摘要：通過對多種風(fēng)險評價方法的比較，確定采用模糊綜合評價法對城市天然氣管道占壓隱患進(jìn)行風(fēng)險評價。應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)方法建立了城市天然氣管道占壓隱患的模糊綜合評價模型。結(jié)合實(shí)例，編制模糊綜合評價軟件對北京市城市天然氣管道占壓隱患進(jìn)行評價。
關(guān)鍵詞：風(fēng)險評價；城市天然氣管道；占壓隱患；模糊數(shù)學(xué)
??? 自1997年引進(jìn)陜甘寧天然氣以來，北京市城市天然氣管道建設(shè)得到飛速發(fā)展。截至2008年底，北京市已有天然氣管道長逾1×104km，年輸氣量已超過52×108m3。與此同時，隨著城市建設(shè)進(jìn)程不斷加快，一些建構(gòu)筑物占壓天然氣管道的情況陸續(xù)出現(xiàn)，嚴(yán)重威脅城市天然氣管道的安全運(yùn)行和管道沿線人民生命、財產(chǎn)安全。
??? 目前，國內(nèi)各城市在進(jìn)行天然氣管道占壓隱患處理時，往往首先考慮處理方案的可行性，對那些易于拆除的違章建構(gòu)筑物進(jìn)行優(yōu)先處理，而對不同隱患的危害程度的差異缺乏深入研究。因此，不可避免地造成部分占壓隱患處理過程中，處理方法和處理順序存在不合理性。因此，有必要對天然氣管道占壓隱患進(jìn)行風(fēng)險評價，以確保隱患處理順序的合理性和隱患治理資金的使用效益最大化。
1 風(fēng)險評價方法的選擇
??? 管道風(fēng)險評價是一種基于理論分析、數(shù)據(jù)資料、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和直觀認(rèn)識的風(fēng)險分析與判斷方法[1]，經(jīng)過逾30年的發(fā)展已形成了失效模式、影響和危害分析法、概率風(fēng)險評價法、故障樹分析法、指數(shù)法、專家評分法、模糊綜合評價法等多種評價方法，其優(yōu)缺點(diǎn)對比見表1。
??? 城市天然氣管道工作環(huán)境復(fù)雜，在管道設(shè)計、施工、運(yùn)行和維護(hù)期間存在諸多誘發(fā)事故的因素，這些因素往往難以量化并在一定程度上具有模糊性。此外，各因素對管道的影響往往不是獨(dú)立的，而是彼此關(guān)聯(lián)的，各種因素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系隨時間、地點(diǎn)等條件的不同而不同，具有很大的模糊性。由于模糊性的客觀存在，使天然氣管道占壓隱患的各種風(fēng)險影響因素難以被精確量化，常規(guī)的評價方法無法準(zhǔn)確描述客觀實(shí)際。基于以上原因，經(jīng)過對各種評價方法的比較，本次研究確定采用模糊綜合評價法對城市天然氣管道占壓隱患進(jìn)行風(fēng)險評價。
表1 管道風(fēng)險評價方法的優(yōu)缺點(diǎn)
?
?
風(fēng)險評價方法 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
失效模式、影響和危 害分析法 | 方法較為簡單；結(jié)果簡潔明了；能處理有效信息；不需要特別的軟件支持；適合對裝置進(jìn)行分析。 | 系統(tǒng)劃分不易掌握，如果分析層次太淺，結(jié)果就不詳細(xì)；如果分析層次太深，則工作量大。 |
概率風(fēng)險評價法 | 具有比較完善的理論基礎(chǔ)；比較容易移植；有可能與新興的理論和技術(shù)相結(jié)合而獲得對非確定系統(tǒng)安全狀態(tài)進(jìn)行定量評價的方法。 | 要求原始數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、充分，分析完整，判斷和假設(shè)合理；并且能夠準(zhǔn)確描述系統(tǒng)中的不確定性。 |
故障樹分析法 | 故障樹具有直觀性，可查明與事故發(fā)生有關(guān)的所有可能的原因；利用圖形(樹)明確地把分析對象的過程和結(jié)果形象地表示出來；制定預(yù)防事故的措施。 | 故障樹分析定量計算系統(tǒng)的故障概率及其可靠性參數(shù)所需的很多基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如事故發(fā)生率等難以得到。 |
指數(shù)法 | 指數(shù)法分析成本低，可利用所得資料進(jìn)行直接處理；容易掌握，便于推廣；評價時可以綜合多方面的意見。 | 指數(shù)法難以考慮所有相關(guān)因素間的關(guān)系；評價時存在較大的主觀性。 |
專家評分法 | 方法簡單易行；可將專家的意見進(jìn)行綜合、歸納，充分發(fā)揮專家豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論知識。 | 當(dāng)選擇專家不當(dāng)或處理專家意見不夠合理時，容易使所得結(jié)果不夠客觀。 |
模糊綜合評價法 | 較好地解決了風(fēng)險評價中存在的大量模糊因素和不確定因素的量化問題，使評價結(jié)果更符合客觀實(shí)際情況。 | 確定模糊關(guān)系矩陣和因素權(quán)重時，易存在主觀差異。 |
2 模糊綜合評價模型的建立
??? 模糊綜合評價通過構(gòu)造等級模糊子集把反映被評價事物的模糊指標(biāo)進(jìn)行量化(即確定隸屬度)，然后再利用模糊變換原理將各指標(biāo)綜合[2]。建立模糊綜合評價模型的步驟如下。
???① 建立因素集
???在本次研究中，所確定的因素應(yīng)對管道占壓隱患發(fā)生事故的可能性以及事故后果的嚴(yán)重性存在影響。因素集表示為：
??? U={u1，u2，…，uk，…，un}??? (1)
式中u——因素集
??? uk——第k個影響評價對象的因素
??? n——影響評價對象因素的數(shù)量，個
???② 建立評價集
???評價集是由評價者對被評價對象可能做出的各種評價結(jié)果組成的集合，一般以程度語言或評定取值區(qū)間為評價目標(biāo)，集合中元素數(shù)量一般為奇數(shù)。評價集表示為：
??? V={v1，v2，…，vl，…，vm}??? (2)
式中V——評價集
??? vl——第l個評價指標(biāo)
??? m——評價指標(biāo)的數(shù)量，個
??? ③ 建立因素權(quán)重向量
??? 由于各因素對管道占壓隱患的影響程度不一樣，因此需要考慮對各因素加權(quán)，引入權(quán)重向量E，E中各因素權(quán)重之和應(yīng)為1。權(quán)重向量表示為：
??? E=(e1，e2，…，ek，…，en)??? (3)
式中E——權(quán)重向量
??? ek——因素集U中第后個因素uk的權(quán)重
???④ 建立模糊關(guān)系矩陣
???根據(jù)各因素的模糊性，選擇適當(dāng)?shù)碾`屬度函數(shù)，就可以得到相應(yīng)的模糊關(guān)系矩陣R，表達(dá)式為：
??? R=[rkl]n×m??? (4)
式中R——模糊關(guān)系矩陣
??? rkl——評價對象從因素uk來看對vl等級模糊子集的隸屬度
???⑤ 綜合評價
???將權(quán)重向量E與模糊關(guān)系矩陣R合成便得到對各因素的綜合評價，綜合評價結(jié)果矩陣表示為：
??? B=E·R=(b1，b2，…，bl，…bm)??? (5)
式中B——綜合評價結(jié)果矩陣
??? bl——從整體上看，被評價對象對vl評價指標(biāo)的隸屬度
???⑥ 評判指標(biāo)處理
???常用的評判指標(biāo)處理方法有兩種，最大隸屬度法與加權(quán)平均法。由于最大隸屬度法僅考慮了最大評判指標(biāo)的貢獻(xiàn)，舍去了其他指標(biāo)提供的信息，這是很可惜的；另外，當(dāng)最大評判指標(biāo)不止1個時，用最大隸屬度法很難得出具體評判結(jié)果[3]。因此，本次研究采用加權(quán)平均法進(jìn)行評判指標(biāo)處理。
求出研究對象所隸屬等級A，對照評價集V中等級指標(biāo)可得出最終評價結(jié)果。A的計算式為：
?
式中A——研究對象所隸屬等級
??? vl——第1個評價指標(biāo)取值
??? P——待定指數(shù)，可取1或2，一般估算可取1，精確計算可取2
長輸燃?xì)夤艿赖陌踩Ｗo(hù)距離
