【正文】 山西臨汾 至河南焦作 214km 煤礦采空區(qū)、塌陷區(qū)、 太 行山區(qū)、人口密度一般。西氣東輸工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)管道分段匯總詳見表 。其中自然環(huán)境因素包括地震烈度、土壤性質(zhì)、黃土濕陷、垮塌、溝壑、沙漠、戈壁、膨潤(rùn)土、沖溝、破碎基巖、水網(wǎng)濕地、氣候條件等；社會(huì)環(huán)境因素包括管道沿線的人群素質(zhì)、人口密度、地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度、對(duì)本工程的認(rèn)知、認(rèn)同程度等；管道工程本身的相 關(guān)因素則指首站、末站、中間壓氣站、分輸站、清管站、特殊閥室以及管道的內(nèi)外腐蝕情況、工程設(shè)計(jì)的嚴(yán)密性、建設(shè)施工的嚴(yán)謹(jǐn)性、營(yíng)運(yùn)管理的科學(xué)性及對(duì)本工程的宣傳力度等方面。 2) 求取風(fēng)險(xiǎn)系數(shù) 風(fēng)險(xiǎn)系數(shù) (LIF)共 10 分，它的權(quán)重主要集中在與潛在的火災(zāi)、爆炸風(fēng)相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值 風(fēng)險(xiǎn) 系數(shù) LIF 第三方破壞 腐蝕 設(shè)計(jì)因素 操作因素 險(xiǎn)密切相關(guān)的人口密度方面。其中 自然風(fēng)險(xiǎn)因素主要考慮黃土黃土濕陷區(qū)、黃土沖溝地帶、黃土坍塌區(qū)及黃土塬、梁、峁區(qū)等引起的自然災(zāi)害。 管道在常州經(jīng)無(wú)錫至蘇州段人口密集，名勝風(fēng)景多，為減少管道可能對(duì)名勝古跡的破壞及居民拆遷，應(yīng)盡量避繞風(fēng)景名勝、城市規(guī)劃區(qū)及村鎮(zhèn)，可多采用定向鉆穿越的方式，減少拆遷量。例如中滄線自 1998年發(fā)生第一起打孔盜氣案件，截止到現(xiàn)在已發(fā)生 14 起。蒲縣縣城占據(jù)了河谷階地，管道需繞避城區(qū)，有一定拆遷工作量，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)安全措施。 1) 管道沿線的社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況及可能存在的危害分析 (1) 新疆 寧夏段 總體來(lái)說(shuō)，管道通過(guò)的新疆、甘肅、寧夏地區(qū)，人煙稀少，主要的危害因素在于施工期和運(yùn)營(yíng)期缺水問題，生活條件較差，交通運(yùn)輸不便使得檢維修工作困難。管道沿線馬蘭黃土的厚度 5m～ 10m，具有弱 — 中等非自重濕陷性。本段是管道沿線地質(zhì)條件最復(fù)雜、地質(zhì)災(zāi)害類型最多的地段?；瘜W(xué)腐蝕對(duì) 穿越河谷的管道存在較大的危害。 —— 孟家灣 (中衛(wèi)沙坡頭 )— 中寧古城子 (70km) 本段分布有兩條第四紀(jì)活動(dòng)斷裂，管道可因第四紀(jì)活動(dòng)斷層位錯(cuò)而變形和斷裂；由于靠近騰格里沙漠，在西北季風(fēng)作用下，孟家灣至沙坡頭一帶已嚴(yán)重沙漠化，對(duì)管溝開挖和管道維護(hù)造成困難。 —— 在庫(kù)爾勒市北段，管道位于庫(kù)爾勒市外環(huán)路和南天山之間的山前戈壁上，該段長(zhǎng) 17km，洪水沖刷嚴(yán)重， 極易使管道裸露在外而受到碰撞，造成管線泄漏。 —— 輪南 — 二十九團(tuán)場(chǎng) 該段長(zhǎng)度約為 140km，地貌為塔里木盆地平原，地表鹽堿化現(xiàn)象嚴(yán)重，為鹽堿地。 (3) 洪水 西氣東輸管道穿跨越黃河、長(zhǎng)江等大型河流及其它數(shù)條中、小河流 ,并從江南水網(wǎng)地區(qū)經(jīng) 過(guò)，在夏季洪水季節(jié)，山洪爆發(fā)容易對(duì)管道造成影響。 —— 膨脹性巖土 膨脹性巖土是指遇水體積膨脹、強(qiáng)度衰減、失水收縮并常常導(dǎo)致工程問題和地質(zhì)災(zāi)害的巖土，本工程的此類問題主要表現(xiàn)在對(duì)邊坡的影響和管道填埋后的沖刷等方面。本工程在陜西 、山西段有 24處典型崩塌，與修路、河流側(cè)向侵蝕及地下水活動(dòng)均有關(guān)系，同樣對(duì)管道安全有一定威脅。 本工程靖邊 — 蒲縣間有大量的此類災(zāi)害，特別是在靖邊南三圪墩灣至子長(zhǎng)安定鎮(zhèn)間約 76km長(zhǎng)的管道線路上，大小滑塌災(zāi)害隨處可見。 (1) 本工程地質(zhì)災(zāi)害類型 本工程地質(zhì)災(zāi)害可分為以下幾種類型。主要斷裂有 3 條，它們是霍山 定遠(yuǎn)斷裂、郯廬斷裂帶和茅山斷裂帶。 地震的發(fā)生與 活動(dòng)斷層的性質(zhì)及其相互組合關(guān)系有很大的相關(guān)性：在大陸內(nèi)部，地震常沿著一條活動(dòng)斷裂帶系列地連續(xù)發(fā)生，而且是在斷層差異運(yùn)動(dòng)最強(qiáng)烈的地段；地震常發(fā)生在幾條斷裂交匯的部位；地震有時(shí)發(fā)生在大地貌單元的連續(xù)部位；有些地震發(fā)生在活動(dòng)斷裂的兩端。 60 年代我國(guó)僅能生產(chǎn)螺旋縫鋼管，質(zhì)量低下，曾因螺旋縫焊接質(zhì)量不過(guò)關(guān)而多次發(fā)生管道爆破事故。近十多年來(lái)，隨著防腐材料研究的不斷發(fā)展，性能優(yōu)良的防腐層 (如環(huán)氧粉末、聚乙烯包覆、三層 PE)大量使用、陰極保護(hù)措施不斷改進(jìn)及管道日常維護(hù)和外部環(huán)境監(jiān)測(cè)等手段的加強(qiáng)，管道的防腐狀況得到了有效的改善，此類事故也在減少。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果中可知，在歐美和前蘇聯(lián)等國(guó)家，輸氣管道的外部干擾主要指施工機(jī)械或大型工具將管道意外刺傷或地震、洪水等自然外力引起的管道損傷。 2020年 8月 2日國(guó)務(wù)院第 313號(hào)令頒發(fā)了《石油天然氣管道保護(hù)條例》，對(duì) 1989 年的條例進(jìn)行了修改和完善。 (1) 中油股份管道第三方破壞數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 表 是中國(guó)石油天然氣股份有限公司質(zhì)量安全環(huán)保部提供的有關(guān)管道第三方破壞 (主要指打孔盜油 )的情況統(tǒng)計(jì)。外力影響雖然比例不高，但有逐年上升的趨勢(shì)，這一點(diǎn)需要引起人們的高度重視，在下面將作重點(diǎn)論述。這一統(tǒng)計(jì)結(jié)果與國(guó)外統(tǒng)計(jì)結(jié)果有相類似的地方，同樣表明腐蝕及施工和材料缺陷是影響管道安全運(yùn)行的主要因素。 進(jìn)入 90 年代后，隨著我國(guó)其它氣田的勘探開發(fā)，在西部地區(qū)先后建成了幾條有代表性的輸氣管道，如陜甘寧氣田至北京 (陜京線 )、靖邊至銀川、靖邊至西安的輸氣管道，鄯善到烏魯木齊石化總廠的輸氣管道及正建的澀北 西寧 蘭州輸氣管道。 比較結(jié)果也同時(shí)顯示，在每年的管道事故中，腐蝕造成的事故比例也比較大。但值得注意的是歐洲管道相對(duì)運(yùn)行時(shí)效較短 (約 20 年 )，而美國(guó)有 50%的管道運(yùn)行已超過(guò) 40 年，前蘇聯(lián)的輸氣管道也進(jìn)入了老齡期，有 5%的管道已超過(guò) 30 年的設(shè)計(jì)壽命， 20%的管道已使用了 20 年～ 30 年， 38%的管道已使用了 10 年～ 20 年，只有 27%的管道少于 10 年，預(yù)計(jì)今后前蘇聯(lián)輸氣管道事故可能會(huì) 有上升趨勢(shì)。 表 事故頻率與施工年代的關(guān)系 (事故頻率 103/km 表 給出了世界范圍內(nèi)發(fā)生管道事故時(shí)，天然 氣泄漏后被點(diǎn)燃的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。 a) 事故原因 針孔 /裂紋 穿孔 斷裂 外部影響 施工缺陷和材料缺陷 腐蝕 / 地層位移 現(xiàn)場(chǎng)開口 / 其它 由表 可以看出，首位事故原因 —— 外部干擾事故主要導(dǎo)致穿孔泄漏，第二位事故原因 —— 施工 和材料缺陷的泄漏類型以斷裂居多，而第三位事故原因 —— 腐蝕通常導(dǎo)致穿孔和 針孔 /裂紋，很少引起斷裂；由于地層位移而造成的故障通常是由于受到非常大的力而形成的穿孔或斷裂；在有隱患的管道上進(jìn)行帶壓開孔造成的事故類型是 穿孔和 針孔 /裂紋，沒有造成過(guò)斷裂；由其它原因造成的事故主要是針孔、裂紋類事故。 3) 歐洲輸氣管道事故和原因分析 歐洲是天然氣工業(yè)發(fā)展較早、也是十分發(fā)達(dá)的地區(qū)，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展和建設(shè)，該地區(qū)的跨國(guó)管道已將許多歐洲國(guó)家相連，形成了密集復(fù)雜的天然氣網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 本章在統(tǒng)計(jì)分析國(guó)內(nèi)外同類輸氣管道事故次數(shù)和事故原因的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程自身特點(diǎn)，對(duì)其可能存在的自然風(fēng)險(xiǎn)因素、社會(huì)風(fēng) 險(xiǎn)因素進(jìn)行了分析和識(shí)別，運(yùn)用管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法對(duì)全線管道進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，使用道氏七版火災(zāi)爆炸指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)典型工藝站場(chǎng)和管線發(fā)生火災(zāi)爆炸的后果進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并計(jì)算了發(fā)生火災(zāi)熱輻射和爆炸沖擊波時(shí)的最大危害距離，在此基礎(chǔ)上分析了管道事故對(duì)環(huán)境的危害，最后提出了相應(yīng)的事故防范措施、應(yīng)急組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)急預(yù)案，以期對(duì)西氣東輸工程建設(shè)提供參考和依據(jù)。美國(guó)能源部曾對(duì) 1970 年～ 1984 年間運(yùn)行的天然氣管道事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表 。 另外，據(jù) EGIG 的報(bào)告，管道事故按泄漏尺寸可分為三類： 針孔 /裂紋：損壞處的直徑≤ 20mm； 穿孔：損壞處的直徑 20mm，但小于管道的半徑； 斷裂：損壞處的直徑 管道的半徑 。 前蘇聯(lián)輸氣管道在幾十年的運(yùn)營(yíng)中，出現(xiàn)過(guò)各種類型的事故，表 列出的是 1981 年到 1990 年期間發(fā)生事故的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。 a) 管道壁厚 (mm) 針孔 /裂紋 穿孔 斷裂 ≤ 5 5～ 10 10～ 15 ／ 表 管徑與不同泄漏類型的關(guān)系 (事故頻率 103/km下表是將這些因素作了糾正后得出的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。前蘇聯(lián)外部影響造成的事故占總數(shù)的 %，排在腐蝕原因之后，是第二位事故原因。由此可見，材料失效和施工缺陷對(duì)管道安全運(yùn)行的危害比較大。 表 列出了 1969 年～ 1990 年四川天然氣管道事故統(tǒng)計(jì)結(jié)果。 表 川渝南北干線凈化氣輸送管道事故統(tǒng)計(jì) (1971 年～ 1998 年 ) 事 故 原 因 事 故 次 數(shù) 71～ 80 (年 ) 81～ 90 (年 ) 91～ 98 (年 ) 合計(jì) 百分比 (%) 局部腐蝕 12 37 16 65 管材及施工缺陷 32 19 12 63 外部影響 1 2 7 10 不良環(huán)境影響 1 3 1 5 其它 0 2 0 2 合計(jì) 46 63 36 145 100 表 統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示， 在 1971 年～ 1998 年間， 川渝南北干線凈化氣輸送管道中 ,因腐蝕引起的管道事故均居各類事故之首 ,共發(fā)生了 65 起，占全部事故的 %；其次是材料失效及施工缺陷，次數(shù)與腐蝕事故相當(dāng)，這兩項(xiàng)占輸氣管道事故的 80%左右； 由外部影響和不良環(huán)境 影響而導(dǎo)致的事故各有 10 次和 5 次，分占事故總數(shù)的 %和 %， 位居第三、四位。 a) 陜京線 853 1 靖西線 1 靖銀線 320 0 / 合計(jì) 4758(km (5) 近幾年盜油、盜氣案件的特點(diǎn)分析 —— 由個(gè)人作案發(fā)展為團(tuán)伙作案，并有明確分工，踏點(diǎn)、放哨、打孔、盜油、銷贓一條龍，配有先進(jìn)的交通和通訊工具，個(gè)別甚至配有槍支； —— 盜油分子活動(dòng)范圍明顯擴(kuò)大：從河南濮陽(yáng)一帶擴(kuò)大到華北的邯鄲、黃驊、大港、靖海，東北大慶和西北長(zhǎng)慶油田、馬惠寧線。為了保證管道的安全，必須從輸氣管道的每個(gè)環(huán)節(jié)入手，借鑒國(guó)外建設(shè)和運(yùn)行的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，杜絕事故隱患，防范事故發(fā)生。 造成外腐蝕的主要原因是土壤鹽堿腐蝕，土壤顆粒大小、含水量、含鹽量都影響土壤電阻率，土壤電阻率越低，對(duì)管道的腐蝕性就越強(qiáng)；造成外腐蝕的另一原因是施工不良和深根植物破壞了管道的外防腐材料所致。如螺旋焊縫鋼管制管時(shí)，由于剪邊及成形壓造成的刻傷處殘余應(yīng)力集中；焊接時(shí)造成螺旋焊縫的內(nèi)焊扁焊或未焊透等缺陷處應(yīng)力集中；在含硫化氫的腐蝕性介質(zhì)中形成局部陽(yáng)極，在輸氣的低頻脈動(dòng)應(yīng)力作用下，局部腐蝕逐 漸擴(kuò)展成裂紋，輸氣運(yùn)行中，在較低的壓力下即可產(chǎn)生爆管，沿焊縫將管道撕裂。 西氣東輸管道沿線環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別 自然風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別 長(zhǎng)達(dá) 4000km 的 西氣東輸管道從 新疆輪南到上海的白鶴鎮(zhèn)，橫貫我國(guó)東西 地區(qū)，途經(jīng)新疆、甘肅、寧夏、陜西、山西、河南、安徽、江蘇和上海等九個(gè)省 (區(qū) )市， 從戈壁荒漠、黃土高原到江南水鄉(xiāng)，氣候類型各異，地形地貌不同，管道沿線存在著各種危及管道施工建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的自然風(fēng)險(xiǎn)因素，它們可分為地震災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害二大類型。其中霍山 大陽(yáng)斷裂帶未來(lái) 100 年內(nèi)可能發(fā)生斷錯(cuò)地表的 級(jí)左右地震，浮山斷裂在未來(lái)百年不能排除發(fā)生 61/2地震的可能。 表 管道在不同地震烈度場(chǎng)中的行為特征 地質(zhì)特征 烈 度 管道及地物行為 地表現(xiàn)象 7 黃土崩塌 個(gè)別情況下裂縫，偶有塌方 潮濕疏松地方 有裂縫現(xiàn)象 8 個(gè)別情況下，地下接頭處受破 壞，道路裂縫、塌方 地表裂縫可達(dá) 10cm 以上，有泥沙冒出，水位較高的地方、地形破碎的地方滑坡、崩塌普遍 9 道路有裂縫，有些地方地下管 道遭破壞 很多滑坡、山崩 10 鐵道局部彎曲，地下管道破裂 滑坡、山崩普遍 11 管道完全不能使用 地表巨大破壞 (3) 本工程所經(jīng)區(qū)域地震烈度統(tǒng)計(jì) 根據(jù)《中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖》 (國(guó)家地震局 1990 年版， 1:400 萬(wàn) )，本工程沿線地震烈度統(tǒng)計(jì)見表 。它的發(fā)育程度受黃土顆粒組成的控制，發(fā)育形成具有明顯的地域性，造成了嚴(yán)重的危害后果。隰縣東南棗莊河谷間小溪也形成了明顯的坍岸破壞。 蒲縣至澤州沿線不僅煤炭資源豐富，還有豐富的鐵礦和高嶺土資源，因此在注意煤礦采空區(qū)地面塌陷的同時(shí)，還要注意鐵礦、鋁土頁(yè)巖的地下開采及其對(duì)管道工程建設(shè)的影響。這些鹽漬土由于含有大量的 SO42或 Cl，常常會(huì)對(duì)普通硅酸鹽混凝土構(gòu)筑物和鋼管產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕作用。 管線所穿越的新疆地區(qū)，其 地質(zhì)特征以戈壁地貌為主，地勢(shì)平坦開闊。 —— 南湖大戈壁腹地庫(kù)木塔沙壟 該沙壟呈南北向分布，高差 30m～ 40m，影響寬度 11km。 —— 土門子 — 孟家灣 (165km) 此段管道基本沿武威至中衛(wèi)的省際公路鋪設(shè)，在地理位置上處于騰格里沙漠南緣系列山系 (毛毛山、橫山、秦家大山、長(zhǎng)嶺山、香山等 )的山前洪積扇和山前基巖殘丘。 在本段西部分布著數(shù)條暴雨泥石流溝以及黃河支流的紅柳河、苦水河等。 (3) 靖邊 — 鄭州段 線路長(zhǎng)約 652km。 由于本段臨汾盆地及周邊地震烈度高，地震可能誘發(fā)地地滑等嚴(yán)重災(zāi)害；地下開采引起的地面變形破壞問題十分突出；崩塌、黃土濕陷和滲透變形破壞問題也很嚴(yán)重。界首 — 阜陽(yáng)、蘇州、無(wú)錫常州地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害以地面沉降為主，對(duì)管道產(chǎn)生一定影響； 淮南地質(zhì)災(zāi)害以煤礦采空塌陷為主；定遠(yuǎn) — 滁州沿線崗地有膨脹土分布，地質(zhì)災(zāi)害以土體脹縮變形為主，膨脹土對(duì)管道