荊宏遠(yuǎn)

國家管網(wǎng)集團(tuán)北方管道公司 

摘要：本文系統(tǒng)分析了河道與山谷地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及對管道的危害，提出了應(yīng)急搶險工作在預(yù)警、管道安全狀態(tài)判別、搶險作業(yè)等方面存在的難點。從管道工藝運行、管體保護(hù)、災(zāi)害體防治等角度提出了應(yīng)對措施，對提升河道與山谷地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工作給出了建議，為今后管道災(zāi)害防治和搶險作業(yè)提供參考。

關(guān)鍵詞：山地管道；地質(zhì)災(zāi)害；應(yīng)急搶險

我國油氣管道線路長，分布地域面廣，所屬輸油氣管道幾乎穿越了我國所有地貌單元，管道沿線地形、地貌、氣象等自然地理條件及地層巖性、構(gòu)造、水工環(huán)地質(zhì)背景復(fù)雜多樣。每年汛期高山及溝谷區(qū)、河道穿越段、黃土分布區(qū)等區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，油氣管道不可避免受到地質(zhì)災(zāi)害的威脅。為此管道企業(yè)每年需耗費巨大的人力物力進(jìn)行管道應(yīng)急搶險。

1  河道與山谷地區(qū)災(zāi)害特點

1.1  地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況

山區(qū)管道敷設(shè)方式可分為橫坡敷設(shè)段和縱坡敷設(shè)段，以澀寧蘭、蘭成渝、忠武和蘭鄭長管道2005年至2010年排查出的4084處地質(zhì)災(zāi)害為例，90%以上水毀災(zāi)害發(fā)育在河道與山谷地區(qū)，崩滑流等其他災(zāi)害則主要分布在山區(qū)橫坡敷設(shè)段（圖 1、圖 2）。

圖 1 水毀災(zāi)害分布地區(qū)統(tǒng)計圖

圖 2 其他災(zāi)害分布地區(qū)統(tǒng)計圖

1.2  地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模

地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育與自身重力勢能和水動能密切相關(guān)。山谷地區(qū)地形陡峭，落差較大，巖土體積累勢能較高，河道地區(qū)水流速高、動能大，造成這些區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模大、風(fēng)險高，失事后果嚴(yán)重。

經(jīng)統(tǒng)計，滑坡是造成油氣管道斷管的主要原因。泥石流、洪水、河溝道水毀常導(dǎo)致管道長距離懸空，嚴(yán)重時會發(fā)生斷管；崩塌易造成管道凹陷變形，影響使用壽命；坡面水毀、臺田地水毀、黃土塌陷往往使管道出現(xiàn)露管、懸空的現(xiàn)象。

1.3  管道敷設(shè)方式與災(zāi)害的關(guān)系

地質(zhì)災(zāi)害對管道的影響與管道的敷設(shè)方式息息相關(guān)。山谷地區(qū)管道橫坡敷設(shè)帶是崩塌、滑坡等巖土體移動類地質(zhì)災(zāi)害集中發(fā)育的區(qū)域，且溝內(nèi)洪水、泥石流等災(zāi)害會對坡內(nèi)管道產(chǎn)生較大影響。管道沿縱坡和山脊敷設(shè)工況下，受降雨影響，溝頂水土流失，也會造成管道埋深不足和少量露管懸空現(xiàn)象，但總體來看危害相對較�。▓D 3）。

圖 3 山谷地區(qū)管道敷設(shè)方式示意圖

管道沿不穩(wěn)定河道敷設(shè)時，受河床擺動和砂礫石河床影響較大。河床擺動、改道使原本在岸上的管道進(jìn)入河水中，易造成埋深不足、懸空漂管的現(xiàn)象，涉水作業(yè)更使汛期應(yīng)急搶險工作難度大大增加；砂礫石河床巖土體結(jié)構(gòu)疏松，極不穩(wěn)定，易被洪水沖走，也會造成以上現(xiàn)象。

1.4  降雨與災(zāi)害的關(guān)系

降雨是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的主要因素。近年來，北方地區(qū)極端降雨天氣頻發(fā)，主要表現(xiàn)在降雨天數(shù)變少，暴雨天數(shù)增加，降雨越來越集中。經(jīng)統(tǒng)計，絕大多數(shù)的重大災(zāi)情都是在臺風(fēng)等極端氣象情況下的降雨導(dǎo)致的，這也是近年來非常明顯的規(guī)律。通過對近幾年某公司汛期水毀情況的分析可以看出，少數(shù)極端暴雨導(dǎo)致的水毀數(shù)量占水毀總數(shù)量的一半以上（圖 4）。

圖 4 2016年以來全年水毀數(shù)量統(tǒng)計

2  河道與山谷地區(qū)應(yīng)急搶險難點

2.1  識別預(yù)警難

（1）管道伴行光纜對地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生有預(yù)警作用，但對中斷位置準(zhǔn)確定位存在誤差，特別是山區(qū)段現(xiàn)場定位往往花費數(shù)個小時，影響搶險效率。臺風(fēng)期間光纜多處中斷，兩端中斷位置能較快找到，但是兩端之間中斷點定位十分困難。

（2）遇到臺風(fēng)、極端暴雨等天氣情況，基礎(chǔ)設(shè)施破壞嚴(yán)重，交通道路和通訊中斷，并且伴隨塌方、洪水等潛在風(fēng)險，巡線員很難及時到現(xiàn)場排查�，F(xiàn)在短距離的應(yīng)急搶險點可以采用無人機(jī)前去查看，但飛行距離有限，最終排查結(jié)果仍需人員進(jìn)場確認(rèn)。

2.2  管道安全狀態(tài)判別難

（1）行洪期間水流湍急，人員無法下水檢查管道懸空狀況，2022年汛前曾在黃河穿越點以測試無人船+聲吶設(shè)備檢測的方式，運用單波束、多波束、側(cè)掃聲吶等多種技術(shù)手段對管道現(xiàn)狀進(jìn)行探測，但因河水渾濁，效果均不理想。

（2）當(dāng)河道管道發(fā)生漂管時，水下漂管長度、管道擺動方式、應(yīng)力大小及管道疲勞狀態(tài)難以確定，現(xiàn)在只能在盡可能靠近的位置做一些應(yīng)力檢測和監(jiān)測，但只能反映該處點位的情況，無法將整條管道的應(yīng)力分布狀態(tài)查清楚。

2.3  搶險資源短缺

搶險就是搶資源。臺風(fēng)等造成區(qū)域規(guī)模性災(zāi)害，交通、電力、通訊等多行業(yè)都在進(jìn)行搶險，往往會造成挖掘機(jī)等大型機(jī)械、塊石、混凝土等大宗材料以及人力短缺，給管道應(yīng)急搶險造成困難。

2.4  搶險進(jìn)場難

山谷地區(qū)應(yīng)急搶險時，點位一般距離交通干道較遠(yuǎn)，大型設(shè)備和大宗材料進(jìn)場十分困難，需要修建進(jìn)場路。洪水、強(qiáng)降雨過后，土體飽和松軟，很難提供足夠的承載力，使得進(jìn)場路的修筑周期長、難度大，拖慢搶險進(jìn)度。

2.5  涉水作業(yè)搶險場地和搶險措施受限

河道行洪時，水深且流速較大，為搶險作業(yè)人員帶來很大的安全隱患。河床地形差，底部泥沙結(jié)構(gòu)松散，承載力低，對腳手架的搭建和設(shè)備進(jìn)場作業(yè)也帶來很大風(fēng)險和難度。應(yīng)急搶險需要在最短時間內(nèi)控制風(fēng)險，避免管道疲勞強(qiáng)度失效，恢復(fù)生產(chǎn)，但受限于工期、場地、資源供給等條件，許多方法、技術(shù)難以實施。

3  河道與山谷地區(qū)應(yīng)急搶險應(yīng)對

3.1  做足準(zhǔn)備積極應(yīng)對

汛前開展防汛重點地段排查，完善應(yīng)急預(yù)案，儲備必要的防汛物資，建立大型搶險設(shè)備和大宗搶險物資的社會依托。對極端氣象、水庫和江河重大汛情積極響應(yīng)，必要時提前布置搶險力量，加密現(xiàn)場巡檢，識別災(zāi)害活動跡象，對險情早發(fā)現(xiàn)、早準(zhǔn)備、早啟動。確認(rèn)險情后，應(yīng)迅速調(diào)集足夠搶險資源，盡早啟動修筑進(jìn)場路，為搶險作業(yè)創(chuàng)造條件。

3.2  搶險工藝措施

管道泄漏會對河水、土壤等周邊環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染，當(dāng)管道存在泄漏風(fēng)險時，需根據(jù)輸送介質(zhì)采取相應(yīng)的工藝措施。對于輸油類管道可采取降壓、停輸，關(guān)閉來油方向閥室閥門等，同時密切關(guān)注管輸壓力變化。對存在凝管風(fēng)險的管道，如有條件可調(diào)整油品類型，必要時進(jìn)行掃線。輸氣管道可采取降壓、停輸和放空等措施，并在搶險現(xiàn)場做好可燃?xì)怏w監(jiān)測工作。

3.3  針對災(zāi)害體的搶險措施

河溝道水毀主要災(zāi)害體為洪水，首先應(yīng)跟上游水庫相關(guān)管理部門進(jìn)行溝通，調(diào)整水庫泄洪計劃，降低下游水位，為搶險作業(yè)留出足夠的時間和空間。其次應(yīng)采取工程措施對管道進(jìn)行保護(hù)，通過修筑圍堰、挑流壩、河道疏浚等工程措施改變水流方向，降低洪水對管道的影響，同時留出空間使大型設(shè)備入場作業(yè)，或在管道下游修筑臨時淤土壩、石籠、拋石等措施來抬升河床高度，使管道重新埋入地下，起到保護(hù)管道的作用。

3.4  針對管道的保護(hù)措施

河道應(yīng)急搶險時可采取在下游打鋼管樁、搭建腳手架、放置平衡壓袋等措施對管道進(jìn)行支撐加固，控制管道的位移和震動，避免管道材料疲勞，強(qiáng)度失效。另外要對管道的安全狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，包括管道位移監(jiān)測、應(yīng)變監(jiān)測以及管道泄漏監(jiān)測，實時掌握現(xiàn)場情況。

3.5  安全和環(huán)境保護(hù)措施

應(yīng)急搶險時應(yīng)注意人員安全和環(huán)境保護(hù)。油氣管道介質(zhì)輸送壓力高，要做好管道泄漏監(jiān)測，以免危害搶險作業(yè)人員安全，現(xiàn)場涉水作業(yè)人員要嚴(yán)格管理，避免出現(xiàn)安全事故。汛期還應(yīng)對搶險區(qū)域及周邊地區(qū)進(jìn)行氣象和洪水監(jiān)測，為搶險作業(yè)人員的安全保駕護(hù)航。油品管道泄漏會對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重污染，可在下游位置預(yù)設(shè)多處油品攔截點，一旦出現(xiàn)極端情況，能夠減少對河水、土壤等周邊環(huán)境的影響。

4  結(jié)語

為更加經(jīng)濟(jì)合理、安全高效地控制河道和山谷地區(qū)管道地災(zāi)風(fēng)險，降低搶險難度，保障管道安全，建議從下面幾方面來改進(jìn)提升：

（1）提高管道建設(shè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從根本上減少險情發(fā)生。盡可能減少管道橫坡敷設(shè)，避免管道在河床擺動等不穩(wěn)定河道內(nèi)長距離敷設(shè)和穿越。

（2）管道投產(chǎn)運營后，應(yīng)積極開展地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查識別，降低地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險。綜合運用遙感、光纖震動等技術(shù)手段提高滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的早期識別率，早發(fā)現(xiàn)早治理，對不穩(wěn)定河床敷設(shè)段可采取改線、提高設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)等。

（3）引進(jìn)新方法、新技術(shù)、新裝備，多借鑒公路、鐵路等行業(yè)的創(chuàng)新技術(shù)和經(jīng)驗，化為己用，從而提高河道與山谷地區(qū)管道應(yīng)急搶險效率。

（本文系作者2023年10月13日在第四屆管道自然災(zāi)害防治研討會上的發(fā)言）

作者簡介：荊宏遠(yuǎn)，1983年生，高級工程師，北方管道公司管道部從事防汛與管道地質(zhì)災(zāi)害防護(hù)等管道完整性管理工作。SY/T 6828《油氣管道地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險管理技術(shù)規(guī)范》第一起草人，GB/T 40702《油氣管道地質(zhì)災(zāi)害防護(hù)技術(shù)規(guī)范》、ISO 20074《Geological hazard risk management for onshore pipeline》主要編寫人，壓力管道檢驗師。