汛期自然灾害对燃气设施的影响及防范

李 旭, 彭知军, 张仕安, 许开军, 刘敏鸿

(1.天伦燃气控股有限公司, 河南 郑州 450046; 2.华润(集团)有限公司, 广东 深圳 518053; 3.华润燃气设计研究中心, 河南 郑州 450046; 4.湖北建科国际工程有限公司, 湖北 武汉 430073)

1 概述

当前全球气候变暖,汛期自然灾害多发。2021年汛期全国先后共出现42次强降雨[1-2],多地降水量屡破历史极值,特别是郑州“7·20”特别重大自然灾害导致严重城市内涝、河流洪水、山洪滑坡等次生灾害,造成重大人员伤亡和财产损失[3]。

汛期常见灾害天气主要有暴雨、大风、强对流等,其中强对流天气又分为龙卷风、雷电、冰雹等。灾害天气本身以及其导致的次生灾害严重威胁燃气设施安全。汛期自然灾害具有突发性强、对燃气设施影响范围大、应急抢险难度大等特点。

部分燃气公司对自然灾害对燃气设施造成的影响关注较少,在设计、施工、运行维护、应急抢险等方面防范不足,造成不良后果。需强调的是,正常情况下自然灾害造成的事故不属于生产安全事故,但是在能够预见或者能够防范可能发生的自然灾害情况下,因防范措施不落实、应急救援预案或者防范救援措施不力,由自然灾害引发造成人身伤亡或者经济损失的事故,属于生产安全事故。

当前业内关于地质灾害对燃气设施的影响研究主要集中在长输管道,对城镇燃气设施的影响关注不足。本文针对2021年汛期(6—9月)发生的39起自然灾害,深入分析自然灾害对燃气设施造成的影响,提出防范措施。

2 影响分析

2.1 地区分布

39起自然灾害分布在河南、河北、福建,涉及4个地级市、17个县。共造成592处燃气设施受损,其中509处分布在农村,占比85.98%;83处在城市,占比14.02%。近年来随着煤改气、燃气下乡等工程的大力推进,燃气设施农村化、山地化趋势明显,与城市相比,农村燃气设施更易受到自然灾害影响,这与农村燃气设施距离远、地域范围广、沿途地质情况复杂、危房较多等因素有关。

2.2 灾害天气

我国气象灾害预警依据灾害可能造成的危害程度、紧急程度和发展态势划分为4级:Ⅳ级(一般)、Ⅲ级(较重)、Ⅱ级(严重)、Ⅰ级(特别严重),依次用蓝色、黄色、橙色、红色表示。

39起自然灾害中,有37起灾害当地气象部门提前发布了预警信息,共涉及83种类别,其中29起灾害发布了多种类别预警信息,如2021年7月8日沁阳市先后发布暴雨橙色预警、雷电黄色预警、大风黄色预警、冰雹橙色预警、高温红色预警等预警信息。

2.2.1预警级别

各预警级别出现次数与燃气设施受损数量统计见表1,其中单次受损数量为燃气设施受损数量与预警级别出现次数之比。某处燃气设施受损可能同时涉及多种灾害天气预警级别,在统计预警级别的燃气设施受损数量时,各预警级别均计入该处燃气设施受损。由表1可知,黄色预警出现次数及造成的燃气设施受损数量最多,红色预警导致的单次受损数量最多。

表1 各预警级别出现次数与燃气设施受损数量统计

2.2.2灾害天气

灾害天气与燃气设施受损数量统计见表2。因为同一灾害天气,同一天内危害程度不断变化,预警级别也变化,为便于分析,取一天内预警级别最高者。由表2可知,39起灾害涉及暴雨、雷电、大风、冰雹、高温、地质灾害气象风险,其中暴雨、雷电、大风造成的损失较大。

表2 灾害天气与燃气设施受损数量统计

① 暴雨。预警级别主要为红色及橙色,二者造成的燃气设施受损数量占比逾90%,应重点关注红色及橙色预警。汛期暴雨局地性、突发性强,雨量大、危害大,易导致墙体、岩体、土壤强度下降,极易引发滑坡、山体崩塌、泥石流、地面塌陷、地面沉降等地质灾害以及造成房屋、围墙倒塌。产生的洪水会引发桥梁、桥墩垮塌,砸坏燃气管道,甚至洪水直接冲毁燃气管道。伴随的大风易刮断或刮倒树木、电线杆,砸坏燃气设施,需重点防范。

② 雷电。预警级别全部为黄色,共造成426处燃气设施受损。雷电天气常伴有短时大风、强降水、冰雹等,对燃气设施威胁较大。

③ 大风。预警级别主要集中在黄色及蓝色,共造成360处燃气设施受损。对于树木、电线杆倒伏问题需引起关注,汛期树木、电线杆受雨水浸泡根基失稳,在大风作用下易断裂、倒伏,压断或损坏架空燃气管道。本次统计的灾害中最大风力达12级。

2.3 受损类型

受损类型主要为管道断裂、管道弯曲变形、管道裸露、管道悬空或漂浮、阀井损坏、调压设施损坏、表具损坏、厂站设施损毁8种,受损类型分布见表3。

表3 受损类型分布

由表3可知,管道断裂数量最多,主要原因为房屋或围墙砸塌(140处)、大树或电线杆砸塌(89处)以及水毁(21处),主要集中在低压架空管道(244处)及中压管道(21处)。

管道弯曲变形集中在架空管道,管道裸露主要是埋地管道被洪水冲出,管道悬空主要由地面塌陷引起,管道漂浮主要为过河管段被洪水冲出。

在地区分布上,农村与城市燃气设施受损形式有所不同,农村管道断裂、管道弯曲变形数量最多,这与农村大面积敷设架空管道有关。城市主要表现为管道裸露、管道断裂、管道弯曲变形,具体见表4。

表4 城市、农村燃气设施受损类型分布

2.4 受损原因

有585处明确了受损原因(见表5),其中房屋或围墙倒塌(224处)、大树或电线杆倒伏(143处)、水毁(151处)造成的燃气设施受损数量较多。

表5 燃气设施受损原因分布

滑坡、山体崩塌、泥石流、地面塌陷、地面沉降、水毁均属地质灾害,燃气设施受损数量总占比36.9%。对于灾害天气引发的地质灾害需引起大家关注,如:2016年7月20日,中石化川气东送天然气管道恩施崔坝段因强降雨引发地质滑坡,使天然气管道发生断裂,导致天然气泄漏爆炸,造成2人死亡,9人受伤[4]。2017年7月2日,持续强降雨引发边坡下陷侧滑,中石油晴隆沙子段天然气长输管道被挤断,导致天然气泄漏爆炸,造成8人死亡,35人受伤[5]。2017年3月21日,重庆市江北区次高压主气源管道因地质沉降导致燃气泄漏,造成重庆市5个行政区约63×104户用户停气。

有12处随桥敷设的燃气管道、15处穿越河流的燃气管道被桥梁坍塌损毁或被洪水冲毁,因此在穿跨越河流及冲沟时需关注水毁因素。

在地区分布上,农村因房屋或围墙倒塌、大树或电线杆倒伏、水毁导致的燃气设施受损数量较多,城市因房屋或围墙倒塌、水毁造成的燃气设施受损数量较多,具体见表6。

表6 城市、农村燃气设施受损原因分布

2.5 受损设施类型

本文次高压管道、中压管道、低压埋地管道、低压架空管道均指城镇燃气管道。受损设施中低压架空管道受损数量最多,共379处,由此可见架空管道更易受到自然灾害影响。受损设施类型分布见表7。

表7 受损设施类型分布

架空管道:受损原因主要为房屋或围墙倒塌、大树或电线杆倒伏,管材主要为镀锌钢管,其中螺纹连接315处,焊接连接60处。

中压管道:受损原因主要为水毁(94处)、地面塌陷(39处),受损类型主要为管道裸露(104处)、管道断裂(21处),管材主要为PE管(126处)。

长输管道:受损原因主要为水毁,受损类型为管道漂浮或裸露。

厂站:受损原因主要为围墙倒塌。

在地区分布上,燃气设施受损情况在城市与农村都主要集中在低压架空管道、中压管道。城市与农村燃气受损设施类型分布见表8。

表8 城市、农村燃气受损设施类型分布

2.6 受损燃气管道材质

有557处明确了管材(分布见表9),主要集中在镀锌钢管(361处)及PE管(164处),这与当前架空管道主要为镀锌钢管、埋地管道主要为PE管有关。

表9 城市、农村受损燃气管道管材分布

3 防范建议

3.1 设计施工

设计应关注自然灾害影响,燃气设施尽量避开泄洪区、洪涝灾害和地质灾害地段,若无法避开,应采取相应保护措施,不同地理区域的地质灾害防治可参照SY/T 6828—2017《油气管道地质灾害风险管理技术规范》。

农村地区尽量减少架空管道,宜埋地敷设,以减少房屋、围墙坍塌以及树木、电线杆倒伏破坏架空管道的风险。确需采取架空安装的,应避开危房、土坯房、危墙,尽量采取焊接连接方式。

施工应严格照图施工,保障工程施工质量,做好管道保护措施,验收时重点关注。

3.2 运行维护

全面辨识汛期灾害天气及其引发的次生灾害(特别是地质灾害),实施分级管控,完善管网运行监测体系,关键位置设立监测预报预警装置,搭建灾害预警平台,提高监测自动化、智能化水平[6-7]。有条件的燃气公司可以为燃气设施购买保险,减少灾害造成的经济损失。加强管道巡护。合理配备巡线人员,提高员工技能。引入无人机等技术手段,及时掌握因自然灾害导致人员无法抵达的特殊地段的管道信息。汛期重点做好以下措施。

① 安排专人收集气象预警信息,第一时间掌握雷电、强降雨、大(台)风等灾害天气预警信息,加强与属地政府对接,主动获取河流水位以及泄洪信息,及时采取应对措施,做好防汛物资准备。

② 严格执行领导带班值班及24 h值班制度,做好应急值守工作,做到早预警、早准备、早防范,出现重大险情及时上报。

③ 对于厂站,检查厂站周边是否存在滑坡、泥石流风险;关注站房、围墙(挡土墙)是否开裂、漏水;及时加固维修建筑物及相关设施设备,疏通排水沟、雨污水井等排水设施;易积水区域增设围堰,备好排水泵和应急防汛器材。

④ 对于管网设施,关注易发生滑坡、泥石流、塌陷、山体崩塌等地质灾害区域的管段,及时整改消除隐患;对穿跨越河流、泄洪区等易受自然灾害影响的管段加大巡线频次;暴雨、雷电、大风等灾害天气发生后及时对燃气设施进行全面排查;对遭受重大自然灾害而受损严重的燃气设施,应进行全面泄漏检测,必要时进行安全评估。

3.3 应急抢险

建立完善自然灾害应急预案,明确不同等级暴雨、雷电气象灾害下的应急处置措施,与属地政府预案做好衔接,定期演练。

抢险现场环境往往较为复杂,需做好抢险人员自身安全防护,如防中暑、防触电、防坠落等,科学部署,预防次生灾害发生。

在抢险过程中做好燃气设施保护,与其他抢险单位做好信息沟通,防止其他抢险活动损坏燃气设施。

做好停气告知工作。将灾情信息及受影响户数及时上报属地政府,通过媒体、公众号等相关通信手段播报,防范供气中断或恢复供气引发用气事故。

3.4 农村地区

对于燃气企业,严格落实企业主体责任,充分发挥驻村安全员和村燃气安全协管员作用,做好日常运行维护和安全巡查工作,守牢农村燃气安全管理的第一道关口。加强与村委会联系,委托其协调清理树木及垮塌的围墙以及被雨水冲断的道路等,发挥先期处置作用。加强燃气安全宣传告知,提高用户安全用气意识,教育用户发现燃气设施受损后第一时间报警,不得擅自开启调压箱进口阀门。

属地政府应强化责任担当,切实担负起辖区农村燃气监管责任。

4 结论及建议

① 通过分析39起自然灾害,得出暴雨、雷电、大风造成的损失较大,黄色预警出现次数及造成的燃气设施受损数量最多;在受损类型方面,管道断裂、弯曲变形、裸露数量最多,原因主要为房屋或围墙倒塌、水毁、大树或电线杆倒伏;在受损设施类型方面,低压架空管道受损数量最多。与城市相比,农村燃气设施更易受到自然灾害影响,农村应关注架空管道断裂、弯曲变形问题。

② 对于长输管道建立了相应的地质灾害分类、评价标准及防护措施,但对城镇燃气管道尚未建立相关标准,特别是目前我们农村燃气快速发展,管网设施规模迅速扩大,沿途地质灾害较多,亟待建立相关标准。

③ 完善农村燃气设施设计标准,目前国家已发布《农村管道天然气工程技术导则》,但对设计要求较为笼统,建议进一步细化完善,充分考虑农村的房屋建筑形式、自然灾害特别是地质灾害情况。

④ 农村燃气设施具有点多面广、运行维护成本较高等特点,目前气价主要参考所属城市气价,建议适当提高农村气价或进行补贴。

⑤ 推进管网互联互通建设,提高自然灾害下供气保障能力,避免大面积、长时间停气。

⑥ 加强生态保护,在管道作业带及管道保护范围内合理栽植植被,做好水土保持,减少地质灾害发生[8]。