摘要：綜合分析了燃?xì)夤芫W(wǎng)安全評(píng)價(jià)中多因素相互作用指標(biāo)體系，基于耦合理論探討了安全影響因素一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)間的協(xié)調(diào)程度，建立了燃?xì)夤芫W(wǎng)多因素相互耦合模型，以哈爾濱某區(qū)燃?xì)夤芫W(wǎng)為例，進(jìn)行了多因素相互耦合的定量分析。

關(guān)鍵詞：燃?xì)夤芫W(wǎng)；安全評(píng)價(jià)；安全影響因素；耦合；耦合度

??? 作為城市生命線之一的燃?xì)夤芫W(wǎng)是復(fù)雜的系統(tǒng)性綜合設(shè)施，其安全影響因素眾多，地質(zhì)災(zāi)害或外部干擾、腐蝕、管材或施工質(zhì)量問題、運(yùn)營(yíng)管理不當(dāng)?shù)纫蛩乜蓪?dǎo)致長(zhǎng)期服役的燃?xì)夤芫W(wǎng)發(fā)生失效事故，燃?xì)夤芫W(wǎng)安全問題日益突出，且燃?xì)饩哂幸兹?、易爆、有毒等特點(diǎn)，燃?xì)夤芫W(wǎng)事故導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失巨大，因此，對(duì)供氣的安全可靠性要求也越來越高^[1]。燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)各安全影響因素相互耦合、相互影響，進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)時(shí)，不能僅對(duì)各因素進(jìn)行單獨(dú)分析，還應(yīng)研究各因素的相互耦合作用，對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)整體安全進(jìn)行分析。本文將影響燃?xì)夤芫W(wǎng)安全的因素分為4個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立相應(yīng)的二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)安全影響因素進(jìn)行多因素相互耦合的分析。

???天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6621—2005《輸氣管道系統(tǒng)完整性管理》將燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全影響因素分為9類，包括外腐蝕危險(xiǎn)、內(nèi)腐蝕危險(xiǎn)、應(yīng)力腐蝕開裂危險(xiǎn)、制造危險(xiǎn)(管子和焊縫)、施工危險(xiǎn)(管子環(huán)焊縫、制造焊縫、折皺彎曲、螺紋脫扣、管子或接頭破裂)、設(shè)備危險(xiǎn)(墊圈和O形圈、控制、泄壓、密封、填料失效)、第三方損壞危險(xiǎn)(第三方損壞立即失效、故意破壞、管子的舊損傷)、誤操作危險(xiǎn)、與天氣有關(guān)的危險(xiǎn)和外力危險(xiǎn)(土體位移、暴雨或洪水、寒冷天氣、雷擊)。

??? 燃?xì)夤芫W(wǎng)安全影響因素復(fù)雜，各影響因素間的相關(guān)性較強(qiáng)，部分因素對(duì)管網(wǎng)安全影響具有不確定性^[2]，建立燃?xì)夤芫W(wǎng)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系尤其是與人有關(guān)的定性指標(biāo)時(shí)，應(yīng)該充分考慮指標(biāo)的模糊性^[3、4]；相互間沒有影響或影響不大的因素劃為同一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，利于說明一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)間的相關(guān)性。本文在對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)綜合分析基礎(chǔ)上，構(gòu)建出燃?xì)夤芫W(wǎng)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，共分為4個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別為：與人有關(guān)的安全影響因素指標(biāo)(簡(jiǎn)稱人因因素)，與管道本體結(jié)構(gòu)有關(guān)的安全影響因素指標(biāo)(簡(jiǎn)稱管體因素)，與管網(wǎng)所處的內(nèi)外環(huán)境有關(guān)的安全影響因素指標(biāo)(簡(jiǎn)稱環(huán)境因素)，與管網(wǎng)維修管理有關(guān)的安全影響因素指標(biāo)^[5](簡(jiǎn)稱管理因素)。每個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)包含多個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，具體如下。

??? ① 人因因素指標(biāo)F₁

??? a. 第三方野蠻施工破壞F_1,1：主要指挖掘?qū)е滤查g破壞、打樁導(dǎo)致穿孔破壞、施工致使管道移位或劃痕導(dǎo)致滯后失效等。

??? b. 設(shè)計(jì)人員失誤F_1,2：包括設(shè)計(jì)合理性、材料選擇、安全系數(shù)設(shè)計(jì)等因設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)、資質(zhì)造成的潛在失誤。

??? c. 管道員工誤操作F_1,3：由于經(jīng)驗(yàn)不足、知識(shí)欠缺或工作壓力等造成的管道操作員工自身失誤。

??? d. 員工素質(zhì)與經(jīng)驗(yàn)F_1,4：包括職工的文化水平、獲得技術(shù)職稱的人數(shù)、安全技術(shù)的掌握程度、安全意識(shí)和安全態(tài)度等。

??? e. 公眾風(fēng)險(xiǎn)教育和認(rèn)識(shí)水平F_1,5：主要指對(duì)城市居民和施工人員的教育宣傳或培訓(xùn)、管網(wǎng)安全知識(shí)普及等。

???② 管體因素指標(biāo)F₂

???a. 管道埋深F_2,1。

???b. 管道內(nèi)腐蝕F_2,2：主要指管道內(nèi)壁與輸送燃?xì)馑s質(zhì)間相互作用造成的腐蝕。

??? c. 管材制造與焊接缺陷F_2,3：主要指管材本身破損、小裂紋或折皺彎曲，焊接時(shí)焊縫存在的缺陷或強(qiáng)度不足。

???d. 管道壁厚F_2,4。

???e. 管道施工影響F_2,5：主要指管網(wǎng)建設(shè)與維修期間的施工中可能存在的環(huán)焊縫缺陷、接頭破壞、彎頭應(yīng)力集中、外保護(hù)層破壞等。

???f. 使用年限F_2,6。

???g. 運(yùn)行壓力波動(dòng)F_2,7。

???h. 管網(wǎng)設(shè)備故障F_2,8：主要指控制泄壓設(shè)備故障、密封填料失效、0型墊片失效、管網(wǎng)廠站設(shè)備故障等。

???③ 環(huán)境因素指標(biāo)B

???a. 管道外腐蝕F_3,1：主要有土壤腐蝕、大氣腐蝕、管-地電位腐蝕、散雜電流影響等。

??? b. 管道應(yīng)力腐蝕F_3,2。

??? c. 與天氣有關(guān)因素F_3,3：主要指氣溫過低、雷擊、暴雨洪水等。

??? d. 土體移動(dòng)F_3,4。

??? e. 城市地質(zhì)災(zāi)害F_3,5：包括地震、地面沉降、砂土液化等。

??? ④ 管理因素指標(biāo)F₄

??? a. 管道維修管理F_4,1。

??? b. 安全防護(hù)應(yīng)急措施F_4,2：包括應(yīng)急預(yù)案的編制、應(yīng)急設(shè)備配置、事故管理等。

??? c. 管網(wǎng)事故報(bào)警系統(tǒng)F_4,3。

??? d. 人員巡線頻率F_4,4。

??? e. 政策法律保障F_4,5：管網(wǎng)安全規(guī)章和責(zé)任制是否健全、安全責(zé)任制是否明確、責(zé)任落實(shí)及監(jiān)督情況等。

??? 耦合是指兩個(gè)(或兩個(gè)以上)系統(tǒng)或要素間通過相互作用而彼此影響的現(xiàn)象，系統(tǒng)或要素間存在相互依賴、相互協(xié)調(diào)、相互促進(jìn)的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)關(guān)系。耦合度是描述系統(tǒng)或要素間相互影響的程度，系統(tǒng)由無序趨向有序，其關(guān)鍵在于系統(tǒng)內(nèi)部各變量之間的協(xié)同作用，它們決定著系統(tǒng)變化的特征與規(guī)律，耦合度正是反映這種協(xié)同作用的度量^[6]。

??? 燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)安全影響因素4個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)間既相互制約又相互對(duì)應(yīng)發(fā)展，它們產(chǎn)生的相互影響程度(即耦合度)反映一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)間的協(xié)調(diào)程度。人因因素的控制、管理因素的加強(qiáng)可以減少管體因素和環(huán)境因素的影響，同時(shí)又會(huì)增加額外的成本，反過來制約人因因素和管理因素的改善，通過這4個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)相互作用使燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定平衡。

???① 確定最優(yōu)指標(biāo)向量

???本文對(duì)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)采用專家打分法賦值，設(shè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)F_i,j的值為e_i,j，可得到一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的初值向量如下：

??? E_i=(e_i,1，e_i,2，…，e_i,j，…，e_i,m)^T??? (1)

式中E_i——一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的初值向量

??? e_i,j——二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)F_i,j的值

??? m——一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)包含的二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)

設(shè)e_max,i,j為二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的最優(yōu)值，則：

??? E_max,i=(e_max,i,1，e_max,i,2，…，e_max,i,j，…e_max,i,m)^T?? (2)

式中E_max,i——一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的最優(yōu)指標(biāo)向量

???e_max,i,j——二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)F_i,j的最優(yōu)值

???② 確定評(píng)判向量

以E_max,i為參考向量，E_i為被比較向量，則二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)與最優(yōu)指標(biāo)值間的關(guān)聯(lián)度計(jì)算式為：

?

式中ε_i,j——二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)F_i,j的值與其最優(yōu)指標(biāo)值間的關(guān)聯(lián)度

??? k——二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)序數(shù)，k=1，2，…，m

??? ρ——分辨系數(shù)，一般取0.5或小于0.5

??? min——取最小值函數(shù)

??? max——取最大值函數(shù)

??? 一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)判向量為：

??? P_i=(ε_i,1，ε_i,2，…，ε_i,j，…，ε_i,m)^T???(4)

式中P_i——一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)E的評(píng)判向量