姜一民 吴海东

中石化管道储运有限公司

输油管道具有点多、线长、面广的特点，管道沿线会经过各类环境敏感区域、人口稠密区等高后果区，优化管道的线路工程设计，有利于后期运行中的安全保护和环境保护。在遵循相关设计标准规范和法律法规的基础上,将管道完整性管理中的风险评估方法引入到管道线路规划设计中，实现管道线路设计的优化,在源头上预防管道事故的发生，对保证管道运行安全具有重要的现实意义。

1 高后果区识别

高后果区是指如果管道发生泄漏会对人的健康、安全及环境、社会等造成破坏的区域。当设计人员在经过现场勘查并确定管道的线路走向后，为了优化设计选线的路由，首先应进行设计路由管段划分，然后从每一管段的高后果区的识别和管理开始，重点针对管段内的高后果区路由走向进行优化。通过已掌握的沿线自然环境、人文环境、水文环境、地形和地质条件等数据，分析设计路由的现状，找出设计路由中的高后果区，同时识别高后果区存在哪些风险和威胁，从而进一步明确设计选线优化的重点。

1.1 设计线路管段划分

管段划分是高后果区识别和风险评估的前提和基础，管段划分越细，越有利于风险识别和评估。管道划分可依据管道输送介质的腐蚀性及管道沿线的人口密度、土壤腐蚀性、杂散电流状况、工程地质状况、建（构）筑物密集程度和重要程度等进行划分。

1.2 高后果区分级

管段划分以后，可按表1对每一管段内的高后果情况进行分级识别，分级识别可以使设计人员进行路由优化时更加明白哪些位置是优化的重点地段，进而使设计优化更加清晰。

2 管段失效可能性计算

管段高后果区识别后，可通过《埋地钢质管道风险评估方法》（GB/T 27512）中的相关内容，分别确定设计控制得分Ｓ11、施工控制得分Ｓ12、第三方破坏控制得分Ｓ13、腐蚀控制得分Ｓ14，按照式（1）计算失效可能性得分Ｓ：

Ｓ＝100－(0.40Ｓ11+0.15Ｓ12+0.30Ｓ13+0.15Ｓ14) （1）

当采用修正模型进行失效可能性评分时，应针对所评价管段，结合管道设计方面的专家意见， 在基本模型的基础上确定针对具体情况的修正模型，确定评分项和评分项的权重，并且进行归一化处理，保证设计控制、施工控制、第三方破坏控制、腐蚀控制的权重均为100，同时各个评分项的权重等于由其分解而得到的各个子评分项的权重之和。按照修正模型进行评分，分别确定设计控制得分Ｓ11、施工控制得分Ｓ1２、第三方破坏控制得分Ｓ1３、腐蚀控制得分Ｓ1４，按照式（2）计算失效可能性得分Ｓ：

Ｓ＝100-(a11Ｓ11+ a12Ｓ12+ a13Ｓ13+ a14Ｓ14) （2）

式中：

a11+ a12+ a13+ a14=1

a11：针对设计阶段的失效可能性评分修正模型中设计控制得分的修正系数；

a12：针对设计阶段的失效可能性评分修正模型中施工控制得分的修正系数；

a13：针对设计阶段的失效可能性评分修正模型中笫三方破坏控制得分的修正系数；

a14：针对设计阶段的失效可能性评分修正模型中腐蚀控制得分的修正系数。

3 风险计算

3.1 潜在生命损失计算方法

潜在生命损失（简称PLL）是指由于重大危险源发生火灾、爆炸、中毒等意外事故单位时间内造成人员死亡的可能性，最早用于重大危险源的风险排序。PLL的大小用潜在生命损失值来衡量，定义为个人风险和人口密度的乘积。由于PLL在计算时既考虑了危险源的个人风险指标， 同时又结合了周边人口密度考虑了危险源的社会风险，所以PLL可以作为衡量区域风险水平的综合考核指标。对于划分的每一个设计线路管段， 其PLL按下式进行计算：

式中，PLL为潜在生命损失值，IR(x,y)是所划管段内(x,y)点处个人风险，d(x1,y1│x2,y2 )是所划管段内人口密度。

3.2 管道沿线生命损失计算方法

设计选线完成并对路由走向进行管段划分和高后果识别后，某一管段在管道运行时产生的个人风险IRj (x,y)可通过下式进行计算：

式中，IRj (x,y)为管道运行在划分的管段内的个人风险；Ftjn为管段内原油泄漏事件产生的原始频率；FRj为管段内危险源的修正系数；FMj为管段内危险源安全管理、人员修正系数；Pwj为管段内危险源所处的气象条件概率；Pkj为管段内危险源的点火概率；Vtj (x,y)为管段内危险源所在位置处引起个体死亡概率；Ｔj为管段内泄漏事件的个数；Wj为管段内气象条件的个数；Kj为管段内点火源的个数。

因此，该管道输送总的潜在生命损失值为：

式中Dj为管段内的人口密度函数,N为管道分段的总数。

由于管段高后果区内的危险源在一定时间段内一般均为固定危险源，所以，固定危险源潜在生命损失体现的是管段内固定危险源的风险大小，潜在生命损失值越大，说明该管段对周边脆弱性目标产生的风险越大，因此它可作为设计选线优化合理性的衡量指标。

4 设计选线优化

从设计选线的安全角度看，在管段产生的风险能满足个人风险和社会风险标准要求的情况下，通过比较管段内高后果区潜在生命损失值的大小，就可判断哪一个选线方案是最优的，因此，可按下列组合方程建立设计选线优化模型：

式中，S为前面计算的失效可能性值，IR为管道输送个人风险限值， IRmax为管道输送最大可接受个人风险限值，FN为管道输送整体社会风险限值，FNmax 为管道输送最大可接受社会风险限值， FSmax 为管道失效风险限值。

5 结束语

本文虽对基于风险的输油管道设计选线优化作了说明, 但管道的安全运行除了做好设计选线和施工建设阶段的相关工作外，管道后期运营中的安全管理工作仍然十分重要。因此，加强管道沿线的环境保护和巡护线管理，防止第三方施工的破坏， 实施管道全生命周期完整性管理，进行完整性检测、完整性评价和完整性维修与维护，才是保证管道本质安全的根本。◢

参考文献：

[1] 《基于潜在生命损失的装置风险排序及应用研究》，卢传敬等编著 中国安全生产科学技术，2014（10）

[2] 《油气长输管道事故风险及选线方法探讨》，谢容，化工管理，2015（4）

[3] 《输油管道设计与管理》，杨筱蘅 张国忠编著

作者简介：姜一民，男，1968年4月生，工作于中石化管道储运有限公司管道管理处，主要从事管道技术管理、管道信息化建设、管道内外检测管理和管道完整性管理等工作。

《管道保护》2015年第6期（总第25期）