風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系在城市燃?xì)夤芫W(wǎng)改造中的應(yīng)用

張凱 張麗莉 翟羽亮

摘 要：以遼寧省沈陽(yáng)市為例，基于城市埋地燃?xì)夤芫€的特點(diǎn)，論述了建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系在管網(wǎng)改造過(guò)程中的意義和必要性，介紹了綜合指數(shù)法中各個(gè)參數(shù)的選取以及計(jì)算方法，為管網(wǎng)改造的決策提供參考，使得管網(wǎng)改造的目的性和經(jīng)濟(jì)性得以提高。

關(guān)鍵詞：風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；城市燃?xì)?；燃?xì)夤芫W(wǎng)改造

隨著現(xiàn)役的燃?xì)夤艿赖匿佋O(shè)時(shí)間日漸久遠(yuǎn)，一部分的管線已經(jīng)進(jìn)入了更新改造期，甚至有些已經(jīng)超出了安全使用期限，如何有計(jì)劃有針對(duì)性地進(jìn)行改造安排，已成為科學(xué)管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容。1992年美國(guó)Muhlbauer W.K詳細(xì)論述了管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型[1]，但是這些模型是以美國(guó)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，一些項(xiàng)目的數(shù)據(jù)采集在我國(guó)現(xiàn)實(shí)較為困難，無(wú)法直接應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)改造的指導(dǎo)中，這就需要根據(jù)本地區(qū)的管網(wǎng)特點(diǎn)，建立相適應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，使得管網(wǎng)改造的經(jīng)濟(jì)性和效率得到提高。文章結(jié)合沈陽(yáng)市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)的特點(diǎn)，探討風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系的建立方法。

1 燃?xì)夤芫W(wǎng)改造的必要性及存在的問(wèn)題

沈陽(yáng)使用燃?xì)獾臍v史最早可以追述到日本人于1923年興辦的“奉天瓦斯作業(yè)所”，管道化的歷史較為悠久。目前近3000公里的管線中，仍有一部分現(xiàn)役管線是鋪設(shè)于上世紀(jì)中前期，其早已超過(guò)了正常的安全使用期限；80年代鋪設(shè)管線也已經(jīng)步入更新期，已到服役期的管線的運(yùn)行，逐漸成為城市生活中的重大隱患。

城市的發(fā)展對(duì)管線所處位置的變化影響也非常大，許多原來(lái)鋪設(shè)到人行道或者綠化帶的燃?xì)夤艿垃F(xiàn)在已變?yōu)樵谲?chē)行道下，最初的埋深當(dāng)不能滿(mǎn)足現(xiàn)在的要求時(shí)，將使得由于重載的增加而使管線發(fā)生破壞；部分早期管道鋪設(shè)時(shí)的小街小巷，現(xiàn)在已經(jīng)成為繁華的商業(yè)區(qū)，一旦發(fā)生泄漏事故，損失將非常嚴(yán)重；各種違章建筑占?jí)喝細(xì)夤芫€，一方面使得管線上載荷增加，造成管線負(fù)擔(dān)；另一方面管線無(wú)法得到及時(shí)的監(jiān)護(hù)，泄露之后將直接威脅違章建筑內(nèi)的安全。

沈陽(yáng)地區(qū)所使用的氣源較為復(fù)雜，市區(qū)部分使用天然氣，冷熱交替會(huì)在管道內(nèi)形成殘留水，一方面會(huì)引起水堵，影響燃?xì)夤?yīng)，另一方面會(huì)引起電化學(xué)腐蝕；東部地區(qū)使用煤層氣，其中含有粉塵等雜質(zhì)，會(huì)在輸送過(guò)程中沉積在管道壁上，造成管道堵塞；在西部地區(qū)部分使用人工煤氣，其中含有的焦油、雜質(zhì)等會(huì)引發(fā)管材的化學(xué)反應(yīng)，造成管線腐蝕穿孔，相對(duì)于全部使用純天然氣的城市來(lái)說(shuō)，氣質(zhì)問(wèn)題也是沈陽(yáng)地區(qū)進(jìn)行管線風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不可忽視的一個(gè)重要方面。

燃?xì)夤芫€的正常運(yùn)行關(guān)系到千家萬(wàn)戶(hù)的安全，所以對(duì)城市埋地燃?xì)夤芫€的改造勢(shì)在必行，但在資金較為有限的情況下，如何科學(xué)合理地安排改造計(jì)劃，變定性分析為定量或半定量分析，提高資金的使用效率和改造的針對(duì)性，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系的建立，可較為直觀地作出對(duì)比，為決策者提供改造參考和依據(jù)。

2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的選擇

管道的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)質(zhì)上是對(duì)管道建設(shè)及運(yùn)行成本的經(jīng)濟(jì)性的評(píng)估。20世界中后期，世界主要的發(fā)達(dá)國(guó)家的燃?xì)夤艿老嗬^進(jìn)入老齡化階段，在投入力量一定的條件下，如何平衡降低事故發(fā)生、延長(zhǎng)管道使用壽命及合理使用維護(hù)費(fèi)用等的問(wèn)題上，各國(guó)針對(duì)自己的國(guó)情開(kāi)始了創(chuàng)造性的研究。美國(guó)及歐洲一些公司，開(kāi)始嘗試用經(jīng)濟(jì)學(xué)中的風(fēng)險(xiǎn)分析理論來(lái)對(duì)管道進(jìn)行安全性評(píng)估，并各自逐步建立起各種行之有效的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，經(jīng)過(guò)幾十年的開(kāi)發(fā)與研究，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[2]。其中以美國(guó)人Muhlbauer W.K的管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型最為典型。

Muhlbauer在他的模型里面分第三方損害指數(shù)、腐蝕指數(shù)、設(shè)計(jì)指數(shù)、誤操作指數(shù)以及泄漏影響系數(shù)等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，每一方面中又細(xì)化為幾類(lèi)，其適用范圍廣，已經(jīng)成為各種燃?xì)夤芫€風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)。目前燃?xì)夤艿莱Ｓ玫娘L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)有：危險(xiǎn)性及可操作性研究（HAZOP），定量分析評(píng)價(jià)（QRA）或概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)（PRA），初步風(fēng)險(xiǎn)分析（PHA），故障樹(shù)分析（FTA）[3]，失效模型與影響分析（FMEA），時(shí)間樹(shù)分析（ETA）等。

與許多燃?xì)饨ㄔO(shè)較早的老城市一樣，沈陽(yáng)地區(qū)在最初的管線投入運(yùn)行之后，許多工程技術(shù)資料沒(méi)有及時(shí)歸檔，造成管道的很多基本的工作參數(shù)無(wú)法取得；靠手工記錄時(shí)期的運(yùn)行參數(shù)，系統(tǒng)性不強(qiáng)，都使得一些成熟的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)無(wú)法直接應(yīng)用到本地區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，這就需要結(jié)合本地區(qū)現(xiàn)有的資料，建立一套可操作性較強(qiáng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，直接應(yīng)用到實(shí)際工作中。

大部分風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的理論性較強(qiáng)，需要選取的因素較多，運(yùn)算復(fù)雜，而這里我們將直觀性和可操作性為首要的參考因素，故選取綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系的基本方法。將要改造的管線劃分成段，對(duì)每一段管線依據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各主要因素逐項(xiàng)打分，分值與其權(quán)重系數(shù)相乘得到各因素的指數(shù)，所有指數(shù)相加即為此管段的風(fēng)險(xiǎn)總分。對(duì)總分進(jìn)行排列，即可做出優(yōu)先改造的順序。權(quán)重系數(shù)采用專(zhuān)家評(píng)分法，我們發(fā)放了調(diào)查表，分別對(duì)三種管材的風(fēng)險(xiǎn)影響因素權(quán)重進(jìn)行評(píng)分，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)綜合處理后得到各因素的權(quán)重值。然后對(duì)每項(xiàng)因素細(xì)化為具體的評(píng)分項(xiàng)，經(jīng)論證后付予一固定值。當(dāng)某段管線的資料齊全時(shí)，經(jīng)加權(quán)計(jì)算相加后其綜合指數(shù)值即為一固定值。本方法結(jié)合到燃?xì)釭IS電子地圖信息系統(tǒng)，在后臺(tái)將各種屬性進(jìn)行量化后，即可得到某段管線的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)值，而且隨著管線屬性的變化（如發(fā)生搶修事故、其他管線施工造成相應(yīng)管線之間距離變化、有違章建筑搭建等），其風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)也會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，便進(jìn)行系統(tǒng)提示，為管線的維修、重點(diǎn)監(jiān)護(hù)以及改造提供參考和依據(jù)。

下面以鑄鐵管評(píng)分體系為例，介紹其相應(yīng)的因素的權(quán)重及細(xì)化的評(píng)分條件：

2.1 評(píng)價(jià)因素權(quán)重表（如表1）

2.2 每一項(xiàng)評(píng)價(jià)因素的評(píng)價(jià)項(xiàng)

材質(zhì)：灰口鑄鐵；球墨鑄鐵。

接口類(lèi)型：承插（青鉛水泥，灰口，梯唇）；機(jī)械式（壓蘭，丁晴橡膠接口）。

管徑：100mm；75mm；250mm；350mm；450mm；200mm；300mm。

管道位置：車(chē)行道下；人行道下；綠化帶內(nèi)。

與建筑物距離：I中壓：0-0.5m；0.5-1.0m；1.0-1.5m；1.5-2.0m；2m以上。II低壓：0-0.2m；0.2m-0.4m；0.4m-0.7m；0.7m以上。

管線年代：1970以前；1970-1980；1981-1983；1984-1995；1996-2005；2005-2013無(wú)資料，或者不詳。

管道深度：I車(chē)行道：0.5m以下；0.5-0.8m；0.81-1.1m；1.11-1.4m；1.4以上。II人行道：0.3m以下；0.31-0.6m；0.61-0.9m；0.91-1.2m；1.21-1.4m；1.4m以上。III庭院線：0.1m以下；0.1-0.15m；0.16-0.3m；0.31-0.45m；0.46-0.6m；0.6m以上。

所處地區(qū)環(huán)境：無(wú)任何活動(dòng)；低活動(dòng)程度地區(qū)；中等活動(dòng)程度地區(qū)；高活動(dòng)程度地區(qū)。

泄露頻率及泄露種類(lèi)：I2次及以上：管材腐蝕，自身斷裂；管材斷裂（沉降等原因）；接口泄露（微露）；外力破壞；II1次：管材腐蝕，自身斷裂；管材斷裂（沉降等原因）；接口泄露（微露）；外力破壞；III無(wú)泄漏。

與其他管線的距離：未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)（垂直）；未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)（水平）；未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)但有保護(hù)措施（垂直）；未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)但有保護(hù)措施（水平）；滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)。

土質(zhì)與管道周?chē)h(huán)境：潮濕（pH值5以下）；潮濕（pH值5-6）；干燥。

管道保護(hù)措施：沒(méi)有任何保護(hù)；警告帶；套管保護(hù)；警告帶+套管保護(hù)；警告帶+有套管保護(hù)+鋼蓋板。

氣源種類(lèi)：純天然氣（干）；混天然氣（濕）；人工煤氣（焦?fàn)t氣等）；煤層氣。

占?jí)海簢?yán)重占?jí)?，存安全隱患；有占?jí)?；輕微占?jí)?；無(wú)占?jí)骸?/p>

施工質(zhì)量：施工次數(shù)少，經(jīng)驗(yàn)少的單位；外委單位；輸配公司，管網(wǎng)工程處等內(nèi)部單位。

壓力級(jí)別：中壓；低壓。

根據(jù)每一評(píng)價(jià)項(xiàng)的影響程度賦予相應(yīng)的數(shù)值，設(shè)定影響最顯著的值為10，其余項(xiàng)依次遞減。

2.3 計(jì)算方法

所評(píng)價(jià)管線的分?jǐn)?shù)=Σ（每項(xiàng)評(píng)價(jià)因素分值*權(quán)重）

2.4 評(píng)估建議

2.5 實(shí)例分析

某年沈陽(yáng)市管網(wǎng)改造計(jì)劃草案中，自然排序較為靠后的沈河區(qū)風(fēng)雨壇街西側(cè)的中壓管線為1982年的水泥接口鑄鐵管，管徑為DN400，管線位于機(jī)動(dòng)車(chē)道上，埋深約2米，管線所處街道兩側(cè)為居民區(qū)以及五愛(ài)市場(chǎng)，人員活動(dòng)頻繁，曾發(fā)生過(guò)三次泄漏事故，泄漏點(diǎn)均為接口處。通過(guò)賦值計(jì)算，此段管線的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)為87分，屬于強(qiáng)烈建議立即更換的范圍，雖然在最初的計(jì)劃改造管線的排序中處于第八位，但風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)之高，立即引起了諸如監(jiān)管、安全等相應(yīng)部門(mén)的重視，列為重點(diǎn)改造項(xiàng)目。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖發(fā)現(xiàn)，此段管線的失效程度也遠(yuǎn)高于分?jǐn)?shù)較低的管線。

3 結(jié)束語(yǔ)

在目前情況下，應(yīng)用由16項(xiàng)因素組成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系對(duì)燃?xì)夤芫€的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析基本上可以達(dá)到預(yù)期的要求，能夠?qū)Ω脑煊?jì)劃和過(guò)程進(jìn)行有效的指導(dǎo)。但是隨著管網(wǎng)改造的進(jìn)行，管線材質(zhì)逐漸由鑄鐵向鋼管和PE管轉(zhuǎn)變，而且管線的各種資料也在逐漸地完善，如何進(jìn)一步優(yōu)化評(píng)價(jià)因素及其權(quán)重值，使其更加貼近實(shí)際情況，更具指導(dǎo)意義，將是本項(xiàng)目繼續(xù)研究的方向。

參考文獻(xiàn)

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[3]高文學(xué)，李建勛，等.故障樹(shù)分析發(fā)在城市燃?xì)夤艿腊踩u(píng)價(jià)的應(yīng)用[J].煤氣與熱力，2009，29（12）：B29-B35.

作者簡(jiǎn)介：張凱（1980，6-），男，漢族，遼寧葫蘆島市人，中級(jí)工程師，博士，從事燃?xì)夤こ坦芾砑叭細(xì)夤艿涝O(shè)計(jì)工作。