道工程和管理人员提供一种控制事故的有效途径。当统计资料不完全或对某些数据产生疑问，而专家的判断经验、直观认识及其它非定量的鉴别依据比较充分时，即可采用EST风险评价技术。EST风险评价方法与其它方法相比，最大的不同就是避开了对资料要求较全的概率统计，而是将管道事故统计数据和专家意见综合在一起形成风险评价方法。该方法的最大优点是包含的信息量很大，几乎可能发生的事故和实际发生的事故都在考虑范围之内。缺点主要是评分系统尚带有一定的主观性，所以应当在评分系统中尽可能保持评分的连续性和一致性。
管道风险评价模式 EST专家打分法的基础是管道风险评价模式。为建立管道风险评价模式要将管道分段，管段长度依沿管道变化的各种因素而定，这些因素主要包括管道的管径、技术条件、土质、地域特点、沿线人口分布、外部气候条件等。管道分段越多，需要越详尽的数据，评价精度也就越高。 对于每个管段，按事故的通常起因和后果分成四个事故因子和一个风险系数(LIF)，简记成“4+1”评价模式。第三方破坏、腐蚀、设计误差、违章操作/误操作组成了管道风险评价的四个事故因子，每个事故因子又分解为诸个因素： 第三方破坏：最小埋深、活动水平、管道地上设备、公众教育因素、线路状况、巡线频率； 腐蚀：介质腐蚀、内保护层及其它措施、阴极保护、管道外涂层、土壤腐蚀性、使用年限、其它金属埋设物、电流干扰、应力腐蚀； 设计原因：钢管安全因素、系统安全因素、疲劳因素、水击可能性、水压试验、土壤移动状况； 操作原因：设计误操作、施工误操作、运营误操作、维护误操作。 在上述各项影响因素中，大致可分为可变因素与非可变因素两类。通过专家打分法，得到每个因素的得分，进而可以得出四个事故因子的总得分（管道风险度），将该值除以风险系数就得到管道风险相对评价值，整个管道系统可绘出一条风险评价曲线。 评价步骤 管道风险评价共分成评价管段划分、数据采集、实施评价、评价结果分析等四个评价步骤。评价系统流程示意见图1。 图1 管道风险评价系统流程示意图
应用实例 某输气管道全长729km，沿线设输气站5座、分输阀室1座，管线穿越巴音河（河流大型穿越），途径羊肠子沟、高恩托布辛山、橡皮山区、日月山、拉脊山等险峻山区，管线进入了城市开发区范围内。 评价管段划分 管道分段是将管道系统划分数段，各段的长度取决于该段管道状况变化的频率。一般按自然因素、社会因素以及管道固有的风险因素等出现较大变化作为管段划分的节点，主要包括地形地貌变化、土壤变化、河流及交通设施的穿跨越、人口密度的变化情况、站场设置等。该输气管道工程划分为17个管段，详见表1。 表1 某输气管道评价管段划分 管段序号 管段始点 管段终点 管道沿线影响风险的因素描述 P1 首站 小柴旦湖 该段长约120km，主要由盐沼、风蚀雅丹地貌、沙丘和高原山地组成；管线所经主要为戈壁荒漠。该区地震高烈度（8度）区。该段属于一级地区。 P2 小柴旦湖 压气站1 该段主要为山前丘陵和倾斜平原区，地表冲沟极度发育。管线所经主要为戈壁荒漠。该区地震高烈度（8 度）区。该段属于一级地区。 P3 压气站1 羊肠子沟 该段主要为山前丘陵和倾斜平原区，沿途主要为戈壁荒漠，冲沟发育。土壤电阻率一般小于10Ω•m，为强等级腐蚀土壤。该段属于一级地区。 P4 羊肠子沟 该段地形极为破碎，冲沟极度发育，地势起伏大。土壤电阻率一般小于10Ω•m，为强等级腐蚀土壤。该段属于一级地区。 P5 羊肠子沟 巴音河 该段地形、地势逐渐变得平缓、简单。土壤电阻率一般小于10Ω•m，为强等级腐蚀土壤。该管段属于一级地区。 P6 巴音河 管道穿越河段位于城市南侧5km，在城市规划区内。两岸地形平坦开阔，左岸紧邻市区道路。该管段属于四级地区。 P7 城市开发区 该段长12km，已被当地政府纳入规划区范围，为四级地区。 P8 分输阀室1 压气站2 该段主要为洪积平原/台地、洪冲积平原。土壤电阻率一般小于10Ω•m，为强等级腐蚀土壤。该段属于一级地区。 P9 压气站2 高恩托布辛山 该段约30km。土壤电阻率一般小于10Ω•m，土壤腐蚀性为强等级腐蚀。该管段属于一级地区。 P10 高恩托布辛山 该段长约16km，地形起伏大，基岩出露冲沟深切，地形破碎，冲沟发育。土壤电阻率一般小于10Ω•m，为强等级腐蚀土壤。该段属于一级地区。 P11 高恩托布辛山 大水桥镇 该段属于湖积平原，沿线为盐渍土，对管道具强腐蚀性。土壤电阻率一般小于10Ω•m，为强等级腐蚀土壤。该段属于一级地区。 P12 橡皮山区 该段长约25km。橡皮山区属高山地貌，地势起伏较大，地形复杂多变，冲沟发育。土壤电阻率一般小于10Ω•m，为强等级腐蚀土壤，属于一级地区。 P13 橡皮山 压气站3 该段为山前洪积扇平原，地势开阔，地层以第四系冲洪积砾石含砂及粉土层。土壤电阻率一般小于10Ω•m，为强等级腐蚀土壤。该段属于一级地区。 P14 压气站3 倒淌河 该段约30km，主要在倒淌河西岸边敷设，地势平坦开阔。该段为一级地区。 P15 日月山 该段长约45km。日月山平均海拔4200m，地形复杂。土壤电阻率多在38～100Ω•m 之间，以中等腐蚀性土壤为主，该段属于一级地区。 P16 拉脊山 拉脊山为大起伏高山，海拔高度一般4000~4200m，线路越岭高程达3900m。土壤电阻率在38～100Ω•m之间，以中等腐蚀性土壤为主，属于一级地区。 P17 拉脊山 分输站1 该段土壤电阻率多在38～100Ω•m 之间，该段土壤腐蚀性以中等为主，该管段属于一、二级地区。 管道风险评价。该输气管道风险评价取值主要涉及到四个方面的指数，即第三方破坏指数、腐蚀指数、设计指数和非正确操作指数。该评价指数取值既考虑到了人的第三方破坏、设计质量、施工质量、生产运营管理等人为因素对管道风险的影响，同时也考虑了地震、地质等自然环境灾害因素对管道风险的影响。根据前述评价模式、评价标准，将各管段的风险值量化，各分管段的EST专家打分结果见表2，管道泄漏影响参数的确定见表3，相对风险值见表4。 管道风险评价结果。该输气管道各管段绝对风险值∈[257，278]，全部处于“中度危险”区域，危险度是可以接受的，但须对其采取相应的安全补偿措施；除巴音河穿越及城市开发区管段处于“高风险”外，其他管段相对风险都处在“低风险”区域，相对风险值是可以接受的。 图2 评价管段风险排序
图3 管道相对风险分布曲线
风险分析。影响管道工程风险度的不可变因素主要包括介质及压力因素、地质灾害因素、土壤腐蚀因素、第三方破坏因素、河流穿越等；影响管道工程风险度的可变因素主要包括设计因素、施工因素、操作因素、管理因素。 综合分析各评价因素对风险程度的影响，其中地区等级对风险的贡献最大，城市规划区及巴音河穿越段处于四级地区，人口密集，人类活动频繁，导致其相对风险高。在采取降低风险的对策措施时，应优先考虑针对四级地区人员密集、人类生产活动频繁、第三方破坏突出的管段采取措施。 采用风险评价专家打分法EST对输气管道进行风险评价和分析，得出管道风险度和相对风险评价值。管道相对风险评价值越低，说明管道风险越高。对影响管道风险的因素进行分析，其中地区等级对管道风险的贡献最大，在采取降低风险措施时，应优先考虑高地区等级管段。 （作者单位：1.山东海普安全环保技术股份有限公司；2.中国石油西气东输管道公司浙江管理处）
3.
表2 评价管段指数和（管道危险度） 管段 破坏类型 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 第三方破坏因素 76 76 76 76 76 62 68 76 76 76 75.1 73.4 76 73.4 73 73 73
腐蚀因素 69 69 69 69 67 67 64 65 67 66 65 66 65 67 66 66 65
设计因素 51 51 51 47 51 51 51 51 51 47 51 47 51 54 50 50 54
非正常操作因素 82 82 82 78 82 81 82 82 76 76 82 76 82 82 76 76 82
分值合计 278 278 278 270 276 261 265 274 270 265 273 262 274 276 265 265 274
表3 泄漏影响参数的确定 管段 破坏类型 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 输送介质的危险性 急性危险 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 长期性危害 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 扩散参数 泄漏分数的确定 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 人口密度 1 1 1 1 1 4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 泄漏影响参数的确定 1.75 1.75 1.75 1.75 1.75 7 7 1.75 1.75 1.75 1.75 1.75 1.75 1.75 1.75 1.75 1.75
表4 评价管段相对风险值 评价管段 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 指数和 278 278 278 270 276 261 265 274 270 265 273 262 274 276 265 265 274
泄漏影响参数 1.75 1.75 1.75 1.75 1.75 7 7 1.75 1.75 1.75 1.75 1.75 1.75 1.75 1.75 1.75 1.75 相对风险值 158.86 158.86 158.86 154.3 157.7 37.3 37.8 156.6 154.3 151.4 156 149.7 156.6 157.7 151.4 151.4 156.6
|
