姜一民 吳海東

中石化管道儲運有限公司

輸油管道具有點多、線長、面廣的特點，管道沿線會經(jīng)過各類環(huán)境敏感區(qū)域、人口稠密區(qū)等高后果區(qū)，優(yōu)化管道的線路工程設(shè)計，有利于后期運行中的安全保護和環(huán)境保護。在遵循相關(guān)設(shè)計標準規(guī)范和法律法規(guī)的基礎(chǔ)上,將管道完整性管理中的風險評估方法引入到管道線路規(guī)劃設(shè)計中，實現(xiàn)管道線路設(shè)計的優(yōu)化,在源頭上預(yù)防管道事故的發(fā)生，對保證管道運行安全具有重要的現(xiàn)實意義。

1 高后果區(qū)識別

高后果區(qū)是指如果管道發(fā)生泄漏會對人的健康、安全及環(huán)境、社會等造成破壞的區(qū)域。當設(shè)計人員在經(jīng)過現(xiàn)場勘查并確定管道的線路走向后，為了優(yōu)化設(shè)計選線的路由，首先應(yīng)進行設(shè)計路由管段劃分，然后從每一管段的高后果區(qū)的識別和管理開始，重點針對管段內(nèi)的高后果區(qū)路由走向進行優(yōu)化。通過已掌握的沿線自然環(huán)境、人文環(huán)境、水文環(huán)境、地形和地質(zhì)條件等數(shù)據(jù)，分析設(shè)計路由的現(xiàn)狀，找出設(shè)計路由中的高后果區(qū)，同時識別高后果區(qū)存在哪些風險和威脅，從而進一步明確設(shè)計選線優(yōu)化的重點。

1.1 設(shè)計線路管段劃分

管段劃分是高后果區(qū)識別和風險評估的前提和基礎(chǔ)，管段劃分越細，越有利于風險識別和評估。管道劃分可依據(jù)管道輸送介質(zhì)的腐蝕性及管道沿線的人口密度、土壤腐蝕性、雜散電流狀況、工程地質(zhì)狀況、建（構(gòu)）筑物密集程度和重要程度等進行劃分。

1.2 高后果區(qū)分級

管段劃分以后，可按表1對每一管段內(nèi)的高后果情況進行分級識別，分級識別可以使設(shè)計人員進行路由優(yōu)化時更加明白哪些位置是優(yōu)化的重點地段，進而使設(shè)計優(yōu)化更加清晰。

2 管段失效可能性計算

管段高后果區(qū)識別后，可通過《埋地鋼質(zhì)管道風險評估方法》（GB/T 27512）中的相關(guān)內(nèi)容，分別確定設(shè)計控制得分Ｓ11、施工控制得分Ｓ12、第三方破壞控制得分Ｓ13、腐蝕控制得分Ｓ14，按照式（1）計算失效可能性得分Ｓ：

Ｓ＝100－(0.40Ｓ11+0.15Ｓ12+0.30Ｓ13+0.15Ｓ14) （1）

當采用修正模型進行失效可能性評分時，應(yīng)針對所評價管段，結(jié)合管道設(shè)計方面的專家意見， 在基本模型的基礎(chǔ)上確定針對具體情況的修正模型，確定評分項和評分項的權(quán)重，并且進行歸一化處理，保證設(shè)計控制、施工控制、第三方破壞控制、腐蝕控制的權(quán)重均為100，同時各個評分項的權(quán)重等于由其分解而得到的各個子評分項的權(quán)重之和。按照修正模型進行評分，分別確定設(shè)計控制得分Ｓ11、施工控制得分Ｓ1２、第三方破壞控制得分Ｓ1３、腐蝕控制得分Ｓ1４，按照式（2）計算失效可能性得分Ｓ：

Ｓ＝100-(a11Ｓ11+ a12Ｓ12+ a13Ｓ13+ a14Ｓ14) （2）

式中：

a11+ a12+ a13+ a14=1

a11：針對設(shè)計階段的失效可能性評分修正模型中設(shè)計控制得分的修正系數(shù)；

a12：針對設(shè)計階段的失效可能性評分修正模型中施工控制得分的修正系數(shù)；

a13：針對設(shè)計階段的失效可能性評分修正模型中笫三方破壞控制得分的修正系數(shù)；

a14：針對設(shè)計階段的失效可能性評分修正模型中腐蝕控制得分的修正系數(shù)。

3 風險計算

3.1 潛在生命損失計算方法

潛在生命損失（簡稱PLL）是指由于重大危險源發(fā)生火災(zāi)、爆炸、中毒等意外事故單位時間內(nèi)造成人員死亡的可能性，最早用于重大危險源的風險排序。PLL的大小用潛在生命損失值來衡量，定義為個人風險和人口密度的乘積。由于PLL在計算時既考慮了危險源的個人風險指標， 同時又結(jié)合了周邊人口密度考慮了危險源的社會風險，所以PLL可以作為衡量區(qū)域風險水平的綜合考核指標。對于劃分的每一個設(shè)計線路管段， 其PLL按下式進行計算：

式中，PLL為潛在生命損失值，IR(x,y)是所劃管段內(nèi)(x,y)點處個人風險，d(x1,y1│x2,y2 )是所劃管段內(nèi)人口密度。

3.2 管道沿線生命損失計算方法

設(shè)計選線完成并對路由走向進行管段劃分和高后果識別后，某一管段在管道運行時產(chǎn)生的個人風險IRj (x,y)可通過下式進行計算：

式中，IRj (x,y)為管道運行在劃分的管段內(nèi)的個人風險；Ftjn為管段內(nèi)原油泄漏事件產(chǎn)生的原始頻率；FRj為管段內(nèi)危險源的修正系數(shù)；FMj為管段內(nèi)危險源安全管理、人員修正系數(shù)；Pwj為管段內(nèi)危險源所處的氣象條件概率；Pkj為管段內(nèi)危險源的點火概率；Vtj (x,y)為管段內(nèi)危險源所在位置處引起個體死亡概率；Ｔj為管段內(nèi)泄漏事件的個數(shù)；Wj為管段內(nèi)氣象條件的個數(shù)；Kj為管段內(nèi)點火源的個數(shù)。

因此，該管道輸送總的潛在生命損失值為：

式中Dj為管段內(nèi)的人口密度函數(shù),N為管道分段的總數(shù)。

由于管段高后果區(qū)內(nèi)的危險源在一定時間段內(nèi)一般均為固定危險源，所以，固定危險源潛在生命損失體現(xiàn)的是管段內(nèi)固定危險源的風險大小，潛在生命損失值越大，說明該管段對周邊脆弱性目標產(chǎn)生的風險越大，因此它可作為設(shè)計選線優(yōu)化合理性的衡量指標。

4 設(shè)計選線優(yōu)化

從設(shè)計選線的安全角度看，在管段產(chǎn)生的風險能滿足個人風險和社會風險標準要求的情況下，通過比較管段內(nèi)高后果區(qū)潛在生命損失值的大小，就可判斷哪一個選線方案是最優(yōu)的，因此，可按下列組合方程建立設(shè)計選線優(yōu)化模型：

式中，S為前面計算的失效可能性值，IR為管道輸送個人風險限值， IRmax為管道輸送最大可接受個人風險限值，F(xiàn)N為管道輸送整體社會風險限值，F(xiàn)Nmax 為管道輸送最大可接受社會風險限值， FSmax 為管道失效風險限值。

5 結(jié)束語

本文雖對基于風險的輸油管道設(shè)計選線優(yōu)化作了說明, 但管道的安全運行除了做好設(shè)計選線和施工建設(shè)階段的相關(guān)工作外，管道后期運營中的安全管理工作仍然十分重要。因此，加強管道沿線的環(huán)境保護和巡護線管理，防止第三方施工的破壞， 實施管道全生命周期完整性管理，進行完整性檢測、完整性評價和完整性維修與維護，才是保證管道本質(zhì)安全的根本。◢

參考文獻：

[1] 《基于潛在生命損失的裝置風險排序及應(yīng)用研究》，盧傳敬等編著 中國安全生產(chǎn)科學技術(shù)，2014（10）

[2] 《油氣長輸管道事故風險及選線方法探討》，謝容，化工管理，2015（4）

[3] 《輸油管道設(shè)計與管理》，楊筱蘅 張國忠編著

作者簡介：姜一民，男，1968年4月生，工作于中石化管道儲運有限公司管道管理處，主要從事管道技術(shù)管理、管道信息化建設(shè)、管道內(nèi)外檢測管理和管道完整性管理等工作。

《管道保護》2015年第6期（總第25期）