长输油气管道环境敏感区风险评估指标体系构建

王立伟 周化刚 范晓凯 葛天赏 洪 娜

(中国石油西部管道乌鲁木齐输油气分公司)

0 引 言

输油(气)管道是国家能源系统的大动脉，它的安全运营对国家经济发展的影响重大。长输油气管道跨越距离长，不可避免地会穿越水体、人口密集区与特殊保护区等各类型的敏感区域[1]，鉴于不同敏感区自身属性的不同，管道出现事故后对敏感区的影响也会有所区别。因此，建立环境敏感区风险评估体系，针对性地开展不同环境敏感区的环境风险评估，实现敏感区的风险分级管理，对于维护管道与环境敏感区的安全十分必要。

目前，我国常用的长输管道风险评价方式有HAZOP法、故障树分析法、肯特评分法和GB/T 27512—2011《埋地钢质管道风险评估方法》等[2]。肯特方法比较全面的考虑了管道实际危害因素，统计了大量事故数据和操作者的丰富经验，得到的结论可信度比较高[3]。因此，本文基于肯特法指标体系开展敏感区风险评估工作。

1 肯特评分法

1992年，W Kent.Muhlbaue在海湾出版公司出版的《管道风险管理手册》中，详细论述了管道风险评估模型和各种评估方法[4]。该方法是按照管道的尺寸、技术条件、环境等将管道划分为若干典型地段，按第三方破坏、腐蚀破坏、设计失误和人员误操作等4个指标，采用百分记录法逐段逐项评分，最后进行综合评比，以评估管道的危险程度，进行管道危险排序，以指导维修决策，或修改设计、施工、操作、维护等方面的法规和标准，研究各种事故的原因、机理和影响事故发生率的多种因素及其相互间的关系。从而建立了管道风险评估肯特指标体系。

2 基于肯特法的管道风险评估方法

鉴于管道穿越环境敏感区类型众多，因此，本文针对不同的敏感区类型，在肯特指标体系的基础上，充分结合管道企业实际情况，对缺少的指标进行增补(如在腐蚀评分标准中增加了阴极保护)，对无用的指标进行删减(如删除了直呼系统指标)，调整肯特法中各项的分值与权重，建立了基于改进肯特法的环境敏感区风险评估指标体系。具体步骤如下。

1)将肯特法中的各评分项进行列举，针对调研管道的实际情况，修正各评分项，增加切实需要的指标，删除不相关的指标。如针对埋地管道，考虑内腐蚀与外腐蚀即可，将大气腐蚀的指标分值进行了重新分配。

2)将管道穿越敏感区初步划分为地表河流、人口密集区、基本农田、林场-草原-保护区-湿地、水库-湖区-水源地等5类[5]。针对不同的环境敏感区类型，修改了各评分项的权重与得分，使评估体系更加合理有效。如管道穿越林场等地区时，增加了外腐蚀中深根植物对管道影响的评估分值；管道穿越湿地与沼泽地时，外腐蚀中土壤腐蚀性分值会相应提高，以更符合实际情况。

3)针对不同的敏感区类型，构建了基于肯特法的不同敏感区类型的管段风险评估表，参照管段实际分值，划分出低、较低、中、较高、高5个等级，以开展不同敏感区处管道风险的评估。管道穿越人口密集区风险评估见表1。

表1 管道穿越人口密集区风险评估

3 环境敏感区自身属性评估

作为泄漏事故的承受方，环境敏感区类型不同，事故带来的后果与影响也不尽相同。为充分反映敏感区的属性，指标的选取尤其重要，指标太简化，指标体系不能充分考虑敏感区自身属性；指标过于繁琐细化会造成实际工作的困难，可操作性不强[6]。因此在考虑各项因素的基础上，充分结合公司存在的环境敏感区情况，人为将敏感区类型划分为河道、水体；人口密集区；农田、草原；湿地、林场、保护区、水源保护带、荒漠；水库、湖区、水源地5类，筛选了代表性指标(如敏感区主体、地下水敏感程度、土壤类型等)对敏感区属性进行量化评估，尽可能全面有效地反映出敏感区的敏感程度。

首先，针对敏感区的主体，筛选与主体相关的因素，比如，管道穿越人口密集区时考虑穿越处与人类居住活动的最近距离，以此距离与管道发生事故后危害距离(比如热辐射距离、爆炸冲击波距离)相比，同时，结合穿越处与危害距离内的人口数量，对人口密集区进行敏感性评估。

其次，充分考虑不同类型管道发生事故后对环境敏感区的影响。比如，穿越水体时，输油管道比输气管道的危害性更大；穿越人口密集区时输气管道的危害比输油管道更大，利用ALOHA软件对不同压力、不同管径的输气管道的爆炸冲击波与热辐射距离进行了计算，为敏感区的评估提供了一定的数据支持。

最后，根据敏感区属性的得分，相应划分出5个等级(低、较低、中、较高、高)，对敏感区的属性进行分类，便于进一步的评估。

以人口密集区敏感性指标为例，评分标准见表2～表7。

表2～表7主要从安全距离、人口数量、地下水敏感程度、土壤类型4个方面综合分析评估。其他敏感性指标评分表不再一一列出。

表2 点火爆炸评价分值

表3 爆炸冲击波影响评价标准分值

表4 人口数量评价分值

表5 地下水敏感程度评价分值

表6 土壤类型评价分值

表7 人口密集区敏感性指标汇总得分

1)安全距离，权重因子为0.35，得分为下述点火爆炸分值A1和爆炸冲击波分值A2两项分值之和。

(1)点火爆炸评价标准

(2)爆炸冲击波影响评价标准

2)人口数量，以200 m范围计算，权重因子为0.35

3)地下水敏感程度，权重因子为0.15

依据HJ 610—2016《环境影响评价技术导则 地下水环境》。

4)土壤类型，权重因子为0.15

5)人口密集区敏感性指标汇总得分

4 环境敏感区风险评估

利用改进的肯特法对敏感区区段的管道风险进行评估，依据管段得分划分出相应的风险等级。同时，采用特定的指标对敏感区自身属性进行打分并评级，然后利用5×5管道风险矩阵图，对环境敏感区的风险值进行评估分级。由于不能量化管道事故率和后果严重程度，在实际操作中还需结合专家经验，利用风险矩阵再进行风险等级判定，确定管段风险是否可接受。风险评估矩阵见表8。

表8 风险评估矩阵

5 评分举例说明

以输油管道穿越人口密集区为例详细进行打分说明。

1)穿越处管道风险评估

(1)第三方破坏指数。管道穿越该处的最浅埋深为3.5 m，有盖板保护，得分为15分；管道穿越地建筑物共87处，人口估计500人以上，地区类别为三级地区，得3分，管道两边为居民区与二手交易市场，活动频繁，建设活动得3分；穿越处设有围栏与警示标识，得7分；公众教育与法制观念较好，但人员流动较大，公众教育得分为16分；管道线路用地标识估计为80%以上完好，得分为12分；该地巡线频率为每日一巡或隔日巡线，得分为9分。因此第三方破坏指数得分为65分。

(2)腐蚀指数。该管道输送介质含水量在0.78%左右，得0分；管道设有内腐蚀监测、定期清管、注入缓蚀剂、内涂层保护等综合措施，得分为9分；原油中含硫量约0.55%，输送压力为8.0 MPa，介质偏酸性，机械腐蚀得分为7分，内腐蚀得分共计16分。外腐蚀方面，管道采用三层PE防腐层，涂层质量良好，有专门的仪器进行检测，缺陷修补质量良好，涂层状况得分为12分；据监测记录显示，该处的土壤电阻率较高，为161 Ω·m，得8分，含水量、氯离子含量与土壤总含盐量未知，对其进行假定，共计14分，经系数10/28校正后土壤腐蚀性得分为5分；阴极保护措施方面，采用强制电流阴极保护，阴保运行状况得10分，管道使用年龄为16年，得3分；考虑该处为人口密集区，其他金属腐蚀2分，干扰电流2分，阴保定期检测4分，外腐蚀得分为38分，经修正计算后内腐蚀得分为21.7，外腐蚀得分为46.1分，腐蚀指数得分为67.8。

(3)设计指数。管道设计安全系数经验值多为1.25以上，取最小值，该项的分值为15分；系统安全系数基于一般情况取值为1.2，得分为4分；钢管材料选择方面，选材原则比较合理，得分4分，管材技术标准符合标准的国产管材，得5分，制管质量得2分，钢管材料选择得11分；管道设有安全防御系统，得10分；水压试验中试验压力为设计压力的1.25倍，该项得分15分，内外防腐措施合理性分值为15分，设计指数分值为81分。

(4)误操作指数。设计误操作方面，参照相近设计规范制定设计方案，危险识别分值为3分；设计中考虑了超压自动保护系统，得5分；安全系统设有相应安全装置得2分；材料选择管材合理，得3分；设计方案经专人审查，得2分，设计误操作得分共计15分；施工误操作方面，施工过程中存在检验记录，得分8分，材料使用记录较完整，得3分，连接点检测率假定为80%～99%，得分4分，连接质量较好，得4分，回填工艺与方法较为合适，得4分，管件预处理恰当，涂层补口质量一般，分值均为3分，施工误操作共计得分29分，修正后分值为32.3分；运行误操作方面，设备操作、保养、仪器标定严格按规程执行，规范章程得分3分，各站之间配有专用通讯工具，通讯分值为2分，安全措施的执行较为严格，分值为1分，检测、职工培训、机械防错装置、水击危害等方面，均假定情况良好，该项共计分值14分，进行系数校正后得分为11.2分；维护误操作方面，维护文件保存完好，有部分损坏或部分丧失保护性，定期对损坏装置进行更换与修补，维护计划良好，有维护保养规程并得到严格执行，共计得分15分，误操作得分共计73.5分。

(5)泄漏影响系数。管道输送原油，介质危害性查表为10分，泄漏量分值取3分，土壤渗透率分值取4分，人口为3类地区，分值为3分，因此该项分值为8.5。

因此，该处管道指数总评分值为287.3，泄漏影响系数为8.5，管道相对风险值为33.8，小于47.5，该穿越处管道与同类型敏感点相比风险值大。

2)敏感点属性评估

管道为原油输送管道，管道泄漏后对于安全距离方面未考虑热辐射与爆炸冲击波，分值为0分，该处建筑物87处，人口估计值为500人以上，人口数量分值为5分，该地区地下水敏感度较低，分值为1分，土壤类型分值为3分，因此，经权重调整后该处环境敏感点属性得分为2.95，在该管道穿越人口密集区中敏感性等级较高。

3)敏感点风险等级判定

利用风险矩阵进行判定，管道风险等级为高，敏感点等级为较高，对应矩阵中该处的风险等级为高。

6 结论与建议

本文构建了基于风险评估矩阵的环境敏感区风险评估体系，可实现管道企业对环境敏感区的分级、分类管理，有利于企业对敏感区实施有效管理和重点监督。对于管道企业环境敏感区风险管控管理，提出以下建议。

1)管道企业可联合地方居民共同开展管道巡护工作。采用多形式的合作巡护，例如，企业临时聘用民众巡线，企业与穿越处居委会签订合作协议，企业在敏感处设置固定巡护人员等不同形式，能及时发现穿越处的违规操作，报告管理部门后采取相应措施，确保管道完整。

2)建立、完善“警-企-政”三位一体联合防控机制。管道出现事故后，管理部门启动应急预案，救援过程需要医疗、环保、消防、水利等多部门的协同合作。因此，开展多部门间的联合协作和应急演练，对于事故出现后及时采取救援措施，保证环境及民众生命安全有着重要意义。

3)开展基于计算机软件的泄漏模拟。针对管道穿越重大水体及水源地，应用计算机模拟软件开展基于不同情景的泄漏状态模拟，分析不同泄漏情景下的污染范围，并依据模拟结果指导完善应急预案。

4)对于管道穿越泄漏后影响较为严重地段，借鉴国外相关行业及国内其他的经验，采用新技术，积极采取措施，尽可能地缩小管道泄漏后的影响范围。