? ??④ 射流火災(zāi)后果分析
? ??天然氣從管道直接泄漏到空氣中且泄漏源被點燃會形成射流火焰，射流火焰會對火焰附近的物品以及滯留于附近的人造成熱傷害，稱為射流火災(zāi)。這里只分析射流火焰造成的一次火災(zāi)，不包括射流火焰引起的易燃易爆物品起火、爆炸等二次災(zāi)害。射流火焰熱輻射強(qiáng)度的計算以及熱流對設(shè)備及人的危害程度評價，可參見文獻(xiàn)[1、5、7、8、10]。射流火災(zāi)對人的傷害與熱輻射強(qiáng)度和遭受輻射的時間有關(guān)，因此在危害評估時應(yīng)考慮射流火災(zāi)發(fā)生后人逃離火源以減小或避免熱輻射的傷害的情況，也需要考慮射流火災(zāi)發(fā)生之前，人們感覺到危險而逃離或被疏散，因而火源附近的人口密度會降低的情況。
? ??⑤ 爆炸后果分析
? ??爆炸的后果評估常采用超壓準(zhǔn)則。密閉空間的燃?xì)鉂舛确e聚到可燃濃度范圍且出現(xiàn)點火源時會發(fā)生密閉空間爆炸。實驗和經(jīng)驗均表明，天然氣完全密閉空間內(nèi)的爆燃壓力一般為0.7～0.8MPa[11]，長條形密閉空間內(nèi)(如地溝)爆燃轉(zhuǎn)爆轟時，壓力最大可達(dá)2MPa。半密閉空間爆炸升壓與其泄壓面積有關(guān)，計算方法可參見文獻(xiàn)[11]。開敞空間存在大量燃?xì)馇页霈F(xiàn)點火源時，可能會發(fā)生氣云爆炸。對于天然氣管道，通常只有壓力較高的管道斷裂泄漏才可能導(dǎo)致氣云爆炸，氣云爆炸的超壓計算可參見文獻(xiàn)[8、10、11]。爆炸在瞬間完成，因此爆炸發(fā)生時，現(xiàn)場的受害人員沒有時間逃離，但后果評估時應(yīng)當(dāng)考慮在天然氣泄漏之后和爆炸之前的時間內(nèi)，人們逃離或者被疏散而使得現(xiàn)場人口密度降低的情況。
? ??⑥ 窒息分析
? ??天然氣是單純性窒息氣體，天然氣泄漏到密閉空間中會使該空間氧氣含量下降，如果有人在密閉空間(如通風(fēng)不良的地下室)活動而未及時逃離，則會發(fā)生缺氧窒息傷亡事故。窒息的簡單評估可參見文獻(xiàn)[1]。
? ??⑦ 氣損分析
? ??只要天然氣泄漏，即使不發(fā)生火災(zāi)爆炸事件，也會因燃?xì)饴p而導(dǎo)致供銷差增大，供銷差是決定天然氣企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要因素之一，因此有必要將燃?xì)饴p的價值計算為直接經(jīng)濟(jì)損失。
? ??⑧ 后果嚴(yán)重程度的表達(dá)
? ??每種后果的嚴(yán)重程度描述不同，如人員死亡、重傷、輕傷，物品損毀、損壞，資源損失等，若將這些后果的表述統(tǒng)一用經(jīng)濟(jì)損失或者其他指標(biāo)描述，則有利于后果的比較和風(fēng)險評價結(jié)果的表達(dá)。在用經(jīng)濟(jì)損失指標(biāo)統(tǒng)一描述各種后果時，可按照國家標(biāo)準(zhǔn)《企業(yè)職工傷亡事故經(jīng)濟(jì)損失統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB 6441—86)進(jìn)行。
4 風(fēng)險估計
一段管道系統(tǒng)的總風(fēng)險值為：
?
式中R——某段管道系統(tǒng)的總風(fēng)險值
P(Ci)——后果Ci發(fā)生的概率(或頻率)
C(Ci)一后果Ci的后果嚴(yán)重程度
P(Ci)和C(Ci)的單位根據(jù)具體的表達(dá)方式而定，R的單位由P(Ci)和C(Ci)的單位共同確定。
5 案例分析
??? 根據(jù)故障樹分析并結(jié)合以往的經(jīng)驗及專家估計，測算得到某工作壓力為0.4MPa的DN200mm埋地管道的滲透泄漏、穿孔泄漏、開裂泄漏的頻率以及各后續(xù)事件的概率見表2，經(jīng)計算得到各后果事件的頻率見表2。該管道周圍的人口密度平均為0.05人/m2，財產(chǎn)價值密度平均為500元/m2，管遣的附近有20m3的封閉地下管溝。假設(shè)人員死亡能經(jīng)濟(jì)損失為20×104元/人，重傷損失為10×102元/人，輕傷損失為1×104元/人，天然氣成本為1.5元/m3，滲透泄漏和穿孔泄漏平均修復(fù)費(fèi)用為1500元/次，開裂泄漏平均修復(fù)費(fèi)用為3000元/次。
? ??估算本案例中每種后果事件發(fā)生所導(dǎo)致的損失預(yù)測見表3。
表2 案例中各事件的頻率或概率
?
初因事件 | 立即點燃 | 泄漏到密閉空間 | 燃?xì)獗灰?/font> | 后果事件 |
泄漏模式 | 頻率/(次·km-1·a-1) | 是否發(fā)生 | 概率 | 是否發(fā)生 | 概率 | 是否發(fā)生 | 概率 | 代碼 | 頻率/(次·km-1·a-1) |
滲透泄漏 | 0.08 | Y | 0.05 | N | 1.00 | N | 1.00 | C1 | 0.004000 |
N | 0.95 | Y | 0.10 | Y | 0.10 | C2 | 0.000760 |
N | 0.90 | C3 | 0.009840 |
N | 0.90 | N | 1.00 | C4 | 0.098400 |
穿孔泄漏 | 0.02 | Y | 0.10 | N | 1.00 | N | 1.00 | C5 | 0.002000 |
N | 0.90 | Y | 0.05 | Y | 0.10 | C6 | 0.000090 |
N | 0.90 | C7 | 0.00810 |
N | 0.95 | N | 1.00 | C8 | 0.017100 |
開裂泄漏 | 0.02 | Y | 0.10 | N | 1.00 | N | 1.00 | C9 | 0.002000 |
N | 0.90 | Y | 0.05 | Y | 0.20 | C10 | 0.000180 |
N | 0.80 | C11 | 0.000720 |
N | 0.95 | Y | 0.05 | C12 | 0.000855 |
N | 0.95 | C13 | 0.016245 |
表3 案例中每種后果事件發(fā)生所導(dǎo)致的損失預(yù)測
?
后果代碼 | 人員傷亡 | 財物損毀面積/m2 | 管道修復(fù)費(fèi)用/元 | 漏氣損失/m3 |
C1 | 無 | 1 | 1500 | 1200 |
C2 | 1人重傷
1人輕傷 | 30 | 1500 |
C3 | 無 | 無 | 1500 |
C4 | 無 | 無 | 1500 |
C5 | 無 | 14 | 1500 | 2000 |
C6 | 1人重傷
1人輕傷 | 30 | 1500 |
C7 | 無 | 無 | 1500 |
C8 | 無 | 無 | 1500 |
C9 | 1人死亡
1人重傷
4人輕傷 | 450 | 3000 | 12000 |
C10 | 1人重傷
1人輕傷 | 30 | 3000 |
C11 | 無 | 無 | 3000 |
C12 | 2人死亡
6人重傷
10人輕傷 | 200 | 3000 |
C13 | 無 | 無 | 3000 |
注：財物損毀面積是指后果事件損毀財物的建筑面積范圍，假設(shè)該面積范圍內(nèi)的財物價值全部損失，而該范圍之外的財物無任何損失。 |
??? 將表3中每個后果事件的損失折算成相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)損失，再乘以表2計算出的該后果事件的頻率，便得到了該后果的經(jīng)濟(jì)損失數(shù)學(xué)期望(即該后果事件的風(fēng)險)，最后將所有后果經(jīng)濟(jì)損失數(shù)學(xué)期望累加，便得到了該管段的風(fēng)險值。經(jīng)計算，該管段的風(fēng)險值為3074元/(km·a)。
6 結(jié)論及建議
??? 本文提出的風(fēng)險定量分析方法的基本思路符合國際上通用的風(fēng)險定量分析的基本程序。事件樹分析推導(dǎo)了燃?xì)夤艿朗Э赡軐?dǎo)致的所有后果情形及概率，故障樹分析能分析初因事件和后續(xù)事件的原因和概率。在實施風(fēng)險評估時，由于目前我國有關(guān)管道失效及事故的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)嚴(yán)重缺乏，今后還需對兩個方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理、數(shù)據(jù)系統(tǒng)建立與完善：全國范圍內(nèi)的天然氣管道事故數(shù)據(jù)，各個城市天然氣管道基本信息數(shù)據(jù)(GIS數(shù)據(jù)庫的完善)。該方法適合某一管段的風(fēng)險分析，而城市燃?xì)夤芫W(wǎng)本身參數(shù)、所處的環(huán)境特征都非常復(fù)雜，不同地域的管段風(fēng)險值存在很大的差別。城市燃?xì)夤芫W(wǎng)總長度很大，手工計算整個管網(wǎng)的風(fēng)險非常繁瑣。因此，若將該方法結(jié)合到管網(wǎng)GIS中，利用GIS中的已有數(shù)據(jù)，編制程序，自動計算，則可大大簡化風(fēng)險分析過程。
參考文獻(xiàn)：
[1] 黃小美.城市燃?xì)夤艿老到y(tǒng)的風(fēng)險評價研究(碩士學(xué)位論文)[D].重慶：重慶大學(xué)，2004.
[2] 曾聲奎，趙延弟，張建國，等.系統(tǒng)可靠性設(shè)計分析教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.
[3] 何淑靜，周偉國，嚴(yán)銘卿，等.燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)可靠性的故障樹分析[J].煤氣與熱力，2003，23(8)：459-461.
[4] 廖柯熹，姚安林，張維鑫.天然氣管線失效故障樹分析[J].天然氣工業(yè)，2001，21(2)：94-96.
[5] 張甫仁.燃?xì)饣馂?zāi)爆炸事故危險源辨識及危險性模擬分析[J].天然氣工業(yè)，2005，25(1)：151-154.
[6] 霍春勇，董玉華，高惠臨.長輸天然氣管線的故障樹研究[J].天然氣工業(yè)，2005，25(10)：99-102.
[7] 鄭津洋，馬夏康，尹謝平.長輸管道安全[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.
[8] 汪元輝.安全系統(tǒng)工程[M].天津：天津大學(xué)出版社，1999.
[9] 孫永慶，鐘群鵬，張崢.城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險評估中失效后果的計算[J].天然氣工業(yè)，2006，26(1)：120-122.
[10] 楊立中.工業(yè)熱安全[M].合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2001.
[11] 彭世尼.燃?xì)獍踩夹g(shù)[M].重慶：重慶大學(xué)出版社.2005.
長輸燃?xì)夤艿赖陌踩Ｗo(hù)距離
