上海燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)研究有限公司 詹佩卿

本文所述的長輸管道支線工程，是指介于長輸管道(一般建設(shè)于野外，如西氣東輸、川氣東送等國家干線)與城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿?由城鎮(zhèn)燃?xì)馄髽I(yè)投資建設(shè)并長期運(yùn)營的管網(wǎng)系統(tǒng)，一般建設(shè)于城鎮(zhèn)建成區(qū))之間的短距離輸氣管道工程，其主要承接上游國家干線的分輸站或分輸閥室來氣，并向下游城鎮(zhèn)燃?xì)馄髽I(yè)供氣，起到承上啟下的作用。此類管道工程是地區(qū)天然氣氣源接入和全面天然氣化的關(guān)鍵性工程，旨在解決國家氣源分輸點(diǎn)與城鎮(zhèn)接氣點(diǎn)之間的銜接問題，通常由省級(jí)以上的能源企業(yè)經(jīng)批準(zhǔn)后進(jìn)行投資建設(shè)。

1 工程簡介

衡東-大浦天然氣支線工程，如如圖1所示，建設(shè)地點(diǎn)在湖南省衡陽市衡東縣境內(nèi)，功能定位是為衡東縣城、大浦工業(yè)園以及周邊地區(qū)供應(yīng)管道天然氣。管道設(shè)計(jì)壓力6.3 MPa，管徑DN250，管線總長度約20 km，沿線新建場站共3座。

由于此類工程既需要與上游長輸管道供氣企業(yè)(中石化)合理銜接，遵循GB 50251—2015《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》和長輸工程慣例，制定符合野外場站及管道工程建設(shè)條件的方案，又需要滿足下游燃?xì)馄髽I(yè)的用氣需求，兼顧GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》和用戶市場規(guī)律，還需通過省級(jí)政府及當(dāng)?shù)乜h市政府各相關(guān)部門、各類專項(xiàng)評(píng)價(jià)的審批，特別是在基礎(chǔ)資料匱乏、上級(jí)主管部門批文尚未下達(dá)的工程前期咨詢階段，各類困難尤為突出。

一般而言，工程前期咨詢主要包含編制依據(jù)(規(guī)范選用)、資源分析(氣源比選)、市場預(yù)測(cè)、場站選址、管道選線、輸氣工藝、線路用管、輸氣場站、防腐工程、總圖運(yùn)輸、自動(dòng)控制、通信工程、供配電工程、給排水工程、消防、節(jié)能、環(huán)境保護(hù)、安全、職業(yè)衛(wèi)生、組織機(jī)構(gòu)及定員、項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度安排、項(xiàng)目招標(biāo)、投資估算、融資方案和財(cái)務(wù)分析等內(nèi)容。本文結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，就其中涉及長輸管道支線工程特點(diǎn)的規(guī)范選用、氣源比選、市場預(yù)測(cè)和選址選線等部分進(jìn)行介紹，并對(duì)咨詢工作中的重點(diǎn)難點(diǎn)進(jìn)行分析探討。

圖1 衡東-大浦天然氣支線管道工程方案示意

2 規(guī)范選用

與天然氣工程相關(guān)的一些規(guī)范(包括國家規(guī)范、地方規(guī)范和行業(yè)規(guī)范)，其中的條文要求均有差異，故咨詢階段宜首先確定主規(guī)范，即在工程設(shè)計(jì)中遵循的首選規(guī)范。長輸管道通常敷設(shè)于城市之間的野外地區(qū)，應(yīng)將GB 50251—2015作為主規(guī)范(此規(guī)范對(duì)管道本質(zhì)質(zhì)量控制較嚴(yán))；城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿劳ǔ７笤O(shè)在城鎮(zhèn)規(guī)劃范圍內(nèi)，應(yīng)選用GB 50028—2006作為主規(guī)范(此規(guī)范對(duì)管道抗外力能力和水平凈距要求較高)。輸氣管道支線通常敷設(shè)在介于兩者之間的郊野區(qū)域，局部可能進(jìn)入城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)，具體取決于城鎮(zhèn)燃?xì)忾T站的選址，因此僅按工程位置確定主規(guī)范會(huì)存在爭議。

GB 50251—2015第1.0.2條規(guī)定：本規(guī)范適用于陸上新建、擴(kuò)建和改建輸氣管道工程設(shè)計(jì)。同時(shí)在相應(yīng)的條文說明中，有詳細(xì)闡述：本規(guī)范適用范圍是從上游氣源(廠、站)的外輸管道接口到城鎮(zhèn)燃?xì)忾T站或直供用戶之間的陸上新建、擴(kuò)建和改建輸氣管道工程設(shè)計(jì)；GB 50028—2006第1.0.2條規(guī)定：本規(guī)范適用于向城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)或居民點(diǎn)供給居民生活、商業(yè)、工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)、采暖通風(fēng)和空調(diào)等各類用戶作燃料用的新建、擴(kuò)建或改建的城鎮(zhèn)燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)。同時(shí)此條備注中明確：本規(guī)范不適用于城鎮(zhèn)燃?xì)忾T站以前的長距離輸氣管道工程，且不適用于燃?xì)赓|(zhì)量不符合本規(guī)范要求的燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)。

綜合上述，衡東－大浦天然氣支線管道工程屬于輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范的天然氣管道工程范圍。另外若工程中存在局部管道進(jìn)入城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)域，則應(yīng)與當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門協(xié)商一致后，參照采用GB 50028—2006的抵御外力措施(埋深、壁厚、保護(hù)溝等)和水平凈距(可縮減發(fā)生事故時(shí)的影響范圍)等要求，以保障城鎮(zhèn)燃?xì)膺\(yùn)行安全。

3 氣源比選

一般而言，長輸管道會(huì)在沿途為主要城鎮(zhèn)設(shè)置一處或多處分輸點(diǎn)(分輸站或分輸閥室)。對(duì)于僅有一處分輸點(diǎn)的城鎮(zhèn)，則直接利用此分輸點(diǎn)即可；處于有多處分輸點(diǎn)的城鎮(zhèn)，由于安全和統(tǒng)一管理等因素考慮，上游企業(yè)通常只會(huì)開放其中一處接口。

從支線工程角度考慮，氣源的接入點(diǎn)一般首選分輸站，次選分輸閥室。在上游管道的工程建設(shè)中，分輸站由于需要預(yù)留分輸接口，一般占地也較大，因此它的前期研究更為深入全面，各類手續(xù)也相對(duì)完備，建設(shè)也相對(duì)可靠。同時(shí)通常會(huì)預(yù)留調(diào)壓、過濾、計(jì)量等，對(duì)支線工程的銜接更為有利；而分輸閥室的選址經(jīng)常會(huì)受上游發(fā)展意向的影響及征地手續(xù)、地質(zhì)條件等客觀條件制約，存在較大的變數(shù)。

當(dāng)某地區(qū)無分輸站，而存在多處分輸閥室時(shí)，則需對(duì)分輸閥室進(jìn)一步比選。以衡東縣為例，縣域范圍內(nèi)無分輸站，但存在至少三處上游分輸閥室，自北往南分別是石灣鎮(zhèn)的荷花塘閥室、霞流鎮(zhèn)的紅茶亭閥室和石灘鄉(xiāng)的老頭沖閥室，對(duì)這三處閥室比選的關(guān)鍵是確定近期主要供氣點(diǎn)的位置。主要供氣點(diǎn)不僅取決于投資建設(shè)單位的發(fā)展意向(一般投資企業(yè)會(huì)根據(jù)市場預(yù)測(cè)，主要從經(jīng)濟(jì)性角度考慮)，還需兼顧當(dāng)?shù)卣块T及下游燃?xì)夤镜囊庠福貏e是政府部門。因?yàn)橹蟮母黜?xiàng)工程申報(bào)手續(xù)，以及施工驗(yàn)收，都需要取得當(dāng)?shù)卣跋嚓P(guān)單位的認(rèn)可(通常政府會(huì)根據(jù)調(diào)研，主要從安全、國計(jì)民生和節(jié)能環(huán)保角度考慮)，否則，可能造成選址選線等一系列方案的返工。

經(jīng)征詢各相關(guān)單位及部門意見，衡東縣近期供氣點(diǎn)為衡東縣城和大浦工業(yè)園，遠(yuǎn)期逐步拓展至全縣。根據(jù)區(qū)位篩選出就近的分輸閥室為紅茶亭閥室和老頭沖閥室，其中紅茶亭閥室位于縣域中部，能夠兼顧近期和遠(yuǎn)期天然氣發(fā)展區(qū)域，且線路穿越高等級(jí)公路較少；同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場踏勘，對(duì)銜接分輸閥室的支線首站選址條件進(jìn)行比較(包括用地性質(zhì)、交通及公用配套條件、地形地貌等)，紅茶亭閥室均更具優(yōu)勢(shì)，結(jié)合政府意見，最終選定其作為接氣點(diǎn)。

4 市場預(yù)測(cè)

對(duì)于市場預(yù)測(cè)，首先應(yīng)參考當(dāng)?shù)匾呀?jīng)編制的燃?xì)鈱I(yè)咨詢?cè)O(shè)計(jì)成果(包括規(guī)劃、可行性研究、項(xiàng)目申請(qǐng)報(bào)告/建議書、初步設(shè)計(jì)等)，盡量尊重既有成果。當(dāng)相關(guān)成果之間產(chǎn)生差異時(shí)，建議按以下權(quán)重順序予以取舍：

(1)燃?xì)鈱I(yè)數(shù)據(jù)方面，以當(dāng)?shù)厝細(xì)馄髽I(yè)最新調(diào)研統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，取用最接近實(shí)際的預(yù)測(cè)成果；

(2)城鎮(zhèn)發(fā)展意向方面，以當(dāng)?shù)刈钚乱?guī)劃或咨詢、設(shè)計(jì)成果為準(zhǔn)；

(3)政策法規(guī)指標(biāo)方面，以上位規(guī)劃或政府批準(zhǔn)的文件為準(zhǔn)。

經(jīng)比選確定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后，具體市場預(yù)測(cè)思路為：首先確定預(yù)測(cè)年限，基于投資估算和經(jīng)濟(jì)分析需要，一般總研究年限為30年(同鋼制管道設(shè)計(jì)使用年限)，但預(yù)測(cè)達(dá)產(chǎn)年限按5~10年考慮(其后按每年相同量考慮)，這樣既符合市場發(fā)展規(guī)律(一般5~10年進(jìn)入發(fā)展平穩(wěn)期），也較符合實(shí)際(更遠(yuǎn)期的發(fā)展通常難以預(yù)見)，同時(shí)與城市規(guī)劃或既有燃?xì)庖?guī)劃相匹配。當(dāng)然，若具備較為詳實(shí)的遠(yuǎn)期預(yù)測(cè)基礎(chǔ)資料，也可相應(yīng)延長達(dá)產(chǎn)年限；隨后，根據(jù)基礎(chǔ)資料，測(cè)算統(tǒng)計(jì)各類用戶在預(yù)測(cè)期末的用氣需求；最后，結(jié)合當(dāng)?shù)厝細(xì)馄髽I(yè)的發(fā)展預(yù)期，預(yù)測(cè)逐年用氣量(用于經(jīng)濟(jì)分析)，并將結(jié)果與上游分輸點(diǎn)的可供氣源總量進(jìn)行校核，同時(shí)滿足上游供氣能力與下游用氣需求。一般遞增速度越快，則經(jīng)濟(jì)效益越好，內(nèi)部收益率越高，但也應(yīng)符合當(dāng)?shù)貙?shí)際，避免好高騖遠(yuǎn)而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益過高、與實(shí)際偏差過大。

5 選址選線

5.1 場站選址

長輸管道支線工程場站一般包括首站、分輸站、末站和閥室，選址方面，除了滿足規(guī)范要求外，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，還需注意以下幾個(gè)方面：

(1)場站有人/無人值守，與其總圖及征地范圍有較大相關(guān)性。鑒于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能的迅速發(fā)展，高度自動(dòng)化的無人值守站已成為大勢(shì)所趨，故建議普通城鎮(zhèn)，一般最多設(shè)置一座有人值守站即可(靠近城鎮(zhèn)中心，便于出行與辦公管理)。

(2)場站征地(紅線)范圍各地申報(bào)慣例有所不同。部分地區(qū)紅線范圍即同圍墻范圍，部分地區(qū)則由圍墻向外偏移2~3 m(考慮圍墻基礎(chǔ)、周邊安全、簡易排水明溝等)，還有些地區(qū)將站外道路、邊坡處理等也納入征地范圍，具體宜由建設(shè)單位與當(dāng)?shù)卣畢f(xié)商確定。

(3)避免占用基本農(nóng)田，長輸管道支線工程一般屬于省、市級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目，而基本農(nóng)田由國家層面管控，國務(wù)院頒布法令進(jìn)行嚴(yán)格保護(hù)，除非國家級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目，否則均難以獲得審批，故場站征地范圍以及進(jìn)出站道路等永久征用區(qū)域均應(yīng)避開基本農(nóng)田，在咨詢前期，即須設(shè)法核實(shí)選址占用基本農(nóng)田之情況，及早做出優(yōu)化調(diào)整，避免成果返工。

(4)適當(dāng)遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)域，國家規(guī)范僅要求避開城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)，但根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，一般城鎮(zhèn)規(guī)劃部門并不認(rèn)可緊鄰現(xiàn)有規(guī)劃區(qū)域邊界的選址，因?yàn)檫@樣可能會(huì)影響近期城鎮(zhèn)發(fā)展（規(guī)劃范圍的拓展和道路的延伸等），故一般宜退讓一定的距離，具體應(yīng)與當(dāng)?shù)匾?guī)劃部門盡早協(xié)商確定。

(5)避免壓覆礦產(chǎn)資源，一般要求管道兩側(cè)200~300 m范圍內(nèi)無占?jí)旱V產(chǎn)資源。由于礦產(chǎn)資源范圍圖屬于保密資料，且需要大地2000坐標(biāo)系下的場站征地范圍和線路走向圖才能進(jìn)行核查，故宜在理論選線之后，就著手申請(qǐng)當(dāng)?shù)氐匦螆D資料(包括MDB格式轉(zhuǎn)換CAD)，然后委托專業(yè)評(píng)價(jià)單位進(jìn)行壓覆礦產(chǎn)資源的情況核查，如有問題及早做出調(diào)整，再行踏勘和方案優(yōu)化，以減少不必要的返工。注意向相關(guān)部門確認(rèn)地形圖坐標(biāo)取值是否需進(jìn)行X/Y軸互換，經(jīng)咨詢確認(rèn)，衡陽地區(qū)CAD地形圖坐標(biāo)無需X/Y軸互換。

(6)盡量靠近現(xiàn)狀縣道或鄉(xiāng)村道路，路寬宜6 m以上，以便消防、工程車輛進(jìn)出，減少站外道路的修建費(fèi)用。

(7)首站應(yīng)盡量靠近上游分輸點(diǎn)，從而縮短從上游分輸點(diǎn)與首站之間的管道長度(通常此段管道壓力級(jí)制、管徑、管材、壁厚等參數(shù)均比支線規(guī)格更高)，以節(jié)省投資、也便于建設(shè)和安全管理；另需考慮清管器發(fā)送裝置，并與上游企業(yè)盡早溝通，確定是否需考慮上游的過濾、計(jì)量、加臭等設(shè)施，兼顧周邊發(fā)展預(yù)留工藝裝置用地。

(8)分輸站如有條件，可兼顧分輸/截?cái)嚅y及陰極保護(hù)的功能，從而減少或避免新建分輸/截?cái)嚅y室，節(jié)省投資，節(jié)約用地。

(9)末站宜與下游企業(yè)盡早協(xié)商，確定是否考慮給下游的過濾、計(jì)量、調(diào)壓、加臭等設(shè)施保留用地，并適當(dāng)考慮為以后的發(fā)展預(yù)留空間。

5.2 管道選線

長輸管道支線工程的選線除與場站選址類似的要求(避讓城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)和礦產(chǎn)資源范圍)外，還需注意以下幾點(diǎn)：

(1)避讓生態(tài)保護(hù)區(qū)。生態(tài)保護(hù)區(qū)范圍資料通?？蓮恼h(huán)保部門取得，一般主要河流兩岸、珍稀樹種林地等，均宜避讓。

(2)避讓人口密集的村落建筑群(滿足安全間距)，以減少今后的施工作業(yè)對(duì)周邊居民的影響，減少施工協(xié)調(diào)工作量，加快工程進(jìn)度。

(3)盡量減少高等級(jí)公路、鐵路、河流穿越，以節(jié)省工程造價(jià)及協(xié)調(diào)難度。

(4)對(duì)于丘陵郊野踏勘，車輛應(yīng)盡量選用四驅(qū)越野車型，以應(yīng)對(duì)陡坡、坑穴、泥潭、荊棘、碎石等特殊路況，避免行車風(fēng)險(xiǎn)。

由于選址和選線的審批涉及規(guī)劃、國土、林業(yè)、環(huán)保、能源、安全等多部門，為節(jié)省方案反復(fù)修改之工作，加快項(xiàng)目進(jìn)程，應(yīng)一次方案，多方咨詢，平衡各方意見后(有些意見可能是相互矛盾，需要權(quán)衡協(xié)調(diào)的)，再進(jìn)行統(tǒng)一修改，避免技術(shù)方案因各職能部門間的政策差異而返工，從而最高效地達(dá)成共識(shí)，提高工程前期的咨詢效率。

5.3 輔助技術(shù)

5.3.1 奧維互動(dòng)地圖

奧維互動(dòng)地圖瀏覽器作為一款專業(yè)地理規(guī)劃軟件，其集成衛(wèi)星圖、路網(wǎng)圖、地形圖、等高線地圖等多種地理圖功能，并具有場站選址標(biāo)記、管道選線設(shè)計(jì)，路線導(dǎo)航，現(xiàn)場影像自動(dòng)定位記錄和不同地理信息格式文件的導(dǎo)入導(dǎo)出及轉(zhuǎn)換等功能，利用云端技術(shù)，還可實(shí)現(xiàn)多終端（基于不同操作系統(tǒng)的電腦與手機(jī)等）的實(shí)時(shí)同步。近年開始應(yīng)用于長輸管道前期咨詢?cè)O(shè)計(jì)，顯著提高長輸管道支線工程的前期咨詢效率。

在前期方案階段，建議先利用奧維互動(dòng)地圖瀏覽器踏勘并設(shè)計(jì)線路走向，待取得CAD地形圖后，再將經(jīng)緯度坐標(biāo)系下的線路圖形轉(zhuǎn)換為2000國家大地坐標(biāo)系CAD格式圖形，從而避免在地形圖中再次設(shè)計(jì)線路。以衡陽項(xiàng)目為例，可采用簡化參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，如圖2所示。但由于各省市地理信息“七參數(shù)”具有保密性，一般無法獲取，故轉(zhuǎn)換格式后，還需進(jìn)行人工校核并調(diào)整定位(線路本身拐點(diǎn)走向與經(jīng)緯度圖形基本一致，僅區(qū)位發(fā)生了偏移)，經(jīng)實(shí)踐，利用此功能可以顯著提高前期方案的設(shè)計(jì)效率。

圖2 經(jīng)緯坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換設(shè)置界面

在工程前期，對(duì)于不同的要素，應(yīng)以相對(duì)更為詳細(xì)的地理圖作為主參照，而后通過區(qū)位、道路、坑塘等較為明顯的標(biāo)志為次參照，來進(jìn)行踏勘前的奧維互動(dòng)地圖標(biāo)記工作，以便現(xiàn)場定位核實(shí)。各類地理圖資料中相關(guān)要素的對(duì)比見表1。此外，仍有部分設(shè)施無法通過奧維互動(dòng)地圖較為準(zhǔn)確的體現(xiàn)，需要現(xiàn)場踏勘進(jìn)一步核實(shí)，主要包含地名(尤其是場站選址所屬鄉(xiāng)鎮(zhèn)/村莊名稱)、地形地勢(shì)(特別是場站選址周邊地勢(shì))、墓地、電塔、通信塔等。在衡陽項(xiàng)目中就發(fā)現(xiàn)了首站選址附近地勢(shì)變化較大，與地形圖存在偏差，隨即根據(jù)現(xiàn)場情況更改了理論選址。

值得注意的是：雖然通過衛(wèi)星圖、地圖及地形圖相結(jié)合的方式，已將大部分設(shè)施呈現(xiàn)得較為詳細(xì)，但由于這些圖形均非最新修測(cè)成果，且不同類型的地理圖所體現(xiàn)的設(shè)施形狀、位置均可能存在差異，如一些坑塘在衛(wèi)星圖中存在，地形圖中卻無，或者形狀差異明顯。故凡是涉及選址安全間距控制和主要穿越相關(guān)的設(shè)施，均應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步的現(xiàn)場踏勘核實(shí)，例如場站周邊的建筑，穿越的河流、坑塘，鐵路及高等級(jí)公路等。在衡陽項(xiàng)目前期選線踏勘中，就發(fā)現(xiàn)了兩處衛(wèi)星圖和路網(wǎng)圖中未體現(xiàn)，但實(shí)際已建成的鐵路。

表1 各類地理圖資料中相關(guān)要素對(duì)比

5.3.2 無人機(jī)

利用無人機(jī)航拍，提高踏勘效率，并與衛(wèi)星圖、地形圖對(duì)比，核查各類設(shè)施。工程前期，由于基礎(chǔ)資料缺乏，衛(wèi)星圖清晰度較低，1：10 000地形圖并非最新修測(cè)且精確度不高，導(dǎo)致部分建構(gòu)筑物及設(shè)施無法準(zhǔn)確體現(xiàn)，對(duì)場站選址的安全間距控制造成困難，利用無人機(jī)航拍，能夠較好地解決此問題。此外，部分高差較大的丘陵排管，前期選線階段人工難以翻山越嶺、攀爬踏勘和記錄影像，也可利用無人機(jī)航拍照片及視頻輔助選址選線，實(shí)現(xiàn)全局俯瞰地形地勢(shì)、核實(shí)敏感設(shè)施區(qū)位等，提高踏勘效率，并降低丘陵翻越風(fēng)險(xiǎn)。

6 結(jié)語

一些中小型城鎮(zhèn)燃?xì)夤?yīng)多數(shù)依賴LNG點(diǎn)供管網(wǎng)，因其氣源成本高且供氣能力有限等問題，正亟待引入長輸管道氣源。長輸管道支線工程由此應(yīng)運(yùn)而生，可以完善當(dāng)?shù)靥烊粴饫霉こ?，?shí)現(xiàn)天然氣資源的長期穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)供給，為全面天然氣化打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，成為城鎮(zhèn)氣源之“咽喉”，雖工程量不大，卻因銜接條件的復(fù)雜性而面臨諸多困難，尤其是在工程前期方案論證階段。本文結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析規(guī)范選用、氣源比選、市場預(yù)測(cè)、選址選線中存在的問題，以為今后此類項(xiàng)目咨詢工作提供借鑒。