城市管網(wǎng)風(fēng)險評價的經(jīng)濟(jì)性分析

劉珍珍

提要隨著工業(yè)管道、輸送油氣的長輸管道和城市燃?xì)夤艿赖拇罅窟\(yùn)用，以及使用頻率的增加，城市管網(wǎng)的安全性越來越受到人們的關(guān)注。對引起城市管網(wǎng)風(fēng)險的因素的識別顯得非常迫切，對識別方法的研究越來越多。本文對引起管網(wǎng)風(fēng)險的因素進(jìn)行分析，同時簡要分析各種識別方法的經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：城市管網(wǎng)；風(fēng)險評價；經(jīng)濟(jì)性

中圖分類號：F29文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、城市燃?xì)夤芫W(wǎng)風(fēng)險評價的重要性

埋地壓力管道涉及企業(yè)廠區(qū)的工業(yè)管道、輸送油氣的長輸管道和城市燃?xì)夤艿溃鼈儠o地面設(shè)施和人員帶來隱蔽性潛在危險，對工業(yè)安全生產(chǎn)和人們生活以及社會穩(wěn)定威脅極大，由于這類管道的情況復(fù)雜，檢測維護(hù)和對風(fēng)險的辨識都非常困難，確保它們的安全運(yùn)行在當(dāng)代城市建設(shè)和工業(yè)安全生產(chǎn)中至關(guān)重要。

二、城市管網(wǎng)風(fēng)險因素分析

隨著全世界已建油氣管道的增多和管道服役齡期的增長，因管道結(jié)構(gòu)失效引起的爆管和火災(zāi)事故正日益增多。因此，近年來國外對管道的運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境因素和事故原因進(jìn)行了廣泛深入的分析研究，并提出了風(fēng)險技術(shù)研究方法，形成了一套輸油氣管線風(fēng)險分析的操作規(guī)程。但是，引起管道事故的各種因素中，有的因素會隨著時間和環(huán)境的不同而發(fā)生變化，如腐蝕超壓和第三方破壞等。有的因素是在管道建成時就已經(jīng)存在了并且一般沒有太大的變化，管材中的可擴(kuò)展裂紋除外。根據(jù)事故浴盆曲線所反映出的規(guī)律，這些不變化的因素容易在管道投運(yùn)初期誘發(fā)事故，而可變因素主要在管道投運(yùn)中后期造成管道事故。隨著管道使用時間的延長，像腐蝕這類發(fā)展的因素會導(dǎo)致管道穿孔或者破裂事故的發(fā)生。所以，在管道風(fēng)險評價中腐蝕因素應(yīng)作為重點因素來分析?，F(xiàn)在隨著城市建設(shè)活動的頻繁性更容易因第三方破壞造成這些輸送易燃易爆有毒介質(zhì)的壓力管道發(fā)生泄漏和爆炸等事故，但第三方破壞和超壓這兩種因素誘發(fā)的管道事故具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，這兩種因素的模型需要通過大量的歷史資料調(diào)查方可確定。國外通過管理機(jī)構(gòu)組織采集油氣管道的運(yùn)行歷史參數(shù)和事故發(fā)生率等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的目的就是為了對一些隨機(jī)事故因素建立概率模型。

三、風(fēng)險評價技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性

風(fēng)險評價是針對具體危險源發(fā)生的概率和可能、造成后果的嚴(yán)重程度性質(zhì)等進(jìn)行定性或定量的評價。它主要研究風(fēng)險問題中的個性問題。風(fēng)險評價技術(shù)開始于20世紀(jì)三十年代的保險業(yè)，最早應(yīng)用于金融保險投資等領(lǐng)域，是經(jīng)濟(jì)學(xué)的一項決策技術(shù)。經(jīng)過多年的研究，已經(jīng)在美國、加拿大等國家進(jìn)行了工程應(yīng)用，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。我國在這方面的研究開展得較晚，開始于20世紀(jì)八十年代初期。盡管國內(nèi)外已研究開發(fā)出了幾十種風(fēng)險評價方法和商業(yè)化的風(fēng)險評價軟件包，但由于風(fēng)險評價涉及的學(xué)科知識比較廣泛，另外風(fēng)險評價指標(biāo)及其權(quán)值的選擇與生產(chǎn)技術(shù)水平、安全管理水平、生產(chǎn)者和管理者的素質(zhì)以及社會和文化背景等因素密切相關(guān)，因此每種評價方法都有一定的使用范圍和限度。

根據(jù)評價結(jié)果的量化程度可把風(fēng)險評價方法分為三大類，即定性風(fēng)險評價方法、半定量風(fēng)險分析方法和定量風(fēng)險分析方法。

1、定性方法。定性風(fēng)險評價的主要作用是找出管道系統(tǒng)存在哪些事故危險誘發(fā)管道事故的各種因素、所處狀態(tài)以及這些因素在何種條件下會導(dǎo)致管道失效事故的發(fā)生和對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響程度，從而最終確定控制管道事故的措施。它是基于決策科學(xué)和貝葉斯統(tǒng)計理論的決策分析方法。其特點是不必建立精確的數(shù)學(xué)模型和計算方法，不必采用復(fù)雜的強(qiáng)度理論和現(xiàn)代分析手段，不必具有完備充分的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。傳統(tǒng)的定性風(fēng)險評價方法有：安全檢查表法、預(yù)先危險性分析法、危險可操作性研究、失效模式后果與嚴(yán)重度分析法等方法。此類方法的優(yōu)點是簡單、容易掌握、便于操作且評價過程和結(jié)果直觀，可以清楚地表達(dá)出管道的當(dāng)前情況。其使用局限是評價結(jié)果不能量化。

2、定量方法。它是將產(chǎn)生管道事故的各類因素處理成隨機(jī)變量或隨機(jī)過程，通過對單個事件概率的計算得出油氣管道的最終事故發(fā)生概率，然后再結(jié)合量化后事故后果計算出管道的風(fēng)險值。它主要是對定性分析中已識別出的風(fēng)險水平較高的故障類型進(jìn)行詳細(xì)的定量評價。需要利用概率結(jié)構(gòu)學(xué)有限元方法、斷裂力學(xué)可靠性技術(shù)與各種強(qiáng)度理論來對在役管線的剩余壽命和剩余強(qiáng)度進(jìn)行定量分析。在評價的過程中有充足的理論依據(jù)，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。它在大量的設(shè)計資料、施工和竣工資料、運(yùn)行資料的基礎(chǔ)之上建立完善的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，并掌握裂紋缺陷的擴(kuò)展規(guī)律和管材的腐蝕速率，由此運(yùn)用確定性的和不確定性的方法來建立評估的數(shù)學(xué)模型，然后進(jìn)行分析求解。

3、半定量方法。半定量風(fēng)險評價方法介于定量風(fēng)險評價方法與定性風(fēng)險評價方法之間。是以風(fēng)險的數(shù)量指標(biāo)為基礎(chǔ)，對管道事故損失后果和事故發(fā)生概率按權(quán)重值各自分配一個指標(biāo)，然后用加和除的方法將兩個對應(yīng)事故概率和后果嚴(yán)重程度的指標(biāo)進(jìn)行組合，從而形成一個相對風(fēng)險指標(biāo)。半定量方法允許使用一種統(tǒng)一而有條理的處理方法把風(fēng)險劃分成等級。其所需原始數(shù)據(jù)較少，評價成本較低。

四、評分法簡介

該方法通過對引起管線失效的各因素進(jìn)行評分，結(jié)合管線失效后果形成一個相對風(fēng)險指標(biāo)來表示風(fēng)險程度。按照W.Kent Muhlbauer的分類方法造成管線失效和事故的原因有四大類，即第三方破壞、腐蝕、設(shè)計和誤操作。其中每一項的最高分為100分，四項的指數(shù)和在0～400分之間。

1、評分法的基本假設(shè)

（1）獨立性假設(shè)。影響風(fēng)險的各因素是獨立的，即總風(fēng)險是各獨立因素的總和。

（2）最壞狀況假設(shè)。評估風(fēng)險時要考慮到最壞的狀況，如一段管道總長是100km，其中有80km的埋深是1.2m，另20km埋深為0.8m，則整個管段應(yīng)按0.8m考慮。

（3）相對性假設(shè)。評估的分?jǐn)?shù)只是一個相對的概念，如一條管道所評估的風(fēng)險數(shù)與另數(shù)條管道所評估的風(fēng)險數(shù)相比其分?jǐn)?shù)越高，這就表明其安全性要高于其他幾條管道。

（4）主觀性。評分的方法及分?jǐn)?shù)的界定雖然參考了國內(nèi)外有關(guān)資料但最終還是人為制定的，因而難免有主觀性。

（5）分?jǐn)?shù)限定。在各項目中所限定的分?jǐn)?shù)最高值反映了該項目在風(fēng)險評估中所占位置的重要性。

2、主要步驟及注意問題

（1）明確風(fēng)險評價的任務(wù)。

（2）辨識造成管道事故的危險源。辨識危險源的目的是為了確定危險源的數(shù)量、種類、性質(zhì)和級別以便采取各種控制對策和措施，使危險源得到有效控制。

（3）造成管道失效的可能性因素。

（4）計算管道事故造成的后果。在埋地燃?xì)夤艿里L(fēng)險評價中不僅對管道的失效可能性的評估是必要的，對管道發(fā)生事故所造成的后果的評價也是管道風(fēng)險評價中的重要環(huán)節(jié)。一般而言，管道發(fā)生事故所造成的損失可從人身安全、財產(chǎn)損失、對環(huán)境的影響和信譽(yù)損失四個方面來考慮。

（作者單位：東營市供氣站）