魏艷艷，吳 明，趙 寧

灰關(guān)聯(lián)模式在評估土壤腐蝕性中的應(yīng)用*

魏艷艷1，吳 明2，趙 寧2

（1.山東正和集團股份有限公司，山東東營257342；2.遼寧石油化工大學(xué)，遼寧撫順113001）

土壤腐蝕性等級與埋地管道的安全運行密切相關(guān)，科學(xué)、準確的評價土壤腐蝕性是管道安全運行管理的重要組成部分。由于影響土壤腐蝕的因素眾多，僅僅以土壤電阻率來評價土壤腐蝕性既不準確也不科學(xué)。在此應(yīng)用灰關(guān)聯(lián)模式對土壤腐蝕性指標進行評估，建立了灰關(guān)聯(lián)標準模式，得出了灰關(guān)聯(lián)系數(shù)與灰關(guān)聯(lián)度，并通過實際工程算例證明了方法的可行性與科學(xué)性，證明了灰關(guān)聯(lián)模式評估在土壤腐蝕性評價這一復(fù)雜系統(tǒng)中的適用性。

灰色關(guān)聯(lián)模式；土壤腐蝕性；埋地管道；評價

目前輸油管道的鋪設(shè)方式應(yīng)用最廣泛的是埋地鋪設(shè)，埋地管道的腐蝕問題成為影響管道安全運行的主要不利因素[1]。埋地管道的腐蝕除受管道材質(zhì)本身影響之外，周圍環(huán)境——土壤也是其中的重要因素?？茖W(xué)的評價埋地管道周圍土壤腐蝕性是管道運行管理的重要部分。

在土壤腐蝕等級研究中，主要包括土壤類型、土壤狀況、土壤電阻率、含水量（%）、pH值、含鹽量（%）、氯離子含量、硫酸根離子含量、土壤的管地電位等指標[2]。由于影響土壤腐蝕的因素眾多使土壤體系成為一個復(fù)雜的交互影響體系，并且具有模糊性，腐蝕規(guī)律極不清晰。灰關(guān)聯(lián)由于要求的樣本數(shù)據(jù)相對較少，可對有限的，表面無規(guī)律的數(shù)據(jù)進行處理，從而找到系統(tǒng)本身具有的特征。因此可以應(yīng)用土壤腐蝕評價體系中去。將灰色理論應(yīng)用土壤腐蝕評價中，評價出影響腐蝕的各個因子的灰色關(guān)聯(lián)度，灰色關(guān)聯(lián)度越大，對腐蝕的影響程度越大。

1 基本原理

灰關(guān)聯(lián)模式評估是灰靶理論在灰評估中的應(yīng)用?；野欣碚撌翘幚砟Ｊ叫蛄械幕谊P(guān)聯(lián)分析理論。按命題信息域ξi（θ）的要求，在一組模式序列中，找出最靠近子命題式ξi（θ）目標值的數(shù)據(jù)構(gòu)造標準模式，然后各模式與標準模式一起構(gòu)成灰靶，則標準模式稱為上靶邊，往下遠離的模式為下靶邊。上靶邊也就是數(shù)據(jù)大的靶邊，下靶邊為數(shù)據(jù)小的靶邊。每一個灰關(guān)聯(lián)差異信息空間中的模式與靶心的灰關(guān)聯(lián)度稱靶心接近度，簡稱靶心度?；诎行亩瓤梢赃M行模式識別、模式分級和模式優(yōu)選[5]。模式的內(nèi)涵可以是幾何模型、方案、評估對象。模式識別實際上是識別模式接近靶心的程度，即靶心度。

2 灰關(guān)聯(lián)分析的工作程序

（1）確定模式

在土壤腐蝕性等級研究中，土壤電阻率、酸度、氧化還原電位、氯離子含量、硫酸根離子含量、含水量、含鹽量等因素是研究的主要指標。因此把上述7個因素作為影響因子進行研究。

多極性指標序列wi=（wi（1），wi（2），…，wi（n）），i∈I={1，2，…，m}指標序列中 m= 土壤樣品數(shù)，n= 指標因子數(shù)。

（2）給出極性

確定因子的極大值、極小值或適中值極性。

構(gòu) 造 指 標 序 列 w（k）=（w1（k），w2（k），… ，wm（k）），k∈K={1，2，…，n}，n= 指標因子數(shù)。

（3）構(gòu)造標準模式（靶心）w0，

（4）為了統(tǒng)一測度，進行灰靶變換[3]。

i（xi（1），xi（2），…，xi（n））

（5）灰關(guān)聯(lián)差異信息空間

（6）計算灰關(guān)聯(lián)系數(shù)和灰關(guān)聯(lián)度[4]

（7）確定靶心度分級。

3 工程實例

黑龍江大慶林源至遼寧鐵嶺管線慶鐵線沿線取土樣6處，測試數(shù)據(jù)42個，測試結(jié)果見表1，應(yīng)用灰評估對該段管線土壤腐蝕性做出評價。

根據(jù)灰關(guān)聯(lián)分析的程序進行計算：

表1 慶鐵線土壤理化性質(zhì)測定結(jié)果Table 1 The results of soil physical and chemical properties of pipeline from Daqing to Tieling

w（k）=（w1（k），w2（k），…，wm（k）），k∈K={1，2，…，7}所以，

通過對因子的定義可知：

（1）土壤電阻率是土壤/地下水體系的電化學(xué)特征參數(shù)。它影響腐蝕電流通過電解質(zhì)（土壤/地下水）的能力，一般情況下，土壤電阻率越低，腐蝕性越強。故為極大值極性。

（2）酸度（以pH值表示）是土壤/地下水體系的另一個表征腐蝕性的因子。pH值越低（更強的酸性環(huán)境）對埋地金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕性越強。當pH值增加到＞7（pH=7表示中性）時，土壤條件堿性增加，對埋地結(jié)構(gòu)的腐蝕性降低。故pH值為適中值極性。

（3）氧化還原電位、氯離子含量、硫酸根含量、含水量、含鹽量越小，表明管道在土壤介質(zhì)中的宏腐蝕越小。因此，它為極小值極性。

因子極性歸納為表2。

表2 因子的極性Table 2 The results of factor polarity

構(gòu)造標準模式 w0，w0={22.51，7，170，0.001，0.01 1，10，0.105}

進行灰靶變換xi=（xi（1），xi（2），…，xi（n）），x0=（1，1，1，1，1，1，1）

得出

灰關(guān)聯(lián)差異信息空間

由上式知：△0i（max）=0.892 5，△0i（min）=0

求灰關(guān)聯(lián)系數(shù)

歸納子因素對母因素的灰關(guān)聯(lián)系數(shù)數(shù)列。

表3 灰關(guān)聯(lián)系數(shù)數(shù)列Table 3 The results of grey connection factor

表4 灰關(guān)聯(lián)度列表Table 4 The results of grey connection degree

因此，[0.3，0.4]以下各檔無意義。

所以，靶心度分級為表5。

表1，表4結(jié)合表5可知：林源、農(nóng)安、鐵嶺段屬于第5級，新廟段屬于第6級，垂陽段屬于第2級，昌圖段屬于第3級。

表5 靶心度等級Table 5 The rank of bull’s eye degree

從關(guān)聯(lián)度可以看出：林源、農(nóng)安、鐵嶺與新廟段土壤腐蝕性強，垂陽與昌圖段土壤腐蝕性較弱。

4 結(jié)論

工程實例證明應(yīng)用灰關(guān)聯(lián)模式評估土壤腐蝕性具有方便準確的效果。影響因素多且復(fù)雜，腐蝕規(guī)律不清楚的情況下，灰關(guān)聯(lián)評估使用較少的數(shù)據(jù)樣本，對有限的數(shù)據(jù)進行處理，可以得出較為準確的腐蝕性。

[1][美]A.W.皮博迪.管線腐蝕控制[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004：85-91.

[2]肖新平，宋中民，李峰.灰技術(shù)基礎(chǔ)及其應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2005：248-257.

[3]Mandke J S.Corrosion causes most pipeline failures in Gulf of Mexico[J].Oil&Gas，1990，88（4）：40-44.

[4]Gary E.Congram.Continuous inspection needed to tame pipeline corrosion[J].Pipeline&Gas，1994，221（12）：30-34.

[5]劉思峰，黨耀國，方志耕，等.灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2005：50-84.

Application of Gray Connection Mode in Evaluation of Soil Corrosiveness

WEI Yan-yan1，WU Ming2，ZHAO Ning2
（1.Shandong Zhenghe group，Shandong Dongying 257342，China；2.Liaoning Shihua University，Liaoning Fushun 113001，China）

The soil corrosiveness rank is closely related to the safe operation of underground pipeline，it is important to evaluate the soil corrosiveness accurately and scientifically.There are many factors to influence soil corrosiveness，so only the soil electrical resistivity to evaluate soil corrosiveness is not dependable.In this paper，grey connection pattern was used to evaluate the soil corrosiveness and obtain the grey connection coefficient and the grey connection degree.The results show that this method is scientific and advisable，and the grey connection pattern in soil corrosiveness evaluate system has good applicability.

Grey connection mode；Soil corrosiveness；Underground pipeline,Evaluation

TE 980.41

A

1671-0460（2010）05-0556-04

2010-03-12

魏艷艷（1983-），女，山東東營人，2010年畢業(yè)于遼寧石油大學(xué)油氣儲運專業(yè)，現(xiàn)從事石油化工方面的工作，公開發(fā)表論文3篇。E-mail：weiyan-1012@163.com。