長輸油氣管道環(huán)境敏感區(qū)風(fēng)險評估指標體系構(gòu)建

王立偉 周化剛 范曉凱 葛天賞 洪 娜

(中國石油西部管道烏魯木齊輸油氣分公司)

0 引 言

輸油(氣)管道是國家能源系統(tǒng)的大動脈，它的安全運營對國家經(jīng)濟發(fā)展的影響重大。長輸油氣管道跨越距離長，不可避免地會穿越水體、人口密集區(qū)與特殊保護區(qū)等各類型的敏感區(qū)域[1]，鑒于不同敏感區(qū)自身屬性的不同，管道出現(xiàn)事故后對敏感區(qū)的影響也會有所區(qū)別。因此，建立環(huán)境敏感區(qū)風(fēng)險評估體系，針對性地開展不同環(huán)境敏感區(qū)的環(huán)境風(fēng)險評估，實現(xiàn)敏感區(qū)的風(fēng)險分級管理，對于維護管道與環(huán)境敏感區(qū)的安全十分必要。

目前，我國常用的長輸管道風(fēng)險評價方式有HAZOP法、故障樹分析法、肯特評分法和GB/T 27512—2011《埋地鋼質(zhì)管道風(fēng)險評估方法》等[2]?？咸胤椒ū容^全面的考慮了管道實際危害因素，統(tǒng)計了大量事故數(shù)據(jù)和操作者的豐富經(jīng)驗，得到的結(jié)論可信度比較高[3]。因此，本文基于肯特法指標體系開展敏感區(qū)風(fēng)險評估工作。

1 肯特評分法

1992年，W Kent.Muhlbaue在海灣出版公司出版的《管道風(fēng)險管理手冊》中，詳細論述了管道風(fēng)險評估模型和各種評估方法[4]。該方法是按照管道的尺寸、技術(shù)條件、環(huán)境等將管道劃分為若干典型地段，按第三方破壞、腐蝕破壞、設(shè)計失誤和人員誤操作等4個指標，采用百分記錄法逐段逐項評分，最后進行綜合評比，以評估管道的危險程度，進行管道危險排序，以指導(dǎo)維修決策，或修改設(shè)計、施工、操作、維護等方面的法規(guī)和標準，研究各種事故的原因、機理和影響事故發(fā)生率的多種因素及其相互間的關(guān)系。從而建立了管道風(fēng)險評估肯特指標體系。

2 基于肯特法的管道風(fēng)險評估方法

鑒于管道穿越環(huán)境敏感區(qū)類型眾多，因此，本文針對不同的敏感區(qū)類型，在肯特指標體系的基礎(chǔ)上，充分結(jié)合管道企業(yè)實際情況，對缺少的指標進行增補(如在腐蝕評分標準中增加了陰極保護)，對無用的指標進行刪減(如刪除了直呼系統(tǒng)指標)，調(diào)整肯特法中各項的分值與權(quán)重，建立了基于改進肯特法的環(huán)境敏感區(qū)風(fēng)險評估指標體系。具體步驟如下。

1)將肯特法中的各評分項進行列舉，針對調(diào)研管道的實際情況，修正各評分項，增加切實需要的指標，刪除不相關(guān)的指標。如針對埋地管道，考慮內(nèi)腐蝕與外腐蝕即可，將大氣腐蝕的指標分值進行了重新分配。

2)將管道穿越敏感區(qū)初步劃分為地表河流、人口密集區(qū)、基本農(nóng)田、林場-草原-保護區(qū)-濕地、水庫-湖區(qū)-水源地等5類[5]。針對不同的環(huán)境敏感區(qū)類型，修改了各評分項的權(quán)重與得分，使評估體系更加合理有效。如管道穿越林場等地區(qū)時，增加了外腐蝕中深根植物對管道影響的評估分值；管道穿越濕地與沼澤地時，外腐蝕中土壤腐蝕性分值會相應(yīng)提高，以更符合實際情況。

3)針對不同的敏感區(qū)類型，構(gòu)建了基于肯特法的不同敏感區(qū)類型的管段風(fēng)險評估表，參照管段實際分值，劃分出低、較低、中、較高、高5個等級，以開展不同敏感區(qū)處管道風(fēng)險的評估。管道穿越人口密集區(qū)風(fēng)險評估見表1。

表1 管道穿越人口密集區(qū)風(fēng)險評估

3 環(huán)境敏感區(qū)自身屬性評估

作為泄漏事故的承受方，環(huán)境敏感區(qū)類型不同，事故帶來的后果與影響也不盡相同。為充分反映敏感區(qū)的屬性，指標的選取尤其重要，指標太簡化，指標體系不能充分考慮敏感區(qū)自身屬性；指標過于繁瑣細化會造成實際工作的困難，可操作性不強[6]。因此在考慮各項因素的基礎(chǔ)上，充分結(jié)合公司存在的環(huán)境敏感區(qū)情況，人為將敏感區(qū)類型劃分為河道、水體；人口密集區(qū)；農(nóng)田、草原；濕地、林場、保護區(qū)、水源保護帶、荒漠；水庫、湖區(qū)、水源地5類，篩選了代表性指標(如敏感區(qū)主體、地下水敏感程度、土壤類型等)對敏感區(qū)屬性進行量化評估，盡可能全面有效地反映出敏感區(qū)的敏感程度。

首先，針對敏感區(qū)的主體，篩選與主體相關(guān)的因素，比如，管道穿越人口密集區(qū)時考慮穿越處與人類居住活動的最近距離，以此距離與管道發(fā)生事故后危害距離(比如熱輻射距離、爆炸沖擊波距離)相比，同時，結(jié)合穿越處與危害距離內(nèi)的人口數(shù)量，對人口密集區(qū)進行敏感性評估。

其次，充分考慮不同類型管道發(fā)生事故后對環(huán)境敏感區(qū)的影響。比如，穿越水體時，輸油管道比輸氣管道的危害性更大；穿越人口密集區(qū)時輸氣管道的危害比輸油管道更大，利用ALOHA軟件對不同壓力、不同管徑的輸氣管道的爆炸沖擊波與熱輻射距離進行了計算，為敏感區(qū)的評估提供了一定的數(shù)據(jù)支持。

最后，根據(jù)敏感區(qū)屬性的得分，相應(yīng)劃分出5個等級(低、較低、中、較高、高)，對敏感區(qū)的屬性進行分類，便于進一步的評估。

以人口密集區(qū)敏感性指標為例，評分標準見表2～表7。

表2～表7主要從安全距離、人口數(shù)量、地下水敏感程度、土壤類型4個方面綜合分析評估。其他敏感性指標評分表不再一一列出。

表2 點火爆炸評價分值

表3 爆炸沖擊波影響評價標準分值

表4 人口數(shù)量評價分值

表5 地下水敏感程度評價分值

表6 土壤類型評價分值

表7 人口密集區(qū)敏感性指標匯總得分

1)安全距離，權(quán)重因子為0.35，得分為下述點火爆炸分值A(chǔ)1和爆炸沖擊波分值A(chǔ)2兩項分值之和。

(1)點火爆炸評價標準

(2)爆炸沖擊波影響評價標準

2)人口數(shù)量，以200 m范圍計算，權(quán)重因子為0.35

3)地下水敏感程度，權(quán)重因子為0.15

依據(jù)HJ 610—2016《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 地下水環(huán)境》。

4)土壤類型，權(quán)重因子為0.15

5)人口密集區(qū)敏感性指標匯總得分

4 環(huán)境敏感區(qū)風(fēng)險評估

利用改進的肯特法對敏感區(qū)區(qū)段的管道風(fēng)險進行評估，依據(jù)管段得分劃分出相應(yīng)的風(fēng)險等級。同時，采用特定的指標對敏感區(qū)自身屬性進行打分并評級，然后利用5×5管道風(fēng)險矩陣圖，對環(huán)境敏感區(qū)的風(fēng)險值進行評估分級。由于不能量化管道事故率和后果嚴重程度，在實際操作中還需結(jié)合專家經(jīng)驗，利用風(fēng)險矩陣再進行風(fēng)險等級判定，確定管段風(fēng)險是否可接受。風(fēng)險評估矩陣見表8。

表8 風(fēng)險評估矩陣

5 評分舉例說明

以輸油管道穿越人口密集區(qū)為例詳細進行打分說明。

1)穿越處管道風(fēng)險評估

(1)第三方破壞指數(shù)。管道穿越該處的最淺埋深為3.5 m，有蓋板保護，得分為15分；管道穿越地建筑物共87處，人口估計500人以上，地區(qū)類別為三級地區(qū)，得3分，管道兩邊為居民區(qū)與二手交易市場，活動頻繁，建設(shè)活動得3分；穿越處設(shè)有圍欄與警示標識，得7分；公眾教育與法制觀念較好，但人員流動較大，公眾教育得分為16分；管道線路用地標識估計為80%以上完好，得分為12分；該地巡線頻率為每日一巡或隔日巡線，得分為9分。因此第三方破壞指數(shù)得分為65分。

(2)腐蝕指數(shù)。該管道輸送介質(zhì)含水量在0.78%左右，得0分；管道設(shè)有內(nèi)腐蝕監(jiān)測、定期清管、注入緩蝕劑、內(nèi)涂層保護等綜合措施，得分為9分；原油中含硫量約0.55%，輸送壓力為8.0 MPa，介質(zhì)偏酸性，機械腐蝕得分為7分，內(nèi)腐蝕得分共計16分。外腐蝕方面，管道采用三層PE防腐層，涂層質(zhì)量良好，有專門的儀器進行檢測，缺陷修補質(zhì)量良好，涂層狀況得分為12分；據(jù)監(jiān)測記錄顯示，該處的土壤電阻率較高，為161 Ω·m，得8分，含水量、氯離子含量與土壤總含鹽量未知，對其進行假定，共計14分，經(jīng)系數(shù)10/28校正后土壤腐蝕性得分為5分；陰極保護措施方面，采用強制電流陰極保護，陰保運行狀況得10分，管道使用年齡為16年，得3分；考慮該處為人口密集區(qū)，其他金屬腐蝕2分，干擾電流2分，陰保定期檢測4分，外腐蝕得分為38分，經(jīng)修正計算后內(nèi)腐蝕得分為21.7，外腐蝕得分為46.1分，腐蝕指數(shù)得分為67.8。

(3)設(shè)計指數(shù)。管道設(shè)計安全系數(shù)經(jīng)驗值多為1.25以上，取最小值，該項的分值為15分；系統(tǒng)安全系數(shù)基于一般情況取值為1.2，得分為4分；鋼管材料選擇方面，選材原則比較合理，得分4分，管材技術(shù)標準符合標準的國產(chǎn)管材，得5分，制管質(zhì)量得2分，鋼管材料選擇得11分；管道設(shè)有安全防御系統(tǒng)，得10分；水壓試驗中試驗壓力為設(shè)計壓力的1.25倍，該項得分15分，內(nèi)外防腐措施合理性分值為15分，設(shè)計指數(shù)分值為81分。

(4)誤操作指數(shù)。設(shè)計誤操作方面，參照相近設(shè)計規(guī)范制定設(shè)計方案，危險識別分值為3分；設(shè)計中考慮了超壓自動保護系統(tǒng)，得5分；安全系統(tǒng)設(shè)有相應(yīng)安全裝置得2分；材料選擇管材合理，得3分；設(shè)計方案經(jīng)專人審查，得2分，設(shè)計誤操作得分共計15分；施工誤操作方面，施工過程中存在檢驗記錄，得分8分，材料使用記錄較完整，得3分，連接點檢測率假定為80%～99%，得分4分，連接質(zhì)量較好，得4分，回填工藝與方法較為合適，得4分，管件預(yù)處理恰當(dāng)，涂層補口質(zhì)量一般，分值均為3分，施工誤操作共計得分29分，修正后分值為32.3分；運行誤操作方面，設(shè)備操作、保養(yǎng)、儀器標定嚴格按規(guī)程執(zhí)行，規(guī)范章程得分3分，各站之間配有專用通訊工具，通訊分值為2分，安全措施的執(zhí)行較為嚴格，分值為1分，檢測、職工培訓(xùn)、機械防錯裝置、水擊危害等方面，均假定情況良好，該項共計分值14分，進行系數(shù)校正后得分為11.2分；維護誤操作方面，維護文件保存完好，有部分損壞或部分喪失保護性，定期對損壞裝置進行更換與修補，維護計劃良好，有維護保養(yǎng)規(guī)程并得到嚴格執(zhí)行，共計得分15分，誤操作得分共計73.5分。

(5)泄漏影響系數(shù)。管道輸送原油，介質(zhì)危害性查表為10分，泄漏量分值取3分，土壤滲透率分值取4分，人口為3類地區(qū)，分值為3分，因此該項分值為8.5。

因此，該處管道指數(shù)總評分值為287.3，泄漏影響系數(shù)為8.5，管道相對風(fēng)險值為33.8，小于47.5，該穿越處管道與同類型敏感點相比風(fēng)險值大。

2)敏感點屬性評估

管道為原油輸送管道，管道泄漏后對于安全距離方面未考慮熱輻射與爆炸沖擊波，分值為0分，該處建筑物87處，人口估計值為500人以上，人口數(shù)量分值為5分，該地區(qū)地下水敏感度較低，分值為1分，土壤類型分值為3分，因此，經(jīng)權(quán)重調(diào)整后該處環(huán)境敏感點屬性得分為2.95，在該管道穿越人口密集區(qū)中敏感性等級較高。

3)敏感點風(fēng)險等級判定

利用風(fēng)險矩陣進行判定，管道風(fēng)險等級為高，敏感點等級為較高，對應(yīng)矩陣中該處的風(fēng)險等級為高。

6 結(jié)論與建議

本文構(gòu)建了基于風(fēng)險評估矩陣的環(huán)境敏感區(qū)風(fēng)險評估體系，可實現(xiàn)管道企業(yè)對環(huán)境敏感區(qū)的分級、分類管理，有利于企業(yè)對敏感區(qū)實施有效管理和重點監(jiān)督。對于管道企業(yè)環(huán)境敏感區(qū)風(fēng)險管控管理，提出以下建議。

1)管道企業(yè)可聯(lián)合地方居民共同開展管道巡護工作。采用多形式的合作巡護，例如，企業(yè)臨時聘用民眾巡線，企業(yè)與穿越處居委會簽訂合作協(xié)議，企業(yè)在敏感處設(shè)置固定巡護人員等不同形式，能及時發(fā)現(xiàn)穿越處的違規(guī)操作，報告管理部門后采取相應(yīng)措施，確保管道完整。

2)建立、完善“警-企-政”三位一體聯(lián)合防控機制。管道出現(xiàn)事故后，管理部門啟動應(yīng)急預(yù)案，救援過程需要醫(yī)療、環(huán)保、消防、水利等多部門的協(xié)同合作。因此，開展多部門間的聯(lián)合協(xié)作和應(yīng)急演練，對于事故出現(xiàn)后及時采取救援措施，保證環(huán)境及民眾生命安全有著重要意義。

3)開展基于計算機軟件的泄漏模擬。針對管道穿越重大水體及水源地，應(yīng)用計算機模擬軟件開展基于不同情景的泄漏狀態(tài)模擬，分析不同泄漏情景下的污染范圍，并依據(jù)模擬結(jié)果指導(dǎo)完善應(yīng)急預(yù)案。

4)對于管道穿越泄漏后影響較為嚴重地段，借鑒國外相關(guān)行業(yè)及國內(nèi)其他的經(jīng)驗，采用新技術(shù)，積極采取措施，盡可能地縮小管道泄漏后的影響范圍。