管道风险可接受准则确定方法探讨

薛海峰，朱洁，任远，王子文，马伟平

(1.国家管网集团西部管道有限责任公司 乌鲁木齐应急抢险中心，新疆 乌鲁木齐 830000；2.国家石油天然气管网集团有限公司 建设项目管理分公司，河北 廊坊 065000；3.中油国际管道公司，北京，100029；4.廊坊中油朗威工程项目管理有限公司，河北 廊坊 065000；5.国家管网集团 科学技术研究总院分公司，河北 廊坊 065000)

随着中国长输管道快速发展，截至2020年底油气长输管道总里程约为1.45×105km[1]。若管道发生油气泄漏或火灾爆炸事故，将造成严重损失。2013年11月22日，中石化东黄输油管道火灾爆炸事故造成62人死亡、136人受伤，直接经济损失高达7.5亿元[2]。长输管道安全成为国家、社会关注的焦点问题。进入21世纪，美国最先提出完整性管理理念，已成为保障管道系统安全的公认先进做法[3]。风险评价是管道完整性管理的核心内容，已发展定量/半定量、风险指数、事故树等方法。风险可接受准则是风险评价中的关键技术，也是风险减缓措施实施与否的决策依据，但目前国内外还未形成统一、公认的准则[4]。研究适用于国内管道特点的风险可接受准则，既是确定科学、合理的管道安全距离的重要依据，对于提高管道安全管理的有效性也具有重要意义。

1 风险可接受准则的涵义

一般认为安全是一种不确定性的状态，如果人员死亡风险低于某一确定的风险可接受标准，即认为人员是安全的。风险可接受准则是指社会公众因主观愿望及管道运营商对风险水平的可接受程度，描述了人员伤亡、环境污染、财产及商业利益损失风险的最大情形[5]。风险可接受性不仅是科学技术问题，也是社会科学问题，不仅取决于事故后果，也涉及人的价值观念等。风险可接受准则的影响因素包括：事故后果严重程度、风险可控性、个体风险与集体风险，风险不确定性。

开展风险评价以及降低风险等级需要投入资金和技术。确定可接受风险准则是优化风险减缓措施，例如选择检测技术、确定检测周期等，制定最佳投资方案。确定可接受风险水平应根据行业发展水平且符合行业技术现状。确定可接受风险准则应遵循以下基本原则：

1)可接受合理的风险。在合理可行条件下，最大限度降低重大危害的风险水平。

2)特定类型管道事故。对于可能造成严重后果的，首先应最大限度降低该事故发生概率。

3)比较原则。应用新系统的可接受风险水平，应比被接受的现存系统风险水平大致相当。

4)MEM原则。新增活动风险不应比日常活动风险有明显增加，一般认为新增加活动的风险不应超过1%。

2 风险可接受准则理论研究现状

针对风险可接受性，代表性的是英国健康安全管理委员会(HSE)在安全法规中采用风险管理和决策领域的最低合理可行准则ALARP(as low as reasonably practicable)，控制风险在合理范围内尽可能低[6]。其基本涵义是：

1)任何系统都是存在风险的，通过预防措施不可能彻底消除风险。

2)系统风险水平越低，进一步降低风险就越困难，其成本呈指数级上升。

3)安全改进措施投资的边际效益递减，最终趋于零或负值，应综合分析系统的风险水平和投资成本，做出合理判定。

英国管道安全监管的基本法律是《管道安全法/Thepipelinesafetyregulation》(1996年)和《重大危害控制法案/Thecontrolofmajoraccidenthazardsregulations》(2015年)，要求管道运营商通过安全报告证明管道安全性，证明管道对公众和员工造成的死亡风险处于ALARP范围，其中员工相对公众的风险可接受标准略高。

挪威石油理事会(NPD)在其指导方针中指出的可接受准则陈述了人员伤亡、环境损害和财产、商业利益受损的风险的观点。因此，管道风险评价技术应首要解决个人风险可接受准则和社会风险可接受准则，其次还应关注环境损害和财产、商业利益受损的风险。

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3 个体风险可接受准则

3.1 国外个体风险可接受准则研究现状

荷兰建设规划和环境部最早提出个体风险(IR)的衡量指标。IR定义为未采取任何保护措施情况下，区域内某一特定位置处的人员因潜在事故危害造成死亡的概率，通常用年死亡概率表示(人·年-1)。IR的表述为

IR=PfPdf

(1)

式中：Pf——失效事故发生概率；Pdf——失效事故造成的个体死亡概率。

荷兰水污染技术咨询委员会TAW(Dutch Technical Advisory Committee on Water Defences)指出确定个体风险应考虑人员参与活动的主观性，例如人员登山相对炼油厂的个体风险更易于接受，可接受个体风险IR0表述为

IR0<β×10-4

(2)

式中：β——调整系数，与人们接受风险的主观性有关，主动型的β为10(如登山)；自我控制型的β为1(如驾车)；缺少自我控制的β为0.1(如飞行)；不自愿的β为0.01(如工作)。

英国HSE委员会将个体风险划分为不可接受区、可容忍区和广泛接受区，广泛接受区和可容忍区的界限为10-6人/年。国外针对广泛接受区和可容忍区的界限界定为10-6人/年，例如荷兰适用范围是新建和在役工厂，英国适用范围是核电站、危化行业和危险品运输储存，澳大利亚适用范围是新建工厂。针对不可接受区和可容忍区的界限，国际上还没有统一、公认的准则。英国HSE委员会提出了核电站的风险不可接受区与可容忍区的建议界限，针对工人的取值为10-3人/年；针对公众的取值10-5人/年，是主观意愿性差异的体现。

3.2 中国长输管道个体风险可接受准则

建立国内管道个体风险可接受准则，应参考国际惯例做法，同时结合中国国情和长输管道行业特点。借鉴英国HSE委员会框架准则，风险划分为不可接受区、可容忍区和广泛接受区。具体涵义为：

2)广泛接受区指风险是可被接受的，无需采取安全改进措施。

3)如风险评价指标位于可容忍区，需进行安全措施成本-效益分析。如证明进一步增加安全措施对系统风险降低影响不大，即风险是“可容忍的”，仍继续使用现有风险措施。

根据中国事故人员死亡统计值确定个体风险临界值。原国家安全生产监督管理总局统计2001—2006年中国因事故死亡人数，确定的个体风险最大值是2001年1.09×10-4人/年，最小值是2006年8.58×10-5人/年，这5年中国年事故死亡人数变化不大[7]。根据上述分析，可将中国年事故死亡率1×10-4人/年作为风险不可接受区和可容忍区的界限依据。借鉴英国HSE委员会框架准则，风险可容忍区和广泛接受区的界限为1×10-6人/年。中国长输管道个体风险可接受准则如图1所示。

图1 中国长输管道个体风险可接受准则示意

4 社会风险可接受准则

社会风险是确定特定事故的发生概率与该事故导致的受伤或者死亡人数的相互关系。特指影响到多数人的灾难性事故，例如油气管道泄漏火灾爆炸事故，影响范围大，社会关注度高。国外社会风险表征通常采用F-N曲线，即死亡人数超越概率曲线。F-N曲线最早应用于核工业领域，现在作为风险表述形式在其他行业广泛应用。F-N曲线表述形式为

(3)

式中：N——死亡人数；FN(x)——每年死亡人数x的概率分布函数，表示每年死亡人数小于x的概率，n——临界曲线的斜率，n=1判定为中性风险指标，n=2判定为规避风险指标，表明后果严重的事故在相对较低的概率条件下才被接受；C——常数，取值10-2或者10-3，决定临界曲线的位置。

统计国内长输管道历史失效事故数据[8]，以2014年底统计数据为例，长输油气管道总里程8×104km，国内长输管道事故失效概率约为1×10-3次/(年·km)，事故平均死亡人数约为0.016 4 人，得到中国长输管道社会风险方程如式(4)所示，对应的F-N曲线如图2所示。应指出，如管道长度、历史事故率和事故死亡人数等参数发生变化，则管道社会风险F-N曲线方程也应相应调整。随着国内经济快速发展，管道实现跨越式发展，建立国内油气管道失效信息数据库，不断改进和完善事故数据，对于开展管道风险评价和确定社会风险可接受判据具有重要意义。

图2 中国长输管道社会风险F-N曲线示意

(4)

5 财产损失可接受准则

财产损失风险是针对整个管道系统的总经济风险的度量[9]。财产损失可接受准则用P-L曲线描述，如图3所示，P-L曲线上方区域为风险不可接受区域，其中P表示事件对管道系统造成财产损失、损坏或延误的累积概率，L表示事故损失费用比例，包括构件/部件损失、维修费用、延误时间、生产损失、恢复费用或者可靠性降低等。事件造成的财产损失概率见表1所列。

图3 财产损失可接受准则P-L曲线示意

表1 事件造成的财产损失概率

6 环境损害可接受准则

环境损害可接受准则取决于油品或气体泄漏对环境造成的后果[10]。环境损害可接受准则侧重点不在于区分危害环境的类型，重点在于关注管道生命周期内，泄漏对环境危害的严重性和长期性，可用受到破坏的环境资源的恢复时间表示，见表2所列。

表2 环境损害可接受准则

7 结束语

研究管道行业权威、公认的风险可接受准则，是管道完整性管理和风险评价中急需解决的关键技术问题。风险可接受准则起源于西方国家，国内风险补偿能力薄弱，确定风险可接受准则必须考虑中国国情和管道行业特点。

确定一条管道风险可接受准则，应综合考虑人员伤亡、财产损失和环境损害，得到一个总体的可接受准则，才能全面分析管道风险，为管道运行维护决策提供依据。实施风险减缓措施时，应考虑管道沿线人口密度及社会环境存在差异，应将管道合理分段，根据管段具体情况制定风险可接受水平。

建议加强管道失效数据库建设，不断完善和积累失效事故数据，包括管道基础数据、事故资料、伤亡人数和经济损失等，为确定管道社会风险可接受准则提供依据。应指出风险接受准则是不断变化的，随着管道技术进步，实施风险减缓措施的成本逐渐降低，采用更加严格的风险准则成为可能。关于风险准则、成本和科技进步的关系需要持续研究。