天然气管道高后果区第三方施工破坏风险分析及控制对策

马玉宝

中国石油西南管道有限公司 南宁输油气分公司 （广西 南宁 530000）

0 引言

第三方施工破坏是指非管道企业的组织或个人在管道及其附属设施两侧法规规定要求范围内进行的各种施工行为。管道高后果区建构筑物相对集中、人口密度大，第三方施工作业较其他区域更为频繁，引起天然气管道失效的风险更大。高后果区内天然气管道一旦发生泄漏，引起燃爆，人员伤亡及财产损失会比较严重。近几年，国内陆续发生多起第三方施工破坏导致高后果区管道泄漏燃爆事故，造成了严重的后果。第三方施工破坏已成为天然气管道失效的主要因素之一，必须系统地对第三方破坏致使管道失效事件进行研究和分析。

故障树分析方法是一种简明、直观、灵活的可靠性分析方法，常被用以进行风险分析[1]。模糊评价法是基于评价因素模糊合成机理，依据各个风险评价因素对被评价对象的隶属度，将模糊因素定量化，进而进行评价的方法[2]，且有多种模糊运算方式。目前，将这两种方法结合应用于第三方施工破坏致使高后果区管道失效的风险分析案例较少,且故障树建立方法和模糊因素处理方法均不相同。

本文以第三方施工破坏致使高后果区天然气管道失效为顶事件建立故障树，采用模糊评价法对故障树顶事件的风险进行模糊评价，将难以定量分析的风险因素定量化。综合分析评价过程、评价结果和实际工作情况，提出风险控制措施。在计算各因素权重时采用较为简便的层次分析法中的“9 度法”和特征根法。

1 建立故障树

借鉴国内第三方施工致使埋地管道失效的因素统计方法[3-4]，结合某管道公司提供的数据，以第三方施工破坏致使高后果区管道失效作为顶事件，内部原因和外部原因为次顶事件，对每个次顶事件的原因层层分析，直至分解到各种基本事件为止，形成第三方施工破坏致使高后果区管道失效故障树分析图，如图1所示。各类事件符号说明见表1。

2 建立模糊评价模型

2.1 建立因素集合和主观评判集合

图1 第三方施工破坏致使高后果区管道失效故障树

表1 第三方施工破坏致使高后果区管道失效事件符号说明

首先以故障树底层的基本事件为元素建立因素集合 U ={u1，u2，u3，u4，…，un}。其次，根据风险分级情况，将第三方施工破坏致使高后果区管道失效风险分为4 个等级，用集合V=[轻微，低，中，高]表示评判集合。

2.2 层次分析法确定因素权重

首先，将U 中的所有因素按照行、列形成矩阵，并建立任意两个因素成对判断表。其次，成立评价小组，根据经验开展评价，采用“9 度法”来表征一个因素相对于另一个因素的重要程度[5]，用特征根法求取集合U 中各个因素的权重，得到评价因素归一化后的权重向量W。利用一致性检验方法对成对判断矩阵检验，确保判断矩阵通过一致性检验，否则重新判断，直到一致性检验通过。

2.3 开展单因素风险模糊评价

首先，选取某个因素为评价对象，确保该因素包含若干个基本元素，由基本元素构成该因素的集合U；其次，评价小组成员对集合U 中每个基本元素的每个风险等级进行评价，得出评价比重，即为每个基本元素相对于评判集V 的隶属度；最后，以U 中各元素相对于评判集V 的隶属度为行，即可形成该单因素模糊评价矩阵A。

利用加权平均M（0，+）算法对单因素模糊评价矩阵A 和归一化的权重向量W 进行计算，其结果即为单因素模糊评价集B=W·A=(b1,b2,b3,…,bi)。

2.4 顶事件风险模糊评价

根据以上单因素模糊评价集的计算过程，可求得其他所有同级因素的模糊评价集，以同级所有因素的模糊评价集为行构成上一级评价因素的模糊评价矩阵，再利用层次分析法计算出上一级评价因素的权重向量。以此类推，直至求出顶事件第三方施工破坏导致高后果区管道失效的归一化模糊评价向量，根据最大隶属度原则，确定第三方施工破坏导致高后果区管道失效的风险等级。根据分析和评价过程，结合工作实际给出关键因素风险控制措施。

3 实例应用

3.1 确定因素集

实际中，发生第三方施工致使高后果区管道失效事故，大部分是巡线工未按照巡检规定巡检，未及时发现并汇报施工作业导致的。本文以故障树中“M9巡线工管理制度未有效执行”为例，说明模糊评价方法的计算过程。

采用“9 度法”将X4、X5、X6、X8、X9 5 个因素建立成对判断矩阵，见表2。

表2 M9巡线工管理制度未有效执行因素成对判断表

根据层次分析法原理，通过计算得出矩阵的最大特征根为5.327 1，一致性检验指标为0.081 8，查阅文献可得平均随机一致性检验通过[6]。评价对象“M9 巡线工管理制度未有效执行”的权重向量经归一化后可得：

3.2 建立单因素模糊评价矩阵和模糊评价集

为确保评价结果的有效性，减小评价误差，基于模糊评价原理，选取20 名资深管道管理人员，组成风险评价小组[7]，各组员分别对因素X4、X5、X6、X8、X9 的风险等级进行判定，求得各因素相对于评判集合的隶属度，构成单因素“M9 巡线工管理制度未有效执行”的模糊评价矩阵A1。

由A1和W1求取单因素“M9 巡线工管理制度未有效执行”的评价集合。

3.3 其他风险因素模糊评价集

重复以上“M9 巡线工管理制度未有效执行”的评价集求取过程，依次可求得M3 巡线工管理不到位、M4管道信息不完善、M5防护措施不到位、M6宣传不到位的模糊评价集。以各评价集为行建立M1内部原因的评价矩阵 A2。对 M3、M4、M5、M6 进行成对因素判断，见表3，求得归一化权重向量W2=(0.254 0,0.179 6,0.472 4,0.093 7)，则 M1 内部原因的评价集B2为

表3 内部原因因素成对判断表

3.4 故障树顶事件模糊评价及分析

重复以上步骤，可得M2 外部原因的评价集B3=(0.141 0,0.323 3,0.247 9,0.287 8)。 以 M1 和 M2的评价集为行，得到顶事件T的评价矩阵A0。M1和M2 进 行 对 比 求 得 归 一 化 权 重 向 量W0=(0.833 3,0.166 7)。最终得出归一化的第三方施工破坏致使管道失效的模糊评价集合

由最大隶属度原则可知，高后果区第三方施工破坏致使管道失效的风险等级为高。根据分析，应重点对中间事件巡线工管理不到位、管道基础信息不完善、管道保护宣传不到位、防护措施不到位的基本事件进行风险控制。

4 风险防控措施

结合风险分析结果和实际工作情况，对引起输气管道高后果区第三方施工破坏的重点因素从人访、物防、技防、信息防4 个方面提出如下风险防控措施。

4.1 加强高后果区巡线工管理

完善巡线工管理制度，加密高后果区巡检频次。定期开展巡线工培训，提高巡线工风险识别能力。优化管道巡护管理系统，实现巡检信息实时采集上传，管理人员严格监督考核巡线工巡检情况，提高巡检质量。

4.2 加密管道地面标识

根据高后果区实际情况，在间隔不大于50 m 的距离加密安装管道地面标识，完善标识信息，定期维护保养，确保管道地面标识位置准确性、完整性，增强管道可视性和通视性。让施工作业人员了解管道走向和埋深等基本信息。

4.3加强管道保护宣传

采用集中大型宣传，入户宣传和田间地头分散式宣传等多种宣传形式，提高管道保护宣传的针对性和实效性，提高土地户主和沿线居民的管道保护意识和安全风险意识；构建和谐的管廊文化；建立健全警企、地企联防机制；定期走访管道沿线相关政府部门，及时收集管道周边第三方施工信息，与施工单位紧密联系，及时掌握第三方施工动态；联合地方公安部门加大违章作业的惩治力度，加大企地联合管道保护宣传。

4.4加大科技投入力度

在高后果区增设智能监控设备，监控画面上传输气站值班室和线路管理员手机APP，实现高后果区24 h 监控。该设备还具有双向对话功能，发现管道周边有第三方施工迹象，可立即通过对讲功能叫停施工作业，第一时间赶赴现场查看。在第三方施工作业现场安装移动监控设备，对施工作业进行实时监控。远程叫停现场违规行为，可实现与现场沟通、指导和指挥[8]。此外，距离管道较近、风险较大的第三方施工作业现场还必须安排专人24 h 监护，并采用桩牌、彩钢板等“硬隔离”措施对管道及附属设施进行保护，以确保万无一失。在人口密集型高后果区可以搭建光纤预警系统，以有效监测到第三方施工作业信息[9]。可优先在高后果区搭建光纤预警系统将管道纳入24 h 连续受控管理。实时监测人工挖掘、机械作业、钻孔等第三方施工破坏事件，确保线路管理人员及时掌握管道沿线第三方施工状况，并采取有效管控措施。