长距离输气管道水毁灾害风险管理效能评估

徐惠，郭杰，陈晓艳，刘鹏，齐利峰

■质量安全论坛

长距离输气管道水毁灾害风险管理效能评估

徐惠1，郭杰2，陈晓艳3，刘鹏1，齐利峰1

1.中国石化中原油田分公司油气储运中心（河南濮阳457000）
2.中国石油规划总院（北京100083）
3.中国市政工程中南设计研究总院有限公司第七设计院（广东深圳518001）

长距离输气管道水毁灾害风险管理效能评估对长距离输气管道水毁工程的管理具有重要意义。通过调查分析水毁灾害风险管理效能评估的国内外研究现状，针对某输气管道的实际情况，选用“多投入—多产出”的效能评估模式，投入指标为人力、财力、物力的投入，产出指标为风险辨识的有效性、风险评估的有效性、风险控制的有效性。制定相应的效能评估指标体系，并通过数据包络分析法对其进行效能评估。经验证，评估结果具有一定的合理性和准确性，该效能评估技术具有较强的操作实用性。

长距离输气管道；水毁灾害；风险管理；效能评估

长距离输气管道沿线地形地貌、水文地质条件复杂，加上人类的经济工程活动，导致了管道沿线地区环境地质灾害的频发。而在这些环境及地质灾害中，水毁灾害是经济损失最严重、人口伤亡最多和社会影响最大的自然灾害之一。统计表明水毁灾害又是发生最频繁的环境地质灾害，长距离输气管道在水毁灾害风险管理方面取得了一定的防灾减灾效果，但是从未对其“投入—产出”进行评估，因此对长距离输气管道开展水毁灾害风险管理效能评估的研究对管道经济合理的安全、平稳运行具有重要的意义。

1 效能评估模型

1.1效能评估模式

在满足了法律法规和标准[1-2]强制相关要求的基础上，国外的管道企业一般会结合自身的实际情况，自行确定效能评价指标体系。长距离输气管道水毁灾害风险评估过程是一种通过资金转化为事物的资源转换系统，达到降低管道的风险，最终获取管道的安全运营。而对于这种资源转换系统适合用最经典的“投入—产出”评估模式[3]。结合国内长距离输气管道的实际情况，采用“多投入—多产出”的效能评估模式进行评估。

1.2效能评估模型

笔者采用多投入多产出的效能评估模式，投入指标包括人力、财力、物力的投入，它包括风险辨识投资、风险评估投资、风险控制投资，相对应的产出指标包括风险辨识的有效性、风险评估的有效性、风险控制的有效性。其中风险辨识的有效性可以由水毁灾害识别覆盖率来表征，风险评估的有效性体现在人因因素、物因因素、工程因素和管理因素4个方面，风险控制的有效性则由水工保护工程和水毁灾害监控情况两方面组成。

1.3效能评估指标体系的建立

在上述效能评估模型的基础上，建立效能评估指标体系，分为投入指标和产出指标两部分。

1.3.1 投入指标

投入指标包括风险辨识的投资、风险评估的投

资、风险控制的投资，也就是风险辨识的投入费用、风险评估的投入费用、风险控制的投入费用。

1.3.2 产出指标

产出指标包括风险辨识的有效性、风险评估的有效性、风险控制的有效性三类。

1.3.2.1 风险辨识的有效性

风险辨识的有效性由水毁灾害识别覆盖率来表征。

风险辨识有效性的指数可由式（1）计算：F=f（1）（1）式中：F为风险辨识的有效性指数；f为水毁灾害识别覆盖率的得分。

长距离输气管道水毁灾害风险管理效能评估风险辨识有效性指数介于0～10之间。

1.3.2.2 风险评估的有效性

风险评估的有效性从人因因素、物因因素、工程因素、管理因素来考量。

1）人是项目的直接实施者，所以在工程项目中人的作用是显著的，影响人的因素很多，主要有以下几个方面：评估组人员技能、评估组人员年龄、评估组人员素质和评估组人员责任心。

2）物因因素的选择需要包括与资料有关的指标，结合先前质量影响因素物因因素辨识结果和综合专家意见，确定有关资料收集物因因素的指标有以下几个方面：现场勘查的充分性、资料收集手段的完备性、获得资料的可靠性、获得资料的完整性。

3）工程因素对于对于风险评估来讲是最深远、最广泛和最直接的，工程操作因素主要分为三部分：风险评估实施前的工程操作因素、风险评估实施中的工程操作因素、风险评估完成阶段的工程操作因素。

风险评估实施前的工程因素包括：①风险评估的法律依据；②评估方法的选择；③评估对象的选择；④风险评估方案的可行性。

风险评估实施过程中工程操作因素指标：①评估模型的建立，即建立的完整性和科学性；②风险因素辨识的有效性；③风险因素辨识的可靠性；④风险因素的量化科学性，包括模型的求解处理方法、权重的赋值等。

风险评估完成阶段工程操作因素指标有：①风险评估软件，主要包括实用性和成熟度等；②可接受性风险的制订；③风险缓解措施的制订和调整；④风险评估报告的编制。

4）管理因素对预防事故的发生是有相当影响的，对各种导致评估质量降低的因素严格控制，采取有效的管理措施，从而提高评估的质量，事故就可以避免。这里选取与管理因素有关的以下指标：①管理机构；②管理制度及执行；③管理人员配置；④进度情况。

风险评估有效性指数由式（2）计算：

式中：Z为风险评估指数；Qji为第j个指标中第i个变量的权重；Fji为第j个指标中第i个变量的得分；n为风险评估项目变量的个数。

长距离输气管道水毁灾害风险管理效能评估的风险评估有效性指数Z介于0～10之间。

1.3.2.3 风险控制的有效性

风险控制的有效性体现在水工保护工程和水毁灾害监控情况两个方面。

水工保护工程是为保护管道安全运营服务的，它的使命就是在水毁灾害发生、发展、消失的过程中确保管道的安全。水工保护工程可由水毁灾害风险减缓效益和工程可用性来表征。对于风险减缓效益就是指管道系统从无该水工保护工程时，水毁灾害从项目的立项之时发展到效能评价点给管道带来的原风险值降低到该水工保护工程存在时，水毁灾害给管道带来的现风险值。按照“有无对比法”将原风险与现风险的差值作为水工保护工程风险减缓效益。风险减缓准则层的水工保护工程风险减缓效益指数由式（3）计算：

式中：A为水工保护工程风险减缓效益指数；wj为第j个指标的权重；ryj为第j个指标的原风险值；rxj为第j个指标的现风险值。

长距离输气管道水毁灾害风险体现在以下方面：①管沟沉降和塌陷；②管道暴露和悬空；③边坡滑塌。

工程可用性是衡量效能评估时间点之后，水工保护工程能继续发挥效能的能力。工程可用性是预测工程未来继续发挥效能的能力，可设立目前的工程质量和工程维护状况两个指标层。工程质量是工程效能发挥的前提，没有好的工程质量，即使工程措施再合理、工程位置再恰当，效能也没有发挥的载体。工程可用性是用来预测工程未来继续发挥效能的程度，所以除了考虑到工程的质量问题还需要考虑工程维护水平。

工程可用性指数由式（4）计算：

式中：B为水工保护工程可用性指数；wji为第j个指标中第i个变量的权重；uji为第j个指标中第i个变量的分值。

那么水工保护工程的指数由式（5）计算：

工程质量指标有：①混凝土结构工程现状质量；②砌体结构工程现状质量；③柔性结构工程现状质量；④植草工程现状质量；⑤土工织物结构工程现状质量；⑥灰土结构工程现状质量；⑦混合结构工程现状质量。工程维护水平指标有：①防止人为破坏；②维护局部损毁；③清除淤积障碍。

水毁灾害监控情况可由监控机构和监控方案两个指标来表述。水毁灾害监控指数由式（6）计算：

式中：D为水毁灾害监控指数；wj为监控准则中第j个指标的权重；uj为第j个变量的分值。

那么风险控制有效性指数E由式（7）计算：

长距离输气管道水毁灾害管理效能评估的风险控制有效性的指数介于0～10之间。

1.4效能评估指标权重的确定

对长距离输气管道水毁灾害风险管理进行效能评估时，除了确定具体的评价指标外，每个指标在体系中的重要程度也是需要度量的，也就是指标的权重。确定权重的方法主要分为两大类：主观赋权法和客观赋权法。主观赋权法主要以实践经验和主观判断为主，客观赋权法主要以数学方法为主，这里采用客观赋权法。效能评估中最常用的客观赋权法是层次分析法（AHP）[4]，本文采用在层次分析法基础上发展起来的网络层次分析法（ANP）[5-6]。

1.5效能评估指标得分的确定

当构建出某一专项效能评估的所有指标后，进一步对底层指标的量化给出具体评分标准，可以将每一指标划分为5个等级，其划分原则如下：1分—指标处于不可靠的状态；3分—指标可靠性程度较差；5分—指标可靠性程度一般；8分—指标可靠性程度良好；10分—指标可靠性程度好[7]。在实际评价过程中，可以根据实际情况对每个指标在等级划分区间内进行插值评分。如遇评分项目中具体评价定量困难，可以采用“是否”两级评价标准来实现：“是”为10分，“否”为0分（检查情况介于两者之间的，可以取中间值，如8、6、4、2或5）。

2 效能分级

为了使长距离输气管道水毁灾害风险管理效能评估的结果更加符合习惯认识，针对决策单元的相对有效值乘以100为该决策单元的效能值得分，在每个决策单元中效能值得分最高为100分，根据效能值得分的高低分为高、较高、中、较低、低五级。效能值得分与评估结果分级见表1。

表1 效能评估结果分级表

3 案例分析

在此选取西气东输管道若干管理处的12处典型坡面水毁灾害点为例，对所研究的效能评估方法的合理性进行验证。首先运用网络层次分析法计算出指标权重值，然后根据效能评估指标体系评分方法对各底层指标进行评分，结合各部分的评价指数计算公式，得出各部分的投入和产出指标的决策单元，最后由数据包络分析法来计算出相对有效性值，从而得出效能排序和相应的效能提高方案。

3.1指标权重的确定与指标评分

由网络层次分析法（ANP）来确定指标权重，以风险评估有效性的指标权重计算过程为例：首先建立组和节点，然后将它们连接起来如图1所示，最后进行评估/比较如图2所示。

图1 各组连接情况

图2 问卷模式的界面

3.2数据包络分析法排序结果与分析

12处水毁灾害点水毁灾害风险管理效能评估模块调查数据见表2。

上述12处西气东输管道若干管理处的坡面水毁灾害风险管理效能评估结果排序见表3。

表3的效能评估结果中豫皖管理处桩号A5、浙江管理处桩号A6、宁陕管理处桩号A8三处的相对有效性值为1。其中豫皖管理处桩号A5投入费用适中，且有较高的产出指数；浙江管理处桩号A6产出指数不高，风险辨识的有效性指数偏低即风险辨识覆盖率偏低；风险评估的有效性指数中现场勘查不充分、工作人员资质不佳、所用设备可靠性偏低、风险评估的法律依据过时、风险因素量化欠科学、总项目进度推迟5%～10%；风险控制的有效性指数中的管道暴露和悬空风险减缓指数偏低、植草工程现状质量不好、人为破坏活动没能及时制止。但是其投入费用很少，故最后评估结果效能级别为高。宁陕管理处桩号A8产出指数中风险辨识的有效性指数稍偏低即风险辨识覆盖率不到80%；风险评估的有效性指数中的收集资料欠完整、评估模型的建立合理性不高；风险控制的有效性指数中的管沟沉降和塌陷风险减缓效益指数偏低、管道暴露和悬空风险减缓效益指数偏低、混凝土结构工程现状质量不好、人为破坏活动没能及时制止。但是其投入费用也比较少，故最后评估结果效能级别为高。相对有效性值排序第4的宁陕管理处桩号A12有较高的产出指数和较低的投入费用故最后评估结果效能级别为高。相对有效值排序第5、6、7、8的广东管理处桩号A11、赣湘管理处桩号A9、广东管理处桩号A1、赣

表2 坡面水毁灾害风险管理效能评估实例数据

表3 坡面水毁灾害风险管理效能评估结果

湘管理处桩号A2最后的评估结果效能级别都为较高，都是在投入费用适中的情况下有较高的产出指数。相对有效值排序第9的豫鄂管理处桩号A4的风险辨识有效性指数稍偏低即风险辨识覆盖率不到80%，风险评估有效性指数和风险控制有效性指数较高且投入费用较少，故最后的评估结果效能级别为较高。相对有效值排序第10、11的赣湘管理处桩号A10、赣湘管理处桩号A7两者都是产出指数较高，但是投入费用也较高，故最后的评估结果效能级别为中。相对有效值排序第12的宁陕管理处桩号A3虽然有很高的产出指数，但是其投入费用也很高，故最后的评估结果效能级别为较低。

4 结论

1）根据国内外长输管道水毁灾害风险管理的背景和相关理论，提出长距离输气管道水毁灾害风险管理效能评估的观点，并建立长距离输气管道水毁灾害风险管理的效能评估体系。

2）结合工程实际设计的长距离输气管道水毁灾害风险管理效能评估体系，经过实际案例检验，结果证明，该效能评估技术具有较强的操作实用性。

[1]American Petroleum Institute.Managing system integrity for hazardous liquid pipelines：API Standard 1160—2001[S]. Washington D C：API,2001.

[2]American Society of Mechanical Engineers.Managing system integrity of gas pipeline：ASME B31.8S2001[S].New York：ASME B 31 Committee,2001.

[3]汤林春.学校效能评价研究[D].上海：华东师范大学,2005.

[4]邓雪,李家铭,曾浩健,等.层次分析法权重计算方法分析及其应用研究[J].数学的实践与认识,2012,7(4)：93-100.

[5]徐惠,姚安林,蒋宏业,等.基于ANP的输气管道坡面水毁风险缓解措施效能评估[J].石油工业技术监督,2015,31(1)：12-15.

[6]孙宏才,田平.网络层析分析法与决策科学[M].北京：国防工业出版社,2011.

[7]姚安林,赵忠刚,张锦伟.油气管道风险评估质量评价技术[J].天然气工业,2013,33(12)：111-116.

The effectiveness evaluation of flood damage risk management of long-distance gas pipeline is of important significance to the management of long-distance gas pipeline flood control projects.Through the investigation and analysis of the research status at home and abroad in the effectiveness assessment of flood disaster risk management,the effectiveness assessment mode of“multiple input and multiple output”is used for some gas pipeline.Input indicators include human input,financial input and material input,and the output indexes include the effectiveness of risk identification,the effectiveness of risk assessment and the effectiveness of risk control.The cor⁃responding performance evaluation index system is established,and the effectiveness of flood damage risk management of the gas pipe⁃line is evaluated using the data envelopment analysis(DEA).It is verified that the evaluation result of the gas pipeline is reasonable and accurate,and the effectiveness evaluation technology has strong operability.

long-distance gas pipeline;flood disaster;risk management;effectiveness evaluation

梅

2016-11-29

徐惠（1989-），女，硕士，主要从事油气储运方面的工作。