? ??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(diǎn)燃會(huì)形成射流火焰，射流火焰會(huì)對(duì)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(jì)算以及熱流對(duì)設(shè)備及人的危害程度評(píng)價(jià)，可參見(jiàn)文獻(xiàn)[1、5、7、8、10]。射流火災(zāi)對(duì)人的傷害與熱輻射強(qiáng)度和遭受輻射的時(shí)間有關(guān)，因此在危害評(píng)估時(shí)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(jué)到危險(xiǎn)而逃離或被疏散，因而火源附近的人口密度會(huì)降低的情況。
? ??⑤ 爆炸后果分析
? ??爆炸的后果評(píng)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(diǎn)火源時(shí)會(huì)發(fā)生密閉空間爆炸。實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)均表明，天然氣完全密閉空間內(nèi)的爆燃?jí)毫σ话銥?span>0.7～0.8MPa[11]，長(zhǎng)條形密閉空間內(nèi)(如地溝)爆燃轉(zhuǎn)爆轟時(shí)，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(jì)算方法可參見(jiàn)文獻(xiàn)[11]。開(kāi)敞空間存在大量燃?xì)馇页霈F(xiàn)點(diǎn)火源時(shí)，可能會(huì)發(fā)生氣云爆炸。對(duì)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(jì)算可參見(jiàn)文獻(xiàn)[8、10、11]。爆炸在瞬間完成，因此爆炸發(fā)生時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)的受害人員沒(méi)有時(shí)間逃離，但后果評(píng)估時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮在天然氣泄漏之后和爆炸之前的時(shí)間內(nèi)，人們逃離或者被疏散而使得現(xiàn)場(chǎng)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(huì)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(dòng)而未及時(shí)逃離，則會(huì)發(fā)生缺氧窒息傷亡事故。窒息的簡(jiǎn)單評(píng)估可參見(jiàn)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(huì)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(jià)值計(jì)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(xiǎn)評(píng)價(jià)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(shí)，可按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《企業(yè)職工傷亡事故經(jīng)濟(jì)損失統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 6441—86)進(jìn)行。
4 風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)
一段管道系統(tǒng)的總風(fēng)險(xiǎn)值為：
?
式中R——某段管道系統(tǒng)的總風(fēng)險(xiǎn)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(shù)分析并結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)及專家估計(jì)，測(cè)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(kāi)裂泄漏的頻率以及各后續(xù)事件的概率見(jiàn)表2，經(jīng)計(jì)算得到各后果事件的頻率見(jiàn)表2。該管道周圍的人口密度平均為0.05人/m2，財(cái)產(chǎn)價(jià)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(kāi)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(cè)見(jiàn)表3。
表2 案例中各事件的頻率或概率
?
初因事件 | 立即點(diǎn)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(kāi)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(cè)
?
后果代碼 | 人員傷亡 | 財(cái)物損毀面積/m2 | 管道修復(fù)費(fèi)用/元 | 漏氣損失/m3 |
C1 | 無(wú) | 1 | 1500 | 1200 |
C2 | 1人重傷
1人輕傷 | 30 | 1500 |
C3 | 無(wú) | 無(wú) | 1500 |
C4 | 無(wú) | 無(wú) | 1500 |
C5 | 無(wú) | 14 | 1500 | 2000 |
C6 | 1人重傷
1人輕傷 | 30 | 1500 |
C7 | 無(wú) | 無(wú) | 1500 |
C8 | 無(wú) | 無(wú) | 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(wú) | 無(wú) | 3000 |
C12 | 2人死亡
6人重傷
10人輕傷 | 200 | 3000 |
C13 | 無(wú) | 無(wú) | 3000 |
注：財(cái)物損毀面積是指后果事件損毀財(cái)物的建筑面積范圍，假設(shè)該面積范圍內(nèi)的財(cái)物價(jià)值全部損失，而該范圍之外的財(cái)物無(wú)任何損失。 |
??? 將表3中每個(gè)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(jì)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(xiǎn))，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(xiǎn)值。經(jīng)計(jì)算，該管段的風(fēng)險(xiǎn)值為3074元/(km·a)。
6 結(jié)論及建議
??? 本文提出的風(fēng)險(xiǎn)定量分析方法的基本思路符合國(guó)際上通用的風(fēng)險(xiǎn)定量分析的基本程序。事件樹(shù)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(shù)分析能分析初因事件和后續(xù)事件的原因和概率。在實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，由于目前我國(guó)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(duì)兩個(gè)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(guó)范圍內(nèi)的天然氣管道事故數(shù)據(jù)，各個(gè)城市天然氣管道基本信息數(shù)據(jù)(GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的完善)。該方法適合某一管段的風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)值存在很大的差別。城市燃?xì)夤芫W(wǎng)總長(zhǎng)度很大，手工計(jì)算整個(gè)管網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)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(dòng)計(jì)算，則可大大簡(jiǎn)化風(fēng)險(xiǎn)分析過(guò)程。
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