深圳燃气埋地管网的安全评估

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1、深圳燃气埋地管网的安全评估1安全评估是燃气管网安全管理基础　　对于燃气管网的运行管理，发达国家采用综合管理体制，保证了在役管道运行的安全可靠。其核心内容就是“跟踪检测——安全评估——计划性修复”。即依据管道历史、周边环境和管道安全的要求等综合信息，制定适当的检测方案；然后依据检测方案，周期性地对管道实施检测，建立起管道状况信息数据库，并据此建立科学的统计模型，评估预测管道的风险系数；最后是按照风险系数值的等级，确定管道运行方案和大修计划，从而在有效预防各种事故发生的前提下降低运营成本。　　就管网安全而言，深圳目前燃气管网泄漏发生的频率仍少于内地其他城市。究其原因，主要是管网运行时间较短，管

2、网运行压力较低。但放眼未来，前景并不容乐观；随着管网运行时间的延长，管网长度的迅速增加，天然气置换将导致管网运行压力大幅度提高，各个时期管网施工时遗留下来的质量缺陷正逐渐显现出来。我们除进一步加大巡查力度外，决定立即开展在役燃气埋地管网的安全评估研究。为此，集团公司成立了“地下管网安全评估工作领导小组”，研究工作自2001年起动，2002年被列人国家建设部科研项目计划并取得实质进展，此后在2003年初通过阶段成果审定的基础上进行了200km管网实际检验和修正，现已达到生产实用需求，整个项目计划2004年底投入试运行。　　通过安全评估，可以达到如下目标：　　(1)目前的埋地管网管理侧重于泄漏

3、发生后的补救，稍有疏忽就会发生恶性事故。通过安全评估，可以实现事故防范从被动抢险到主动预防的转变，将泄漏隐患消灭在事故发生前，提高科学管理水平。　　(2)现有巡检管理模式将人力物力平均分配。通过安全评估可实现按照不同管段的安全级别采取不同力度的管理模式，把有限的人力物力用在实际需要上。　　(3)通过安全评估，可以均衡地安排在役燃气管网中严重腐蚀管段的年度大修计划，避免部分年份大批管段要同时大修，对正常生产造成冲击，部分年份大修力量又闲置，造成人力、物力浪费。　　(4)对达到设计使用年限的管段，通过安全评估确定管线的实际剩余寿命，采用合理的措施延长使用期，尽量减少不必要的更换。　　2安全评估

4、基本内容　　按照安全工程学一般原理，燃气管网安全状况取决于管道运行的风险系数，即事故发生可能性与事故后果严重性这两部分的量化指标的乘积。　　对于在役燃气管道，事故后果严重性是相对恒定的。要使管网保持较高的安全级别，只有降低事故发生的可能性。由图1可知，事故可能性取决于引发因素和控制投入两方面。前者是客观存在的，不依我们的意志为转移，但控制投入是我们能够掌握的。理论上讲，无限加大控制投入，就可以使事故可能性趋近于零，即管网达到绝对的安全。但在实际操作中，无限的投入不仅不可能，也是不必要的。如何用最少的投入使管网运行风险系数控制在可接受范围内，正是安全评估工作的目的。　　2．1事故可能性的测算

5、　　2．1．1数据的采集与分析　　针对埋地燃气管网历史数据匮乏的实际情况，我们确定以管网现状调查数据为主，竣工和运行历史记录为辅的方针。考虑到影响管网安全的直接和间接参数多达四十余个，全部测取要很长时间和巨大投资，且各参数表达的信息存在大量重复，会使模型维数无谓加大，我们根据城镇燃气管道的具体情况，通过聚类分析和主成分分析，进行降维预处理。先对各个可能的影响参数进行聚类，从每类中选出一个特征因素，再通过对特征因素的主成分分析，确保不会遗漏主要因素，从而在保证模型可靠完整的前提下，大大加快了研究进度和降低了数学模型的维数。　2．1．2腐蚀泄漏事故的测算　　影响管道腐蚀穿孔导致泄漏的因素包括：

6、管材品质、设计壁厚、非直管数量、地基沉降情况、是否具有阳极、管网的埋地时期、运行年限、首次泄漏年限、土壤腐蚀强度、地下水位、剩余壁厚、防腐层品种、防腐层破损点密度、防腐层老化程度以及管道防腐层的面电阻、管地电位等，通过聚类和主成分分析，最终选定8个主要影响因素。　　鉴于各影响因素对腐蚀预期贡献有许多是非线性的，我们选用神经网络模型并结合遗传算法进行调优，确定各影响因素对腐蚀预期的贡献。神经网络模型模拟人脑结构和功能，具有非线性映射作用和适应自学习、自更新知识的特点。遗传算法则是基于遗传机理的随机搜索算法。对于多元线性或非线性回归分析难以解决的问题，应用神经网络往往可以得到满意的结果。遗传算

7、法则可以辅助建立具有优化结构的神经网络，使模型加速收敛而提高逼近精度。通过大量开挖验证和调整，模型与实际现状的吻合度已达90％以上。　　研究过程中，我们在腐蚀预期综合评估、土壤腐蚀性分级、细菌腐蚀判定、防腐层电阻率测定方面等都取得了创新性突破。　　2．1．3第三方损坏、设计及操作失误的测算　　影响第三方损坏导致管网泄漏的因素包括：地面道路交通、地面建筑、周边建设历史、人口情况、周边地下构筑物、第三方地下市政设施、燃气管道