基于多因素賦權(quán)的輸水管線安全評價(jià)體系研究

田雨

摘要：本文通過安全監(jiān)測、運(yùn)行控制、設(shè)計(jì)和施工參數(shù)等指標(biāo)匹配，應(yīng)用故障樹分析（FTA）方法、主成分理論分析（PCA）方法、投影跟蹤分析（PPA）方法，進(jìn)行了多層次、多因素的輸水管線安全評價(jià)指標(biāo)選取、評價(jià)方法等方面研究，實(shí)現(xiàn)了輸水管線原型監(jiān)測指標(biāo)與安全評價(jià)指標(biāo)匹配的深度耦合，提出了PCCP管線工程的安全評價(jià)指標(biāo)體系。該工程的安全評價(jià)等級符合實(shí)際情況，工程應(yīng)用取得較好效果。

Abstract： Through the matching of safety monitoring， operation control， design and construction parameters， the safety evaluation index selection and evaluation method of water conveyance pipeline were studied in many levels and many factors which included the method of fault tree analysis （FTA）， principal component theory analysis （PCA） and projection tracking analysis （PPA）. The deep coupling between the prototype monitoring index and the safety evaluation index was realized， and the safety evaluation index system of PCCP pipeline project was put forward. The safety evaluation grade of the project is in line with the actual situation， and the engineering application has achieved good results.

關(guān)鍵詞：PCCP管線；安全評價(jià)；故障樹；安全監(jiān)測

Key words： PCCP pipeline；safety evaluation；fault tree；safety monitoring

中圖分類號：TV672+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）30-0164-03

1 概述

安全評價(jià)技術(shù)要追溯到上世紀(jì)70年代美國核電廠的安全性分析。自潘家華教授于1995年將管道安全評價(jià)技術(shù)引入國內(nèi)起，便逐步引起各界專家學(xué)者的關(guān)注和重視。我國一些科研機(jī)構(gòu)、重點(diǎn)院校及供排水公司在引進(jìn)吸收國外安全評價(jià)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，結(jié)合國內(nèi)供水系統(tǒng)自身特點(diǎn)，在安全評價(jià)研究工作方面逐步開始取得一些成績。馮平、閆大鵬等基于概率組合法，給出了南水北調(diào)中線工程的防洪風(fēng)險(xiǎn)估算模型。本文擬采用故障樹分析方法，進(jìn)行安全評價(jià)指標(biāo)選取和重要度分析，采用主成分理論（PCA）分析和追蹤投影（PPA）分析，進(jìn)行安全監(jiān)測指標(biāo)與管道安全評價(jià)指標(biāo)深度融合匹配和指標(biāo)賦權(quán)，最終實(shí)現(xiàn)基于多因素賦權(quán)的輸水管線安全評價(jià)體系。

2 PCCP管道風(fēng)險(xiǎn)識別

由于輸水工程運(yùn)行時(shí)所處環(huán)境的多樣復(fù)雜性，輸水管線不可避免會發(fā)生失效甚至爆管事故，并且造成不可預(yù)計(jì)的損失。因此，進(jìn)行長距離輸水管道安全評價(jià)的基礎(chǔ)是進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)辨識，需要找出影響長距離輸水安全性能的主要因素及運(yùn)行時(shí)的薄弱環(huán)節(jié)。

經(jīng)前期調(diào)研和工程查看，長距離輸水管道發(fā)生管道失效、漏損事故的頻發(fā)部位有：管材不良部位、接口部位、腐蝕嚴(yán)重部位、內(nèi)外荷載過大部位、管道基礎(chǔ)不良部位、未設(shè)支墩部位等。道路和其他管線施工、施工工藝不合理及管道荷載過大等，是致使長距離輸水管道系統(tǒng)安全性能下降最主要原因。安全評價(jià)影響范圍歸結(jié)為外部因素影響、自身結(jié)構(gòu)特征和水質(zhì)條件等三大部分。

3 故障樹理論及因素重要度分析

3.1 故障樹理論

借鑒以往的科研成果和工程經(jīng)驗(yàn)，長距離輸水管道安全評價(jià)指標(biāo)體系共分為三層結(jié)構(gòu)——目標(biāo)層、指標(biāo)層以及影響因素層，共有18個基本評價(jià)影響因素。其中包括9項(xiàng)外部結(jié)構(gòu)失效影響指標(biāo)影響因素（管道覆土厚度、管道所處地質(zhì)情況、道路及其他管線施工、工作人員巡線管理、壓力監(jiān)測點(diǎn)、地面荷載、管線設(shè)計(jì)合理程度、閥門設(shè)備操作、施工工藝合理程度）；6項(xiàng)自身結(jié)構(gòu)失效影響指標(biāo)影響因素（管徑、管道材質(zhì)、管道接口形式、管道運(yùn)行年限、管道腐蝕嚴(yán)重情況、管道水壓變化）；3項(xiàng)內(nèi)部水質(zhì)影響指標(biāo)影響因素（水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)水齡、二次污染）。

長距離輸水管道系統(tǒng)安全性故障樹如圖1所示。

3.2 因素重要度分析

經(jīng)前文的因素危險(xiǎn)源確認(rèn)，以及故障樹理論和因素重要度分析，結(jié)合PCA和PPA賦權(quán)，進(jìn)行評價(jià)體系動態(tài)賦分如表4。

6 結(jié)論及建議

本文通過安全監(jiān)測、運(yùn)行控制、設(shè)計(jì)和施工參數(shù)等指標(biāo)匹配，應(yīng)用故障樹分析（FTA）方法、主成分理論分析（PCA）方法、投影跟蹤分析（PPA）方法，進(jìn)行了多層次、多因素的輸水管線安全評價(jià)指標(biāo)選取、評價(jià)方法等方面研究，實(shí)現(xiàn)了輸水管線原型監(jiān)測指標(biāo)與安全評價(jià)指標(biāo)匹配的深度耦合，提出了PCCP管線工程的安全評價(jià)指標(biāo)體系。該工程的安全評價(jià)等級符合實(shí)際情況，工程應(yīng)用取得較好效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]高文學(xué)，李建勛，王啟，等.故障樹分析法在城市燃?xì)夤艿腊踩u價(jià)的應(yīng)用[J].煤氣與熱力，2009，29（12）：29-35.

[2]劉成棟.大壩安全評價(jià)的多因素賦權(quán)分析方法及其應(yīng)用研究[D].河海大學(xué)，2004.

[3]劉志強(qiáng).長距離輸水管道安全評價(jià)機(jī)制研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2012.

[4]竇鐵生，胡赫，楊進(jìn)新，等.PCCP斷絲數(shù)量對內(nèi)壓承載力的影響[J].混凝土與水泥制品，2015（7）：35-37.

[5]高相政.大口徑PCCP管線在遠(yuǎn)距離加壓供水工程中水錘的防護(hù)[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2014（30）.