定量风险评价技术在管道城市穿越段的运用

罗登强，刘徐丁(.兰成渝输油分公司绵阳作业区，四川 绵阳 6000；.兰成渝输油分公司内江作业区，四川 内江 64007)

0 引言

城市中的管道工程项目，一般人口密集型高后果区会普遍得到重视，采用定量风险评价法。为了科学判定管道风险，避免出现管道失效等一系列问题，定量风险评价也逐渐成为管道城市穿越段关键分析方法，具有可靠性，最后预测结果也可准确了解到管道失效的频率与概率。但是通过实践分析经验，该方法更加关注外部统计，管道工程中的失效原理计算不够深入，还需要结合实践完善，根据实际情况立足于统一度量与宏观角度优化计算方法。

1 定量风险评价技术原理

人口密集型高后果区的管道工程项目采用定量风险评价技术，定量计算事故频率、导致后果，计算结果得出实际风险数值与信息，对比前期设定风险可接受标准，由此便可对风险的可接受程度加以判断，制定风险防范举措。定量风险评价技术应用要点是避免人员人身安全与经济损失，可总结为个人风险、社会风险这两点[1]。其中个人风险为没有防护情况下个体在某位置持续暴露超一年，因危险物质泄漏出现死亡事故的发生概率，可表示为个人风险等值线；社会风险则是因危险化学品或者危险物质泄漏，导致某区域内设施威胁到人身安全，导致多人同时死亡事故的累积概率。

应用定量风险评价必须按照既定流程，包括：(1)识别风险；(2)计算概率、后果与风险；(3)风险评价。这种定量风险评价技术具有精确性，判断管道施工特定风险发生概率，计算管道风险导致燃烧、爆炸等事故的概率，定量评价计算后可对比事故风险发生必要条件与方法，总结切实可行的资源配置、防范建议。城市管道建设最初是在人口比较稀疏的地段展开，但是城市经济水平的提升，人口密集型高后果区成为管道建设的主要区域，这也增加了管道沿线事故发生概率[2]。高后果区管线一旦发生泄漏，很有可能引发火灾、爆炸等事故，威胁到沿线群众人身与财产安全。特别是穿越段城市管段，风险因子也比较高，使得高后果区管段在管道风险管理、完整性管理等工作中成为重点。应用定量风险评价技术，可总结风险管控有效决策。

2 管道城市穿越段应用定量风险评价技术的方法

管道经过城市重要市区，测量管径是730 mm，此管道穿越城市管段，敷设地点选择在城市主干道绿化带，不仅交通繁杂，位于道路两侧的建筑物和人口十分密集，除此之外还有加工厂、居民区等分布，是人口密集型高果区。工程项目建设中管道沿线建筑和管道间距维持在50 m，个别地点的管道与居民住宅比较近，距离不到10 m，是比较经典的高后果区。建设管道从开始运营至今已经有比较长的时间，而且直至今日更是进入到事故频发期。组织管道风险识别，判定管道属于高风险管段，采用定量风险评价技术十分有必要[3]。

当管道失效，最为直接的后果便是导致池火、蒸气云爆炸，而且管道失效还可能出现油品泄漏现象，一旦将其点燃便会引发池火，非立即点燃条件下原油泄露甚至会有可燃性蒸气云产生。如果可燃性蒸气云的浓度超出爆炸下限，随之不断扩散与点火源相遇，那么点燃现象还会发生延迟，导致闪火、爆炸。由此可见，利用管道失效事件树，能够直观获取发生后果事件的概率[4]。

创建管道风险有关的伤害模型，威胁人身安全的源头一般以池火这种热辐射、爆炸导致超压为主。发生火灾的决定因素为火焰、特定热辐射值环境下是否有人员暴露。计算暴露热辐射致死概率值函数，需要按照以下公式进行：

式中: Pr为相应死亡概率对应概率值；Q为热辐射值(W/m2)；t为暴露时间(s)。根据着火热辐射临界值判断室内外人员死亡率，一般情况下当热辐射超过35 kW，室内外人员死亡率将达到100%[5]。产生了蒸气云爆炸现象后，随之而来的超压形成冲击波，不仅有碎片飞散，建筑物也会在这一情况下破损，严重威胁到现象人员的人身安全。超压30 kPa时室内外人员死亡率将会达到100%，如果超压为10 kPa，那么室内、外人员的死亡率分别是2.5%和0。

采用定量风险评价技术，创建事故情景模型，在该模型中输入所在地区的气象情况数据、调查所得管道沿线人口分布信息等，经过计算可得知对应管段事故实际波及范围、个人风险等值线与社会风险曲线等重要数据。总结管道失效可能导致池火、超压以及35 kW/m2热辐射实际覆盖范围，了解到管道事故发生之后，情节比较严重的条件下影响范围将达到数百米。根据管段所在范围个人风险等值线，可发现管段沿线是否有风险曲线、风险等值线，所在区间的风险等值线地处城市中的主干道周围。因为个别位置的管道和沿街建筑距间距小于20 m，所以管段风险等值线也自然涵盖了沿街住宅建筑，对比前期设定风险可接受标准，可能存在偏差[6]。

计算管道社会风险，一般是按照每公里长度进行，绘制穿越城市管段社会风险曲线，获取最低合理可行原则风险的可接受上、下限。与此同时，曲线也可表示高后果区各公里段社会风险，根据前期设定标准管段多个位置社会风险可能位于不可接受范畴。综合分析，发现城市高后果区段的管道个人风险、社会风险均可能超出风险可接受标准，务必要做好风险管理与防范。按照计算参数对应敏感性，导致管道泄漏概率、泄漏时间均是非常风险的关键影响因素，考虑到管道长时间投入运行，最初选择的施工工艺不再适应当前需求，加上管道老化导致的各类缺陷。此外，管道自动化程度不高，最初出现事故到完全关断这一阶段的时间长，制定风险管控方案，应该重点组织管道定期检测，发现问题马上修复，尽可能地减小出现管道失效概率。在管道安全保护方面加大宣传力度，在管道所在地区设置警示牌。管道附近施工应该安排专业人员进行管理，通过预警系统及时发现没有及时通报的管道开挖行为，以免管道遭到破坏。在管道风险防范过程中及时安装泄漏监测装置，管道进入到城市高后果区之后，在管道两端位置安装自动截断阀或是带有远程控制功能的阀门，一旦出现安全事故便可将管道及时切断，缩短管道泄漏时间。管道施工单位和所在地区政府部门及时取得联系，提前制定风险应急方案。为保证风险彻底消除，可在条件允许的情况下将管道路由改变，根据室内外评价结果，控制管道、人口密集建筑之间距离的安全性。

3 管道城市穿越段定量风险评价的建议

城市中人口密集型高果区管道失效可能性、确定性的计算需要满足一定要求，而且计算管道失效概率时，必须要采取确定性计算方式，预测管道失效次数，对比计算失效数据得到频率，综合分析之后可得出管道失效概率。所以，在管道城市穿越段中应用定量风险评价技术，从两个方面提出建议。

3.1 采用科学的概率计算方法

计算管道失效概率比较常用的方法有两种，即以频率替代概率为前提的概率修正、真实概率直接计算。第一种以频率替代概率为前提进行概率修正计算，应该提前创建管道失效数据库，随之按照管道失效数据库中统计数据，得出管道失效通用频率，以此当作管道失效概率，定量风险评价时还可按照管道实际状况，对通用频率加以修正，计算之后得出管道失效可能性。参考其他国家计算管道失效可能性的成功经验，由于管道完整性管理、管道定量风险评价等还处在发展与完善的阶段，立足于基础理论研究与管道风险防范的实践成果，我国已经位于领先地位，频率替代概率这种概率修正计算在实践中已经有非常普遍的应用[7]。

3.2 创建及完善管道失效数据库

行业领域中具有代表性的管道失效数据库包括DOT数据库、EGIG数据库、UKOPA 数据库、NEB数据库、POG数据库。由于各个国家引发管道失效风险因素不同，所以结合我国国情、管道施工单位实际情况，提出了针对性概率修正有效方法，借鉴其他国家现有管道失效概率修正基础上进行优化，随之在实际风险管控中得到应用，例如频率替代概率这一计算方法，与定量风险评价技术结合，在城市管道施工中已经有非常普遍的应用。以修正因子管道失效概率为基础的计算方法，利用通用失效概率值划分管道失效因素，一般包括管道腐蚀、周围自然环境和地质灾害、施工挖掘导致破损、人为破坏、制管施工以及现场施工的误操作这6种，以此为基础研究切实可行的计算方法，保证定量风险评价在管道建设施工与风险防范中的作用。

4 结语

综上所述，城市中管道非常重要，尤其是人口密集高后果区管道项目的施工建设、后期安全维护。为规避管道风险，采用定量风险评价技术，可全面剖析潜在风险因素，杜绝管道失效、泄露等一系列安全问题。此外，定量风险评价过程中，管道安全运维技术水平也会因此得到提升，积累管道风险防范经验，从而为今后我国管道城市穿越段建设打下基础。