摘要：分析了開展城鎮燃氣管道全壽命期風險評價的必要性以及城鎮燃氣管道在設計、施工及驗收、運行維護三個階段存在的風險類型，探討了城鎮燃氣管道全壽命期風險評價的目的內容、流程，推薦了適合城鎮燃氣管道全壽命期各階段的風險評價方法。

    關鍵字：城鎮燃氣管道；  完整性管理；  全壽命期；  風險；  風險評價

Research on Lifetime Risk Assessment Methods of City Pipeline

    Abstract: The necessity of developing the lifetime risk assessment of city gas pipeline as well as the risk types existed in three stages including the design，construction and inspection operation and maintenance of city gas pipeline are analyzed. The purpose，substance and processes of lifetime risk assessment of city gas pipeline are discussed. Some risk assessment methods suitable for the each stage of lifetime of city gas pipeline are recommended.

    Key words: city gas pipeline；integrity management；lifetime；risk；risk assessment

1 概述

    隨著管道完整性管理技術被引入國內，燃氣公司越來越重視在役燃氣管道的完整性管理。城鎮燃氣管道在其可行性研究、設計、施工、驗收、運行維護等階段都存在各種各樣的風險^[1-4]，風險評價是管道完整性管理的一項重要內容。因此，有必要開展城鎮燃氣管道全壽命期風險評價研究，通過風險評價找出各個階段的高風險管段，進而采取風險控制措施把高風險降低至可接受的范圍，為城鎮燃氣管道的安全運行營造良好的環境條件。

2 城鎮燃氣管道全壽命期風險評價必要性

2.1 風險的定義

    “風險”一詞最早出現在17世紀，它來自于西班牙的航海術語，意思是航海時遇上危機或觸礁。風險是通過事故現象和損失事件表現出來的，構成風險的要素主要有風險因素、風險事件和風險損失三個方面，三者之間是緊密相關的。風險因素引發風險事件，風險事件導致風險損失，產生實際結果與預期結果的差異，這就是風險^[5]。

2.2 城鎮燃氣管道全壽命期風險評價的概念

    城鎮燃氣管道全壽命期包括管道的設計階段、施工及驗收階段以及運行維護階段。城鎮燃氣管道全壽命期風險評價就是在城鎮燃氣管道全壽命期過程中，最大限度地考慮各個階段可能產生的風險以及正在變化的風險，對這些風險進行評價，并從城鎮燃氣管道的安全性、經濟性、環保性、運行效率等各個指標綜合考慮來確定高風險管段以及如何控制和降低高風險至可接受范圍^[6-8]。

2.3 城鎮燃氣管道全壽命期各階段的劃分

    城鎮燃氣管道全壽命期涵蓋了可行性研究、設計、施工、投產、運行及退役等各個階段。目前，國內城鎮燃氣管道風險評價主要是針對燃氣管道的運行維護階段，也就是在役燃氣管道。但是，隨著城鎮燃氣管道完整性管理技術的發展，從建設期起開展燃氣管道風險評價的理念已經被越來越多的人逐漸接受。因此開展城鎮燃氣管道的全壽命期風險評價具有重要的現實意義^[9]。根據城鎮燃氣管道的風險評價貫穿于管道全壽命期的特點，并結合風險評價方法把城鎮燃氣管道全壽命期劃分為三個階段：設計階段、施工及驗收階段、運行維護階段。其中設計階段包括城鎮燃氣管道的可研和設計，施工及驗收階段包括城鎮燃氣管道的施工、驗收和投產，運行維護階段包括燃氣管道的運行和退役。

2.4 城鎮燃氣管道全壽命期各階段的風險

    ①設計階段的風險

    設計階段主要存在設計理論不完善、計算模型選擇錯誤、計算分析偏離工程實際等風險。設計風險從事故控制的角度來講在相當程度上是可以避免的。設計風險的出現通常是人為原因導致的，設計理論發展的不完善通常是設計階段最需要引起注意的風險。對于比較復雜的燃氣管道系統，由于所涉及的材料、設備比較多，因此引起設計風險的概率也比較大。燃氣管道設計前期規劃方案的選擇、確定將為燃氣管道后續的建設、運行帶來較大的影響，許多燃氣管道泄漏事故數據表明，設計風險通常表現為閥門選擇錯誤、控制系統不匹配、工藝設計不合理等。

    ②施工及驗收階段的風險

    施工及驗收階段的風險主要來自于施工工藝不完善、施工水平低下、施工質量不達標、質量監督控制不嚴格等方面。施工過程中的任何一個環節若未按設計或施工技術規范的要求進行，都有可能形成質量隱患，導致施工階段的風險。此外，在城鎮燃氣管道施工監理環節中，監理人員的業務素質能力低也可能導致施工及驗收階段的風險。

    ③運行維護階段的風險

    城鎮燃氣管道在設計、施工及驗收階段隱藏的風險將最終在運行維護階段暴露出來，運行維護階段的風險損失往往都由燃氣公司承擔，通過風險評價可以降低城鎮燃氣管道運行維護階段的風險和總體運營成本。工人的誤操作、責任心不強和業務素質水平低是城鎮燃氣管道運行維護階段的主要風險。另外，第三方破壞對燃氣管道造成的風險也是一個不容忽視的問題。

3 城鎮燃氣管道全壽命期風險評價原理

3.1 城鎮燃氣管道全壽命期風險評價目的

    城鎮燃氣管道全壽命期風險評價目的就是通過判定城鎮燃氣管道的風險等級，進而采取相應的控制措施把高風險管段的風險降低至可接受水平。需要依據大量風險評價結果資料進行統計分析，才能客觀地進行風險等級劃分。風險等級可以分為高風險、中風險和低風險。對于低風險，可以按照城鎮燃氣管道的運行程序進行管理；中風險需要強化實施監管；而高風險是城鎮燃氣管道運行中所不能容忍的，必須采取措施將高風險降低至可接受范圍。

3.2 城鎮燃氣管道全壽命期評價內容

    通過對城鎮燃氣管道全壽命期各個階段的風險分析，可以得出城鎮燃氣管道全壽命期風險評價的內容。以城鎮燃氣管道全壽命期風險評價為中心，通過對設計、施工及驗收、運行維護三個階段風險源辨識，然后對各個階段進行風險評價，進而確定出各個階段的高風險管段并制定出相應的風險控制措施。

3.3 城鎮燃氣管道全壽命期風險評價流程

    依據城鎮燃氣管道事故的形式、特征、危險性大小、規模和危害對象等，在充分利用收集的現有資料基礎上，運用故障樹或者其他分析方法^[10-12]，先對城鎮燃氣管道在設計、施工及驗收、運行維護三個階段進行風險源辨識，然后對相應的三個階段進行風險評價。風險評價方法的合理性取決于管道分段和風險可接受標準的科學性，并以大量積累的數據為基礎。風險評價流程見圖1。

4 全壽命期風險評價方法的選擇

    燃氣管道常用的風險評價方法雖多，但是，任何一種風險評價方法都有其應用條件和適用范圍，在燃氣管道風險評價中如果使用了不恰當的風險評價方法，不僅浪費工作時間，影響評價工作的正常進行，而且還可能導致評價結果嚴重失真，使管道完整性管理方案產生錯誤決策。因此，在燃氣管道風險評價中，合理選擇風險評價方法十分重要。

4.1 城鎮燃氣管道的風險評價方法

    燃氣管道風險評價方法一般可分為定性風險評價、半定量風險評價、定量風險評價三種^[13-17]。常用的定性風險評價方法有安全檢查表法(SCL)、預先危險性分析法(PHA)、故障假設分析法(WIA)、風險矩陣評價法(RMEA)等，半定量風險評價方法有道化學公司火災爆炸危險指數評價法(DOW)、蒙德火災爆炸毒性指標評價法(ICI Mond)、指標體系評價法(IST)等，定量風險評價方法包括模糊綜合評價法(FCE)、灰色層次分析評價法(FAHP)、故障樹分析法(FTA)、事件樹分析法(ETA)、事故后果模擬法(ACS)等。荷蘭應用科學研究院編制的《定量風險評估導則》是世界各風險評價機構進行定量風險評價的重要依據，該風險評估導則包含城市燃氣輸配管網的風險評價內容，而且涵蓋了燃氣管道中的配套設備，提出了包括事故識別、失效后果計算和結果評價的全方位技術體系。

    首先，在進行風險評價時，應該在認真分析和熟悉被評價系統的前提下，正確地選擇風險評價方法。選擇風險評價方法應遵循充分性、適應性、系統性、針對性和合理性的原則。

    其次，在選擇燃氣管道風險評價方法時，要充分考慮城鎮燃氣管道系統的特點及其危險性、評價的具體目標和要求、對評價資料的占有情況、風險評價人員素質等情況。

4.3 風險評價方法的選擇建議

    通過對常用風險評價方法分析可知，有些方法適用于危險因素辨識，如安全檢查表法；有些方法適用于風險因素間的權重分析，如灰色層次分析評價法；有些方法只能對事故的后果進行評價，如事故后果模擬法等。要進行正確的風險評價，即包括風險源的辨識、風險的定量化、風險的降低措施、風險的可接受范圍，往往需要將兩種甚至多種風險評價方法進行結合。多種評價方法結合兼有多種風險評價方法的優點，因而可以得到較為可靠和精確的風險評價結果。將定性風險評價法與定量風險評價法結合時，定性風險評價方法作為一個初步評價工具，找出城鎮燃氣管道中的高風險管段，然后，采用定量風險評價方法進行風險評價，從而降低城鎮燃氣管道風險評價的整體成本。

依據各種風險評價方法的應用條件、評價分析內容和經濟性，結合城鎮燃氣管道的特殊性和復雜性，本文推薦幾種較好適合于城鎮燃氣管道全壽命期各階段的風險評價方法。

    設計階段推薦采用以下3種方法：①預先危險性分析法(可結合風險矩陣評價法)和安全檢查表法(可結合故障假設分析法)，這是基本的風險評價方法，前者主要用于設計初期做概略定性風險評價，后者根據相關標準規范、法規等做定性風險評價；②指標體系評價法(可結合模糊綜合評價法、灰色層次分析評價法)，該方法可以對燃氣管道進行完整、系統、全面的半定量風險評價；③故障樹(事件樹)+事故后果模擬法，尤其是對個別高風險管段，做定量風險評價時采用該方法較好。

    施工及驗收階段推薦采用以下2種方法：①安全檢查表法(可結合故障假設分析法)，這是基本的施工及驗收階段的風險評價方法；②指標體系評價法(可結合模糊綜合法、灰色層次分析法)，有重大設計變更及設計階段沒有采用該方法的情況下，推薦選擇該評價方法。

    運行維護階段推薦采用以下2種方法：①指標體系評價法(可結合模糊綜合法、灰色層次分析法)，該方法可以對燃氣管道進行完整、系統、全面的半定量風險評價；②故障樹(事件樹)+事故后果模擬，尤其是對個別高風險管段做定量風險評價時，推薦選擇該評價方法。

5 結語

    城鎮燃氣管道全壽命期風險評價是一項較復雜的系統工程。目前，城鎮燃氣管道敷設里程呈大幅度增長的趨勢，新建和原有的燃氣管道都迫切需要先進的、實用性強的風險評價技術來保障順利建設和安全運行。因此，緊密結合國內城鎮燃氣管道的實際情況，開展城鎮燃氣管道全壽命期風險評價，將有助于提高我國城鎮燃氣管道的安全管理技術水平。

參考文獻：

[1] 王曉梅.城市埋地燃氣管道的風險評價(碩士學位論文)[D].南京：南京工業大學，2006：35-53.

[2] 姚安林，徐濤龍，李又綠，等.我國油氣管道完整性管理應予重視的問題[J].油氣儲運，2010，29(10)：721-725.

[3] 曾靜，許俊城，陳國華，等.城市埋地燃氣管道風險評估方法的適用性[J].煤氣與熱力，2007，27(5)：55-60.

[4] 蔡良君，姚安林.城市燃氣管道風險評價技術現狀分析與展望[J].天然氣與石油，2008，26(6)：27-30.

[5] BOTTE1BERGHS P H. Risk analysis and safety policy developments in the Netherlands[J].Journal of Hazardous Materials，2000，71(3)：59-84.

[6] 羅自治，何仁洋，王德國，等.城市燃氣管道完整性管理研究[J].煤氣與熱力，2009，29(11)：Bl9-B22.

[7] 趙忠剛，姚安林，李又綠.油氣管道可接受風險標準值的界定研究[J].西南石油大學學報：自然科學版，2008，30(2)：147-150.

[8] 汪定怡，呂學珍.城市燃氣輸配管道風險評價指數體系的建立[J].城市燃氣，2005，19(6)：36-38.

[9] 劉鍇，鄭賢斌.油氣管道工程全生命周期風險評價及其對策[J].管道技術與設備，2010(6)：1-3.

[10] 宋祎昕，姚安林，徐濤龍.城鎮燃氣管道建設期完整性管理研究[J].煤氣與熱力，2011，31(3)：B36-B40.

[11] 宋祎昕，趙廷榮，姚安林.燃氣管道熱收縮帶補口失效的故障樹分析[J].石油工程建設，2010，36(5)：l0-13.

[12] 宋祎聽，姚安林，蔣宏業，等.天然氣管道水平定向鉆穿越事故及其后果分析[J].中國安全生產科學技術，2011，7(4)：118-122.

[13] 韓青龍，李顏強，高文學，等.城鎮燃氣管道的安全評價方法[J].煤氣與熱力，2010，30(1)：B30-B32.

[14] 于京春，解東來，馬冬蓮，等.城鎮燃氣管網風險評估研究進展及建議[J].煤氣與熱力，2007，27(12)：38-40.

[15] 嚴宇，張鵬，李江.城市燃氣管網風險評價方法[J].油氣儲運，2006，25(9)：16-19.

[16] 韓朱，翁文國.燃氣管網定量風險分析方法綜述[J].中國安全科學學報，2009，19(7)：154-162.

[17] 王蕾，李帆.燃氣輸配管網完整性管理的探討[J].煤氣與熱力，2006，26(9)：16-l9.

本文作者：宋祎昕 姚安林 蒲宏興

作者單位：浙江浙能天然氣運行有限公司  西南石油大學