论城市地下燃气管线风险评估方法与应用

陆水祥

（1.浙江省测绘科学技术研究院，浙江 杭州 311100）

随着城市化进程不断深入，在城市主干次道、居民小区的燃气管线覆盖范围不断扩大，复杂性也越来越大。因此，海宁市在借鉴国内外学者和城市建设部门研究和建设成果的基础上，结合海宁燃气行业实际，将地理信息系统引入其中[1]，将参照行业相关技术标准，根据燃气管线已有资料和物联感知监测数据，研究燃气管线风险分析“工具箱”，并应用于海宁市数治市管线CIM平台进行实践验证。

1 资料收集和调查

2020年8 月起对海宁市燃气管线风险评估前开展了基础调研和摸底工作。根据现场勘察，综合分析海宁市城区道路状况和重点区域情况，选取海州路为风险评估路段，该路属市中心核心区域，属管线四级区段。

1.1 燃气管线资料收集和分析

收集了海州路燃气管道设计、施工和竣工验收、运维管理等资料。海州路燃气管线始建于2000年，管线长度约8.1 km，主管线采用钢制材料，压力值为0.3 MPa，采取了基乙烯胶带等防腐材料保护，埋地深度在1.0~2.0 m之间。

1.2 燃气管线埋设环境调查

通过土壤电阻率测试仪在海州路选取20处进行了管线土壤电阻率，区间值在48.2~120 Ω·m之间，表明海州路沿线土壤环境腐蚀性较低；通过对海宁皮革城北区、锦绣花园小区、胡家门小区、浙江大学海宁国际校区等4 处进行了开挖查验，发现一处长32 mm、宽15 mm防腐层破损，但管体未发生腐蚀情况，管线防腐层总体质量较好；通过车载三维探测雷达快速检测和二维雷达现场复核相结合技术手段，检测海州路路面裂纹、沉降质量情况发现，共有15 处路面裂纹，但路面沉降情况总体质量较好；通过采用CSE参比电极法检测25 处管地自然电位，有5 处自然电位高于-0.85 V，说明部分管线牺牲阳极保护不合格。通过对海州路沿线燃气管线的位置和走向、地面标志设置、阀门等进行查验，发现部分警示标志被损坏，部分阀门有积水生锈。另外，发现共有14处建筑物等占压管线情况。

2 燃气管线风险评价研究

2.1 技术路线

海宁市城市地下管线事故时有发生，存在较高的安全隐患，从各方面综合角度考虑，建立一种管线风险评价方法有利于城市健康发展。该方法以燃气管线风险的类型指标为基础，用管线的绝对风险值大小来确定燃气管线的危险程度。在实际风险评估中综合考虑海宁实际情况进行适当修正，评价步骤可参考图1。

图1 管线风险评价流程图

2.2 半定量风险分析

2.2.1 评价方法研究

1）第三方破坏评分，总分100分。主要与海州路沿线活动水平、管线埋深、地上设备及保护措施、线路状况、安全教育培训和巡线频率等因素有关，但不包括人为蓄意破坏，第三方破坏指数为上述指数之和[2]。根据海宁实际将评估方法中管线标志指标调整为路线状况，公众教育指标调整为安全教育培训。具体分值设置为地域活动水平30分，埋深8分，地上设备装置及保护措施8分，线路状况8分，占压6分，安全教育培训15 分，选线频率25 分。海州路区域属经济高度发达地区，地域人口密度大，交通发达，管线占压情况突出，但管线埋深较好，保护装置陪套较齐全，巡线检查频率高，宣教工作到位，综合以上因素，海宁第三方破坏总体得分为70分。

2）腐蚀原因评分，总分100分。腐蚀主要分为三部分：埋地金属腐蚀、内壁腐蚀和大气腐蚀[3-4]。埋地金属腐蚀主要包括内外腐蚀，外腐蚀共80 分是管线腐蚀破坏的主要因素，它与阴极保护的状况10 分、保护层质量10 分、管线使用年限10 分、土壤腐蚀性40 分、管线附近有无其他金属埋设物10 分等因素有关。内腐蚀10分，与管线中含水、CO2、H2S。大气腐蚀10分，与空气类型指数、保护层有关。海宁燃气管线腐蚀原因得分66分。

3）设备（装置）及人员操作评分，总分100 分。设备（装置）功能及安全质量25分，包括设置（装置）性能操作说明、质量、计量、检验材料及保护装置等内容。设备（装置）维护保养15分，包括维护规程、流程规范性等内容。设备（装置）操作23分，人员培训考核20分，包括培训制度及执行、培训材料完整性和考评激励机制等内容。安全管理制度8分，包括安全制度健全性、安全机构及人员配备等内容。防错设备（装置）9 分，防错装置包括操作硬件、联锁装置和计算机操控软件等。根据海宁市海州路燃气管线全面查验资料情况综合风险，对涉及评分因子进行评分，该项得分为60分。

4）管道本质安全质量的评分，总分100分。设计施工控制45分，包括设计单位及人员细致、设计标准规范性文件、管线元件制作单位资质、施工组织规范性、竣工验收规范性、监理质量等内容。检测及评价35分，包括管线使用年限、泄漏检测周期合理性、检测单位及人员资质等内容。自然灾害及防护措施20分，包括风、雨雪载荷、地质灾害等自然灾害的防护措施情况等内容。根据对海州路沿线燃气管线设计、安装、竣工验收资料的审查，综合监理、质监安监及泄漏检测综合评价，海州路燃气管线本质安全质量为58分。

5）失效可能性得分计算。根据GB/T 27512—2011《埋地钢质管道风险评估方法》，海州路属四级区段，对应海州路燃气管道采用基本模型计算失效可能性得分[5-7]，其公式为：

式中，S为失效可能性得分；S1为第三方破坏得分；S2为腐蚀得分；S3设备（装置）及人员操作得分；S4为本质安全质量得分。以上代入可得海州路燃气管线失效可能性得分为64.2分。

2.2.2 失效后果评价

燃气管线失效后果指的是燃气管线潜在泄漏、燃烧和爆炸等事故引起严重的人员伤亡和财产损失和其他严重后果，其总分为150 分。其中介质的短期危害性36 分；介质的最大泄漏量20 分；介质的扩散性15分；人口密度20 分；沿线环境15 分；泄漏原因8 分。供应中断影响36分。根据以上指标，海州路燃气管线失效后果得分为86分。

2.2.3 风险值计算

根据GB/T 27512—2011《埋地钢质管道风险评估方法[8-10]，风险值计算公式为：

式中，R为风险值；S为失效可能性得分；C为失效后果得分，根据公式（2），计算得出海州路燃气管线风险值为5 521.2分。

2.2.4 风险等级确定

根据GB/T 27512—2011《埋地钢质管道风险评估方法》风险绝对等级划分原则[11-12]，海州路风险值R在7 800~12 600 之间，属中等风险绝对等级。根据海州路风险预评估及全面检验中发现的问题，由管线主管部门通过海宁市地下管线综合智管平台通知燃气管线权属单位和企业，经整改后，报主管部门进行复验，复验合格后进行风险再评估，风险再评估的内容、程序、评分原则与风险预评估一致[13-14]。

2.2.5 风险整改和复检

通过风险预评估，对海宁市海州路15 处园林绿化、其他市政设施占压较大的占压物进行移除或改线，并对沿线管线进行加套保护。对已损坏、丢失的管线警示桩进行修补。对管线阀门进行抽水、除锈和刷漆，对存在泄漏的阀门进行更换。修补了35处防腐层破损管线。同时建立健全了管线权属单位和运营企业监督考核制度，加强日常巡检力度和宣教工作力度。经过3 个月整改，重新计算失效可能得分为40.5分，失效后果得分80.5 分，管线风险值为3 260.25分，R值在低风险绝对等级区间范围内，复检合格。

3 风险评价结果应用

为了对地下管线实现科学有效管控，海宁市开发了海宁市数治管线CIM 应用平台，将风险评价结果引入平台“工具箱”。海宁市地下管线主管部门通过登录系统，实时将风险评价因子输入“工具箱”，一旦风险评价R值处于绝对高风险范围，系统就自动预警，及时发布紧急疏散路线，指导开展应急处置，防范重大事故的发生，保障人民群众生命财产安全[15]。

4 结 语

该系统自上线以来，线上办事、部门监管工作已全面铺开。燃气管线通过工具箱已有效对市区内主要道路进行了风险评估和整改，均达到安全区间内。随着浙江省城市安全一体化平台建设不断深入，海宁市作为地下管线综合管控子场景试点县（市、区），充分把握了全省数字化改革要求，在如何做好地下管线综合管理做出了有效探索，为嘉兴市、浙江省两级全面推广奠定了基础。