高后果區(qū)識(shí)別方法在天然氣管道工程建設(shè)中的應(yīng)用

劉思良，王 勇，張廷廷

高后果區(qū)識(shí)別方法在天然氣管道工程建設(shè)中的應(yīng)用

劉思良1，王 勇2，張廷廷1

（1. 中國石化榆濟(jì)管道分公司， 山東 濟(jì)南 250000； 2. 中國石化 撫順石油化工研究院， 遼寧 撫順 113001）

高后果區(qū)識(shí)別是管道完整性管理的重要環(huán)節(jié)。對(duì)比分析國內(nèi)外天然氣管道高后果區(qū)識(shí)別方法，將高后果區(qū)分為人口密集區(qū)、重要設(shè)施區(qū)、環(huán)境敏感區(qū)三類，優(yōu)化并規(guī)范識(shí)別管理流程，提出分級(jí)管理對(duì)策方案。用該方法對(duì)榆濟(jì)管道山西段進(jìn)行高后果區(qū)識(shí)別，并對(duì)改線管道設(shè)計(jì)期進(jìn)行高后果區(qū)識(shí)別，優(yōu)化路由選擇。

高后果區(qū)；天然氣管道；工程建設(shè)；流程優(yōu)化

天然氣管道是國家能源輸送的生命線工程，其產(chǎn)品屬于易燃、易爆和易擴(kuò)散的危險(xiǎn)化學(xué)品，管道一旦發(fā)生泄漏、爆炸等事故會(huì)對(duì)人身安全、社會(huì)生活、自然環(huán)境造成較大危害。近年我國管道事故屢見不鮮，特別是一些發(fā)生在城鎮(zhèn)人口密集地段的管道事故，造成重大的人員傷員或環(huán)境污染，社會(huì)危害和影響巨大，也暴露出當(dāng)前管道管理中存在的問題[1-4]。

高后果區(qū)是指管道發(fā)生泄漏會(huì)對(duì)公眾、社會(huì)、環(huán)境造成較大不良影響的區(qū)域。高后果區(qū)會(huì)隨管道周邊社會(huì)和環(huán)境變化而發(fā)生變化。高后果區(qū)強(qiáng)調(diào)管道泄漏后的危害后果，是管道隱患治理和安全防護(hù)的重點(diǎn)區(qū)段。

因此，如何準(zhǔn)確識(shí)別那些管道事故可能導(dǎo)致嚴(yán)重危害后果的區(qū)段，如何制定管理對(duì)策、提高防護(hù)級(jí)別，保證管道長期安全運(yùn)行、避免重大事故發(fā)生，是管道公司必須面對(duì)和解決的重要問題。

1 高后果區(qū)分級(jí)識(shí)別方法

1.1 高后果區(qū)識(shí)別類型

2003年美國聯(lián)邦法規(guī)49 CFR 192發(fā)布，其903條款定義了輸氣管道高后果的4條規(guī)則：①3級(jí)地區(qū)；②4級(jí)地區(qū)；③潛在影響半徑超過200 m的1、2級(jí)地區(qū)，影響半徑有20棟以上人類活動(dòng)的建筑物；④潛在影響半徑內(nèi)有特定場(chǎng)所的1、2級(jí)地區(qū)[5]。Q/SY 1180、SY/T 6975和GB 32167標(biāo)準(zhǔn)都提出了高后果區(qū)的識(shí)別準(zhǔn)則，但管道管理人員實(shí)施應(yīng)用時(shí)都存在一定的局限性[6-8]。近年來，隨著企業(yè)自身和社會(huì)公眾對(duì)管道安全的要求不斷提升，高后果區(qū)的管理與防護(hù)成為管道企業(yè)的重要工作，并趨于常態(tài)化。

油氣管道失效形式多樣，管道一旦受損破裂，就會(huì)發(fā)生油氣泄漏事故。對(duì)于天然氣管道而言，氣體泄漏對(duì)外界的危害主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：

一是發(fā)生火災(zāi)或爆炸造成重大人員傷亡，這類事故多發(fā)生于人口相對(duì)密集的區(qū)域，如城市、城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村等人口密集區(qū)域，以及學(xué)校、醫(yī)院等有大量人口聚集的地段；

二是發(fā)生火災(zāi)或爆炸導(dǎo)致重大設(shè)施破壞，對(duì)社會(huì)生活和生產(chǎn)活動(dòng)造成嚴(yán)重破壞并可能同時(shí)造成人員傷亡的區(qū)域，如有重要工業(yè)設(shè)施的工廠，加油站、車站、碼頭、公路、鐵路、水工構(gòu)筑等重要基礎(chǔ)設(shè)施，地下管道、隧道、暗涵等地下構(gòu)筑等；

三是發(fā)生火災(zāi)容易導(dǎo)致生態(tài)破壞，這類事故多發(fā)生于森林等易于起火的自然保護(hù)區(qū)。

高后果區(qū)可以是上述人口密集區(qū)、重要設(shè)施區(qū)、環(huán)境敏感區(qū)三類中的一種，也可是任意兩種或三種的組合[9]。

1.2 高后果區(qū)識(shí)別準(zhǔn)則

1.2.1 人口密集區(qū)

A1 四級(jí)地區(qū)；

A2 三級(jí)地區(qū)；

A3 潛在影響半徑內(nèi)的特定場(chǎng)所。

1.2.2 重要設(shè)施區(qū)

B1輸氣管兩側(cè)潛在影響半徑內(nèi)有文物保護(hù)單位的保護(hù)范圍、軍事設(shè)施、工廠、礦場(chǎng)、易燃易爆的倉庫、加油站、機(jī)場(chǎng)、碼頭等;

B2 管道兩側(cè)各50 m內(nèi)有高速公路、國道、省道、鐵路；

B3 管道兩側(cè)各15 m內(nèi)有輸送油氣及其他易燃易爆介質(zhì)的管道，隧道、暗涵等地下設(shè)施。

1.2.3 環(huán)境敏感區(qū)

C1 管道兩側(cè)潛在影響半徑內(nèi)有森林等易于起火的自然保護(hù)區(qū)。

1.3 高后果區(qū)分級(jí)方法

按照后果的嚴(yán)重程度，將高后果區(qū)分為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)。高后果區(qū)的識(shí)別與分級(jí)準(zhǔn)則見表1。

表1 高后果區(qū)分級(jí)識(shí)別方法

2 高后果區(qū)管理方案

2.1 高后果區(qū)管理流程

根據(jù)高后果區(qū)評(píng)分識(shí)別和分級(jí)識(shí)別方法，確定高后果區(qū)管理流程，見圖1，主要內(nèi)容包括：

圖1 高后果區(qū)識(shí)別管理流程

（1）調(diào)研并收集管道基礎(chǔ)資料

采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查識(shí)別或與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合的方式，依據(jù)識(shí)別準(zhǔn)則確定高后果目標(biāo)。

（2）高后果區(qū)邊界確定

確定高后果區(qū)管段的起始位置，相鄰高后果目標(biāo)相互重疊或前后間隔小于200 m時(shí)，作為一個(gè)高后果區(qū)段管理。對(duì)于人口密集區(qū)，若高后果區(qū)段長度超過2 km時(shí)，應(yīng)以道路等斷開。

（3）高后果區(qū)信息填報(bào)

為了便于現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別作業(yè)和規(guī)范高后果區(qū)信息填報(bào)，根據(jù)高后果區(qū)識(shí)別方法，編制高后果區(qū)識(shí)別填報(bào)模板。識(shí)別人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，選擇識(shí)別對(duì)象的類型，填報(bào)對(duì)象的數(shù)量及描述信息。同時(shí)，編制高后果區(qū)登記卡；編制高后果區(qū)應(yīng)急處置表，明確應(yīng)急處置方案、周邊應(yīng)急資源信息與分布、搶維修車路徑等；并將高后果區(qū)信息匯總。

（4）高后果區(qū)管理措施

根據(jù)識(shí)別結(jié)果，制定管理對(duì)策，并按嚴(yán)重程度設(shè)置立即處置、重點(diǎn)防控和長期監(jiān)控制等響應(yīng)計(jì)劃。

（5）形成高后果區(qū)分析報(bào)告

識(shí)別分析報(bào)告包括高后果區(qū)識(shí)別統(tǒng)計(jì)表、管段長度比例圖、減緩措施、下次識(shí)別計(jì)劃等。

（6）高后果區(qū)的日常管理

根據(jù)高后果區(qū)分析報(bào)告，對(duì)不同類型和不同嚴(yán)重程度的高后果區(qū)采取相應(yīng)的管理方案，記錄管理活動(dòng)和高后果區(qū)變化信息。高后果區(qū)內(nèi)的管道應(yīng)有別于一、二級(jí)地區(qū)的普通管段，應(yīng)建立檔案、強(qiáng)化巡護(hù)管控和周邊物權(quán)人告知，明確應(yīng)急處置方案、周邊應(yīng)急資源信息與分布、搶維修車路徑等。高后果區(qū)段應(yīng)設(shè)立安全警示牌，并加強(qiáng)高后果區(qū)周邊人員的安全教育。高后果區(qū)內(nèi)若存在學(xué)校、醫(yī)院等人員聚集場(chǎng)所，應(yīng)定期開展安全宣傳與教育活動(dòng)，不限于張貼安全標(biāo)語、宣講課堂、安全趣味活動(dòng)等形式。高后果區(qū)管段應(yīng)保證巡線頻次，提升監(jiān)護(hù)力度，嚴(yán)格杜絕在管道上方發(fā)生違章占?jí)骸⒋蚩妆I氣等第三方損壞現(xiàn)象。高后果區(qū)應(yīng)加強(qiáng)檢測(cè)維修、完善樁牌等警示標(biāo)識(shí)、增加視頻監(jiān)控、指定專人承包、政府主管部門備案等措施。Ⅲ級(jí)高后果區(qū)須嚴(yán)格按照“一區(qū)一案”進(jìn)行集中管理并演練，及時(shí)跟蹤并更新高后果區(qū)狀態(tài)。

2.2 管理對(duì)策

對(duì)所有的高后果區(qū)應(yīng)實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，分析該管段的風(fēng)險(xiǎn)來源和風(fēng)險(xiǎn)程度，針對(duì)具體風(fēng)險(xiǎn)來源采取有針對(duì)性的技術(shù)防范措施，盡可能降低高后果區(qū)的安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，與當(dāng)?shù)卣?、安監(jiān)局、公安部門聯(lián)合協(xié)作，整治管道安全隱患，完善管道保護(hù)法規(guī)，頒布和宣傳保護(hù)油氣管道的地方性法規(guī)。

（1）人口密集區(qū)

應(yīng)加強(qiáng)管理，建立高后果區(qū)預(yù)防措施和事故處理預(yù)案。與當(dāng)?shù)卣疁贤ǎ诋?dāng)?shù)卣M織的相關(guān)普法宣傳中組織材料對(duì)《管道保護(hù)法》進(jìn)行宣傳，安全教育。加強(qiáng)高后果區(qū)的管道安全宣傳，如在該管段沿線密集豎立安全警示牌，安全標(biāo)語等，并留有安全作業(yè)聯(lián)系電話。將管道高后果區(qū)相關(guān)區(qū)域信息通告當(dāng)?shù)卣?、安監(jiān)、發(fā)改委、公安、安全相關(guān)責(zé)任單位，請(qǐng)當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門積極協(xié)助做好高后果區(qū)的管理。管道經(jīng)過人口密集地段運(yùn)用檢測(cè)，監(jiān)測(cè)技術(shù)，充分掌握管道情況，便于及早處理隱患。此外，還應(yīng)加強(qiáng)巡線頻率。

（2）重要設(shè)施區(qū)

對(duì)于占?jí)呵闆r對(duì)占?jí)汗芏螒?yīng)聯(lián)手當(dāng)?shù)卣脖O(jiān)、發(fā)改委、公安、安全部門與占?jí)簡挝换騻€(gè)人等進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)，盡快對(duì)占?jí)河枰郧謇怼?duì)基礎(chǔ)設(shè)施中的工廠、加油站、文物保護(hù)單位等，應(yīng)提前做好防范預(yù)案。穿過密閉空間應(yīng)通過可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)技術(shù)保證可燃?xì)怏w在爆炸極限下。與其他管網(wǎng)交叉可使用智能樁監(jiān)測(cè)電位情況。

（3）環(huán)境敏感區(qū)

針對(duì)森林火災(zāi)問題，制定相應(yīng)的巡查管理和應(yīng)急處置方案。

此外，加強(qiáng)管道屬地巡線員和公司巡線隊(duì)崗位責(zé)任教育，針對(duì)高后果區(qū)巡查要制定相應(yīng)的巡查制度、巡查方案細(xì)則以及巡查記錄，做到高后果區(qū)巡查無遺漏。

3 天然氣管道改線工程中的應(yīng)用

2016年國家能源局等五部委聯(lián)合發(fā)文要求各管道企業(yè)推行油氣輸送管道全生命周期完整性管理，且GB 32167中4.3條規(guī)定“在建設(shè)期開展高后果區(qū)識(shí)別，優(yōu)化路由選擇[8]?！币虼耍艿榔髽I(yè)在新建、改線管道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)開展高后果區(qū)識(shí)別工作；應(yīng)基于高后果區(qū)分析報(bào)告確定管道路由走向、控制點(diǎn)位置及技術(shù)方案，提交路由優(yōu)選報(bào)告；應(yīng)避開級(jí)別較高的高后果區(qū)和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)段，無法避開則應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的防護(hù)措施。

3.1 天然氣管道概況

榆濟(jì)天然氣管道是國家 “十一五”重點(diǎn)工程，全長約988.4 km（干線全長941.6 km；榆麻支線46.8 km），設(shè)計(jì)年輸量30×108m3,設(shè)計(jì)管徑Ф711/610 mm。榆濟(jì)管道山西境內(nèi)全長485.51 km，穿越穿越3個(gè)地級(jí)市、10個(gè)縣（區(qū)）、46個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、255個(gè)村莊，沿線設(shè)有5個(gè)輸氣站場(chǎng)，16座閥室。

共識(shí)別出高后果區(qū)110段，總長90.955 km，占管道總長度18.73%，28%的高后果區(qū)屬于一級(jí)地區(qū)，44%的高后果區(qū)屬于二級(jí)地區(qū)，26%的高后果區(qū)屬于三級(jí)地區(qū)，此外還有2%屬于四級(jí)地區(qū)。

3.2 改線工程中的應(yīng)用

榆濟(jì)輸氣管道12公里管線（含一座閥室）在山西呂梁市離石區(qū)新城規(guī)劃區(qū)域內(nèi)，規(guī)劃范圍內(nèi)主要建設(shè)行政中心、會(huì)展中心、博覽文化中心、體育中心、便民中心等，同時(shí)配套基礎(chǔ)設(shè)施和住宅、辦公、商業(yè)金融、教育、醫(yī)療等設(shè)施。

經(jīng)評(píng)估發(fā)現(xiàn)：

（1）該區(qū)域原地區(qū)等級(jí)為一級(jí)地區(qū)，原管道設(shè)計(jì)系數(shù)為0.72?，F(xiàn)地區(qū)等級(jí)上升為四級(jí)地區(qū)，四級(jí)地區(qū)管道設(shè)計(jì)系數(shù)應(yīng)為0.4。

（2）該區(qū)域?yàn)镮II級(jí)高后果區(qū)，且管道沿線5米范圍內(nèi)存在多處動(dòng)土施工，管道與多處規(guī)劃的建構(gòu)筑物之間的距離不滿足安全距離的要求。

GB32167 6.3.4條中規(guī)定：當(dāng)?shù)貐^(qū)等級(jí)變化時(shí)的輸氣管道，應(yīng)評(píng)價(jià)該管段并采取措施，滿足變化后的更高等級(jí)區(qū)域管理要求[8]。

圖2 建設(shè)期管道完整性管理流程

為了保證管道安全平穩(wěn)運(yùn)營，及時(shí)消除安全隱患，決定對(duì)該區(qū)域的管道進(jìn)行改線。在改線路由選擇時(shí)，充分避繞高后果區(qū)。改線管道經(jīng)過的地區(qū)為一、二級(jí)地區(qū)，且不在當(dāng)?shù)卣磥硎暌?guī)劃建設(shè)中。高后果區(qū)識(shí)別應(yīng)納入到建設(shè)期（改線）管道完整性管理流程中，見圖2。

4 結(jié)論

（1）結(jié)合天然氣管道管理要求，提出了天然氣管道高后果區(qū)的分類方法，將高后果區(qū)劃分為人口密集、重要設(shè)施、環(huán)境敏感三類，制定高后果區(qū)分級(jí)識(shí)別方法，按照后果的嚴(yán)重程度，將高后果區(qū)分為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)，并制定了相應(yīng)的識(shí)別準(zhǔn)則。

（2）完成榆濟(jì)管道山西段高后果區(qū)識(shí)別管理，優(yōu)化了管理流程，明確了榆濟(jì)管道山西段巡查、風(fēng)險(xiǎn)管理及評(píng)價(jià)工作的重點(diǎn)，為應(yīng)急資源配置優(yōu)化、應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別及預(yù)案制定提供了科學(xué)依據(jù)。

（3）針對(duì)改線管道設(shè)計(jì)期開展高后果區(qū)識(shí)別，優(yōu)化路由選擇，提出了建設(shè)期管道完整性管理流程；新建管道應(yīng)避開高后果區(qū)，路由選擇應(yīng)參考高后果區(qū)識(shí)別分析報(bào)告和地區(qū)未來規(guī)劃方案。

［1］ 狄彥，帥健，王曉霖，等．油氣管道事故原因分析及分類方法研究[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2013，23(7)：109-115．

［2］ 劉軍．對(duì)比國內(nèi)外油氣管道高后果區(qū)標(biāo)準(zhǔn)[J].當(dāng)代化工，2014，43(12)：2609-2611．

［3］姚安林，周立國，汪龍，等．天然氣長輸管道地區(qū)等級(jí)升級(jí)管理與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].天然氣工業(yè)，2017，37(1)：124-130．

［4］ 謝明，劉昊，賴俊西．油氣管道高后果區(qū)識(shí)別數(shù)據(jù)準(zhǔn)備[J].當(dāng)代化工，2014，43(7)：1389-1391．

［5］ 49 CFR PART 192, 2001. Transportation of natural and other gas by pipeline: minimum Federal safety standards[S].

［6］Q/SY 1180-2009，管道完整性管理規(guī)范[S].

［7］SY/T 6975-2014，管道系統(tǒng)完整性管理實(shí)施指南[S].

［8］GB 32167-2015，油氣輸送管道完整性管理規(guī)范[S].

［9］ 王曉霖，帥健，宋紅波，等．輸油管道高后果區(qū)識(shí)別與分級(jí)管理[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2015，25(6)：149-154．

Application of High Consequence Area Identification Method in Construction Projects of Gas Pipeline

1,2,1

（1. Yulin-Jinan Gas Pipeline Company, SINOPEC, Shandong Jinan 250000，China； 2. Fushun Research Institute of Petroleum & Petrochemicals, SINOPEC, Liaoning Fushun 113001，China）

Identification of high consequence areas plays an important part in pipeline integrity management. Domestic and foreign methods for identification of HCAs of gas pipeline were analyzed and compared. HCAs were divided into populated areas, infrastructure areas and environmentally sensitive areas. The identification management process was optimized and standardized. Hierarchical management for HCAs was proposed as well. The method was applied to identify high consequence areas of Yulin-Jinan gas pipeline, in order to optimize the route of the pipeline.

High consequence areas; Gas pipeline; Engineering construction; Process optimization

TE 88

A

1671-0460（2017）10-2134-04

中國石油化工集團(tuán)公司資助項(xiàng)目，項(xiàng)目號(hào)：315086。

2017-04-11

劉思良（1983-），男，山東省煙臺(tái)市人，工程師，現(xiàn)就讀于西安石油大學(xué)石油工程專業(yè)碩士研究生，主要從事天然氣管道儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)及智能化管道、完整性系統(tǒng)建設(shè)工作。E-mail：liusl.trqi@sinopec.com。