馬玉寶

中國石油西南管道有限公司 南寧輸油氣分公司 （廣西 南寧 530000）

0 引言

第三方施工破壞是指非管道企業(yè)的組織或個(gè)人在管道及其附屬設(shè)施兩側(cè)法規(guī)規(guī)定要求范圍內(nèi)進(jìn)行的各種施工行為。管道高后果區(qū)建構(gòu)筑物相對(duì)集中、人口密度大，第三方施工作業(yè)較其他區(qū)域更為頻繁，引起天然氣管道失效的風(fēng)險(xiǎn)更大。高后果區(qū)內(nèi)天然氣管道一旦發(fā)生泄漏，引起燃爆，人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失會(huì)比較嚴(yán)重。近幾年，國內(nèi)陸續(xù)發(fā)生多起第三方施工破壞導(dǎo)致高后果區(qū)管道泄漏燃爆事故，造成了嚴(yán)重的后果。第三方施工破壞已成為天然氣管道失效的主要因素之一，必須系統(tǒng)地對(duì)第三方破壞致使管道失效事件進(jìn)行研究和分析。

故障樹分析方法是一種簡明、直觀、靈活的可靠性分析方法，常被用以進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析[1]。模糊評(píng)價(jià)法是基于評(píng)價(jià)因素模糊合成機(jī)理，依據(jù)各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)因素對(duì)被評(píng)價(jià)對(duì)象的隸屬度，將模糊因素定量化，進(jìn)而進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法[2]，且有多種模糊運(yùn)算方式。目前，將這兩種方法結(jié)合應(yīng)用于第三方施工破壞致使高后果區(qū)管道失效的風(fēng)險(xiǎn)分析案例較少,且故障樹建立方法和模糊因素處理方法均不相同。

本文以第三方施工破壞致使高后果區(qū)天然氣管道失效為頂事件建立故障樹，采用模糊評(píng)價(jià)法對(duì)故障樹頂事件的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)，將難以定量分析的風(fēng)險(xiǎn)因素定量化。綜合分析評(píng)價(jià)過程、評(píng)價(jià)結(jié)果和實(shí)際工作情況，提出風(fēng)險(xiǎn)控制措施。在計(jì)算各因素權(quán)重時(shí)采用較為簡便的層次分析法中的“9 度法”和特征根法。

1 建立故障樹

借鑒國內(nèi)第三方施工致使埋地管道失效的因素統(tǒng)計(jì)方法[3-4]，結(jié)合某管道公司提供的數(shù)據(jù)，以第三方施工破壞致使高后果區(qū)管道失效作為頂事件，內(nèi)部原因和外部原因?yàn)榇雾斒录?，?duì)每個(gè)次頂事件的原因?qū)訉臃治觯敝练纸獾礁鞣N基本事件為止，形成第三方施工破壞致使高后果區(qū)管道失效故障樹分析圖，如圖1所示。各類事件符號(hào)說明見表1。

2 建立模糊評(píng)價(jià)模型

2.1 建立因素集合和主觀評(píng)判集合

圖1 第三方施工破壞致使高后果區(qū)管道失效故障樹

表1 第三方施工破壞致使高后果區(qū)管道失效事件符號(hào)說明

首先以故障樹底層的基本事件為元素建立因素集合 U ={u1，u2，u3，u4，…，un}。其次，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)情況，將第三方施工破壞致使高后果區(qū)管道失效風(fēng)險(xiǎn)分為4 個(gè)等級(jí)，用集合V=[輕微，低，中，高]表示評(píng)判集合。

2.2 層次分析法確定因素權(quán)重

首先，將U 中的所有因素按照行、列形成矩陣，并建立任意兩個(gè)因素成對(duì)判斷表。其次，成立評(píng)價(jià)小組，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)開展評(píng)價(jià)，采用“9 度法”來表征一個(gè)因素相對(duì)于另一個(gè)因素的重要程度[5]，用特征根法求取集合U 中各個(gè)因素的權(quán)重，得到評(píng)價(jià)因素歸一化后的權(quán)重向量W。利用一致性檢驗(yàn)方法對(duì)成對(duì)判斷矩陣檢驗(yàn)，確保判斷矩陣通過一致性檢驗(yàn)，否則重新判斷，直到一致性檢驗(yàn)通過。

2.3 開展單因素風(fēng)險(xiǎn)模糊評(píng)價(jià)

首先，選取某個(gè)因素為評(píng)價(jià)對(duì)象，確保該因素包含若干個(gè)基本元素，由基本元素構(gòu)成該因素的集合U；其次，評(píng)價(jià)小組成員對(duì)集合U 中每個(gè)基本元素的每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出評(píng)價(jià)比重，即為每個(gè)基本元素相對(duì)于評(píng)判集V 的隸屬度；最后，以U 中各元素相對(duì)于評(píng)判集V 的隸屬度為行，即可形成該單因素模糊評(píng)價(jià)矩陣A。

利用加權(quán)平均M（0，+）算法對(duì)單因素模糊評(píng)價(jià)矩陣A 和歸一化的權(quán)重向量W 進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果即為單因素模糊評(píng)價(jià)集B=W·A=(b1,b2,b3,…,bi)。

2.4 頂事件風(fēng)險(xiǎn)模糊評(píng)價(jià)

根據(jù)以上單因素模糊評(píng)價(jià)集的計(jì)算過程，可求得其他所有同級(jí)因素的模糊評(píng)價(jià)集，以同級(jí)所有因素的模糊評(píng)價(jià)集為行構(gòu)成上一級(jí)評(píng)價(jià)因素的模糊評(píng)價(jià)矩陣，再利用層次分析法計(jì)算出上一級(jí)評(píng)價(jià)因素的權(quán)重向量。以此類推，直至求出頂事件第三方施工破壞導(dǎo)致高后果區(qū)管道失效的歸一化模糊評(píng)價(jià)向量，根據(jù)最大隸屬度原則，確定第三方施工破壞導(dǎo)致高后果區(qū)管道失效的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。根據(jù)分析和評(píng)價(jià)過程，結(jié)合工作實(shí)際給出關(guān)鍵因素風(fēng)險(xiǎn)控制措施。

3 實(shí)例應(yīng)用

3.1 確定因素集

實(shí)際中，發(fā)生第三方施工致使高后果區(qū)管道失效事故，大部分是巡線工未按照巡檢規(guī)定巡檢，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)并匯報(bào)施工作業(yè)導(dǎo)致的。本文以故障樹中“M9巡線工管理制度未有效執(zhí)行”為例，說明模糊評(píng)價(jià)方法的計(jì)算過程。

采用“9 度法”將X4、X5、X6、X8、X9 5 個(gè)因素建立成對(duì)判斷矩陣，見表2。

表2 M9巡線工管理制度未有效執(zhí)行因素成對(duì)判斷表

根據(jù)層次分析法原理，通過計(jì)算得出矩陣的最大特征根為5.327 1，一致性檢驗(yàn)指標(biāo)為0.081 8，查閱文獻(xiàn)可得平均隨機(jī)一致性檢驗(yàn)通過[6]。評(píng)價(jià)對(duì)象“M9 巡線工管理制度未有效執(zhí)行”的權(quán)重向量經(jīng)歸一化后可得：

3.2 建立單因素模糊評(píng)價(jià)矩陣和模糊評(píng)價(jià)集

為確保評(píng)價(jià)結(jié)果的有效性，減小評(píng)價(jià)誤差，基于模糊評(píng)價(jià)原理，選取20 名資深管道管理人員，組成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)小組[7]，各組員分別對(duì)因素X4、X5、X6、X8、X9 的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行判定，求得各因素相對(duì)于評(píng)判集合的隸屬度，構(gòu)成單因素“M9 巡線工管理制度未有效執(zhí)行”的模糊評(píng)價(jià)矩陣A1。

由A1和W1求取單因素“M9 巡線工管理制度未有效執(zhí)行”的評(píng)價(jià)集合。

3.3 其他風(fēng)險(xiǎn)因素模糊評(píng)價(jià)集

重復(fù)以上“M9 巡線工管理制度未有效執(zhí)行”的評(píng)價(jià)集求取過程，依次可求得M3 巡線工管理不到位、M4管道信息不完善、M5防護(hù)措施不到位、M6宣傳不到位的模糊評(píng)價(jià)集。以各評(píng)價(jià)集為行建立M1內(nèi)部原因的評(píng)價(jià)矩陣 A2。對(duì) M3、M4、M5、M6 進(jìn)行成對(duì)因素判斷，見表3，求得歸一化權(quán)重向量W2=(0.254 0,0.179 6,0.472 4,0.093 7)，則 M1 內(nèi)部原因的評(píng)價(jià)集B2為

表3 內(nèi)部原因因素成對(duì)判斷表

3.4 故障樹頂事件模糊評(píng)價(jià)及分析

重復(fù)以上步驟，可得M2 外部原因的評(píng)價(jià)集B3=(0.141 0,0.323 3,0.247 9,0.287 8)。 以 M1 和 M2的評(píng)價(jià)集為行，得到頂事件T的評(píng)價(jià)矩陣A0。M1和M2 進(jìn) 行 對(duì) 比 求 得 歸 一 化 權(quán) 重 向 量W0=(0.833 3,0.166 7)。最終得出歸一化的第三方施工破壞致使管道失效的模糊評(píng)價(jià)集合

由最大隸屬度原則可知，高后果區(qū)第三方施工破壞致使管道失效的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為高。根據(jù)分析，應(yīng)重點(diǎn)對(duì)中間事件巡線工管理不到位、管道基礎(chǔ)信息不完善、管道保護(hù)宣傳不到位、防護(hù)措施不到位的基本事件進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)控制。

4 風(fēng)險(xiǎn)防控措施

結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果和實(shí)際工作情況，對(duì)引起輸氣管道高后果區(qū)第三方施工破壞的重點(diǎn)因素從人訪、物防、技防、信息防4 個(gè)方面提出如下風(fēng)險(xiǎn)防控措施。

4.1 加強(qiáng)高后果區(qū)巡線工管理

完善巡線工管理制度，加密高后果區(qū)巡檢頻次。定期開展巡線工培訓(xùn)，提高巡線工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別能力。優(yōu)化管道巡護(hù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)巡檢信息實(shí)時(shí)采集上傳，管理人員嚴(yán)格監(jiān)督考核巡線工巡檢情況，提高巡檢質(zhì)量。

4.2 加密管道地面標(biāo)識(shí)

根據(jù)高后果區(qū)實(shí)際情況，在間隔不大于50 m 的距離加密安裝管道地面標(biāo)識(shí)，完善標(biāo)識(shí)信息，定期維護(hù)保養(yǎng)，確保管道地面標(biāo)識(shí)位置準(zhǔn)確性、完整性，增強(qiáng)管道可視性和通視性。讓施工作業(yè)人員了解管道走向和埋深等基本信息。

4.3加強(qiáng)管道保護(hù)宣傳

采用集中大型宣傳，入戶宣傳和田間地頭分散式宣傳等多種宣傳形式，提高管道保護(hù)宣傳的針對(duì)性和實(shí)效性，提高土地戶主和沿線居民的管道保護(hù)意識(shí)和安全風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)；構(gòu)建和諧的管廊文化；建立健全警企、地企聯(lián)防機(jī)制；定期走訪管道沿線相關(guān)政府部門，及時(shí)收集管道周邊第三方施工信息，與施工單位緊密聯(lián)系，及時(shí)掌握第三方施工動(dòng)態(tài)；聯(lián)合地方公安部門加大違章作業(yè)的懲治力度，加大企地聯(lián)合管道保護(hù)宣傳。

4.4加大科技投入力度

在高后果區(qū)增設(shè)智能監(jiān)控設(shè)備，監(jiān)控畫面上傳輸氣站值班室和線路管理員手機(jī)APP，實(shí)現(xiàn)高后果區(qū)24 h 監(jiān)控。該設(shè)備還具有雙向?qū)υ捁δ?，發(fā)現(xiàn)管道周邊有第三方施工跡象，可立即通過對(duì)講功能叫停施工作業(yè)，第一時(shí)間趕赴現(xiàn)場查看。在第三方施工作業(yè)現(xiàn)場安裝移動(dòng)監(jiān)控設(shè)備，對(duì)施工作業(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。遠(yuǎn)程叫?，F(xiàn)場違規(guī)行為，可實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場溝通、指導(dǎo)和指揮[8]。此外，距離管道較近、風(fēng)險(xiǎn)較大的第三方施工作業(yè)現(xiàn)場還必須安排專人24 h 監(jiān)護(hù)，并采用樁牌、彩鋼板等“硬隔離”措施對(duì)管道及附屬設(shè)施進(jìn)行保護(hù)，以確保萬無一失。在人口密集型高后果區(qū)可以搭建光纖預(yù)警系統(tǒng)，以有效監(jiān)測到第三方施工作業(yè)信息[9]?？蓛?yōu)先在高后果區(qū)搭建光纖預(yù)警系統(tǒng)將管道納入24 h 連續(xù)受控管理。實(shí)時(shí)監(jiān)測人工挖掘、機(jī)械作業(yè)、鉆孔等第三方施工破壞事件，確保線路管理人員及時(shí)掌握管道沿線第三方施工狀況，并采取有效管控措施。