? ??④ 射流火災后果分析
? ??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。這里只分析射流火焰造成的一次火災，不包括射流火焰引起的易燃易爆物品起火、爆炸等二次災害。射流火焰熱輻射強度的計算以及熱流對設備及人的危害程度評價，可參見文獻[1、5、7、8、10]。射流火災對人的傷害與熱輻射強度和遭受輻射的時間有關，因此在危害評估時應考慮射流火災發(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則。密閉空間的燃氣濃度積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)爆燃轉爆轟時，壓力最大可達2MPa。半密閉空間爆炸升壓與其泄壓面積有關，計算方法可參見文獻[11]。開敞空間存在大量燃氣且出現(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致氣云爆炸，氣云爆炸的超壓計算可參見文獻[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，但后果評估時應當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[1]。
? ??⑦ 氣損分析
? ??只要天然氣泄漏，即使不發(fā)生火災爆炸事件，也會因燃氣漏損而導致供銷差增大，供銷差是決定天然氣企業(yè)經(jīng)濟效益的重要因素之一，因此有必要將燃氣漏損的價值計算為直接經(jīng)濟損失。
? ??⑧ 后果嚴重程度的表達
? ??每種后果的嚴重程度描述不同，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)濟損失或者其他指標描述，則有利于后果的比較和風險評價結果的表達。在用經(jīng)濟損失指標統(tǒng)一描述各種后果時，可按照國家標準《企業(yè)職工傷亡事故經(jīng)濟損失統(tǒng)計標準》(GB 6441—86)進行。
4 風險估計
一段管道系統(tǒng)的總風險值為：
?
式中R——某段管道系統(tǒng)的總風險值
P(Ci)——后果Ci發(fā)生的概率(或頻率)
C(Ci)一后果Ci的后果嚴重程度
P(Ci)和C(Ci)的單位根據(jù)具體的表達方式而定，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。假設人員死亡能經(jīng)濟損失為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費用為1500元/次，開裂泄漏平均修復費用為3000元/次。
? ??估算本案例中每種后果事件發(fā)生所導致的損失預測見表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 | 燃氣被引爆 | 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)生所導致的損失預測
?
后果代碼 | 人員傷亡 | 財物損毀面積/m2 | 管道修復費用/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的經(jīng)濟損失，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)濟損失數(shù)學期望(即該后果事件的風險)，最后將所有后果經(jīng)濟損失數(shù)學期望累加，便得到了該管段的風險值。經(jīng)計算，該管段的風險值為3074元/(km·a)。
6 結論及建議
??? 本文提出的風險定量分析方法的基本思路符合國際上通用的風險定量分析的基本程序。事件樹分析推導了燃氣管道失效可能導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。在實施風險評估時，由于目前我國有關管道失效及事故的基礎數(shù)據(jù)嚴重缺乏，今后還需對兩個方面的基礎數(shù)據(jù)進行收集、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險分析，而城市燃氣管網(wǎng)本身參數(shù)、所處的環(huán)境特征都非常復雜，不同地域的管段風險值存在很大的差別。城市燃氣管網(wǎng)總長度很大，手工計算整個管網(wǎng)的風險非常繁瑣。因此，若將該方法結合到管網(wǎng)GIS中，利用GIS中的已有數(shù)據(jù)，編制程序，自動計算，則可大大簡化風險分析過程。
參考文獻：
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