基于多因素赋权的输水管线安全评价体系研究

田雨

摘要：本文通过安全监测、运行控制、设计和施工参数等指标匹配，应用故障树分析（FTA）方法、主成分理论分析（PCA）方法、投影跟踪分析（PPA）方法，进行了多层次、多因素的输水管线安全评价指标选取、评价方法等方面研究，实现了输水管线原型监测指标与安全评价指标匹配的深度耦合，提出了PCCP管线工程的安全评价指标体系。该工程的安全评价等级符合实际情况，工程应用取得较好效果。

Abstract： Through the matching of safety monitoring， operation control， design and construction parameters， the safety evaluation index selection and evaluation method of water conveyance pipeline were studied in many levels and many factors which included the method of fault tree analysis （FTA）， principal component theory analysis （PCA） and projection tracking analysis （PPA）. The deep coupling between the prototype monitoring index and the safety evaluation index was realized， and the safety evaluation index system of PCCP pipeline project was put forward. The safety evaluation grade of the project is in line with the actual situation， and the engineering application has achieved good results.

关键词：PCCP管线；安全评价；故障树；安全监测

Key words： PCCP pipeline；safety evaluation；fault tree；safety monitoring

中图分类号：TV672+.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）30-0164-03

1 概述

安全评价技术要追溯到上世纪70年代美国核电厂的安全性分析。自潘家华教授于1995年将管道安全评价技术引入国内起，便逐步引起各界专家学者的关注和重视。我国一些科研机构、重点院校及供排水公司在引进吸收国外安全评价技术经验的同时，结合国内供水系统自身特点，在安全评价研究工作方面逐步开始取得一些成绩。冯平、闫大鹏等基于概率组合法，给出了南水北调中线工程的防洪风险估算模型。本文拟采用故障树分析方法，进行安全评价指标选取和重要度分析，采用主成分理论（PCA）分析和追踪投影（PPA）分析，进行安全监测指标与管道安全评价指标深度融合匹配和指标赋权，最终实现基于多因素赋权的输水管线安全评价体系。

2 PCCP管道风险识别

由于输水工程运行时所处环境的多样复杂性，输水管线不可避免会发生失效甚至爆管事故，并且造成不可预计的损失。因此，进行长距离输水管道安全评价的基础是进行风险辨识，需要找出影响长距离输水安全性能的主要因素及运行时的薄弱环节。

经前期调研和工程查看，长距离输水管道发生管道失效、漏损事故的频发部位有：管材不良部位、接口部位、腐蚀严重部位、内外荷载過大部位、管道基础不良部位、未设支墩部位等。道路和其他管线施工、施工工艺不合理及管道荷载过大等，是致使长距离输水管道系统安全性能下降最主要原因。安全评价影响范围归结为外部因素影响、自身结构特征和水质条件等三大部分。

3 故障树理论及因素重要度分析

3.1 故障树理论

借鉴以往的科研成果和工程经验，长距离输水管道安全评价指标体系共分为三层结构——目标层、指标层以及影响因素层，共有18个基本评价影响因素。其中包括9项外部结构失效影响指标影响因素（管道覆土厚度、管道所处地质情况、道路及其他管线施工、工作人员巡线管理、压力监测点、地面荷载、管线设计合理程度、阀门设备操作、施工工艺合理程度）；6项自身结构失效影响指标影响因素（管径、管道材质、管道接口形式、管道运行年限、管道腐蚀严重情况、管道水压变化）；3项内部水质影响指标影响因素（水质监测点、节点水龄、二次污染）。

长距离输水管道系统安全性故障树如图1所示。

3.2 因素重要度分析

经前文的因素危险源确认，以及故障树理论和因素重要度分析，结合PCA和PPA赋权，进行评价体系动态赋分如表4。

6 结论及建议

本文通过安全监测、运行控制、设计和施工参数等指标匹配，应用故障树分析（FTA）方法、主成分理论分析（PCA）方法、投影跟踪分析（PPA）方法，进行了多层次、多因素的输水管线安全评价指标选取、评价方法等方面研究，实现了输水管线原型监测指标与安全评价指标匹配的深度耦合，提出了PCCP管线工程的安全评价指标体系。该工程的安全评价等级符合实际情况，工程应用取得较好效果。

参考文献：

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