【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。西氣東輸工程風險評價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、黃土濕陷、垮塌、溝壑、沙漠、戈壁、膨潤土、沖溝、破碎基巖、水網(wǎng)濕地、氣候條件等；社會環(huán)境因素包括管道沿線的人群素質、人口密度、地區(qū)經濟發(fā)達程度、對本工程的認知、認同程度等；管道工程本身的相 關因素則指首站、末站、中間壓氣站、分輸站、清管站、特殊閥室以及管道的內外腐蝕情況、工程設計的嚴密性、建設施工的嚴謹性、營運管理的科學性及對本工程的宣傳力度等方面。 2) 求取風險系數(shù) 風險系數(shù) (LIF)共 10 分，它的權重主要集中在與潛在的火災、爆炸風相對風險值 風險 系數(shù) LIF 第三方破壞 腐蝕 設計因素 操作因素 險密切相關的人口密度方面。其中 自然風險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)等引起的自然災害。 管道在常州經無錫至蘇州段人口密集，名勝風景多，為減少管道可能對名勝古跡的破壞及居民拆遷，應盡量避繞風景名勝、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，同時應加強安全措施。 1) 管道沿線的社會經濟狀況及可能存在的危害分析 (1) 新疆 寧夏段 總體來說，管道通過的新疆、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營期缺水問題，生活條件較差，交通運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條件最復雜、地質災害類型最多的地段。化學腐蝕對 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活動斷裂，管道可因第四紀活動斷層位錯而變形和斷裂；由于靠近騰格里沙漠，在西北季風作用下，孟家灣至沙坡頭一帶已嚴重沙漠化，對管溝開挖和管道維護造成困難。 —— 在庫爾勒市北段，管道位于庫爾勒市外環(huán)路和南天山之間的山前戈壁上，該段長 17km，洪水沖刷嚴重， 極易使管道裸露在外而受到碰撞，造成管線泄漏。 —— 輪南 — 二十九團場 該段長度約為 140km，地貌為塔里木盆地平原，地表鹽堿化現(xiàn)象嚴重，為鹽堿地。 (3) 洪水 西氣東輸管道穿跨越黃河、長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 過，在夏季洪水季節(jié)，山洪爆發(fā)容易對管道造成影響。 —— 膨脹性巖土 膨脹性巖土是指遇水體積膨脹、強度衰減、失水收縮并常常導致工程問題和地質災害的巖土，本工程的此類問題主要表現(xiàn)在對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、河流側向侵蝕及地下水活動均有關系，同樣對管道安全有一定威脅。 本工程靖邊 — 蒲縣間有大量的此類災害，特別是在靖邊南三圪墩灣至子長安定鎮(zhèn)間約 76km長的管道線路上，大小滑塌災害隨處可見。 (1) 本工程地質災害類型 本工程地質災害可分為以下幾種類型。主要斷裂有 3 條，它們是霍山 定遠斷裂、郯廬斷裂帶和茅山斷裂帶。 地震的發(fā)生與 活動斷層的性質及其相互組合關系有很大的相關性：在大陸內部，地震常沿著一條活動斷裂帶系列地連續(xù)發(fā)生，而且是在斷層差異運動最強烈的地段；地震常發(fā)生在幾條斷裂交匯的部位；地震有時發(fā)生在大地貌單元的連續(xù)部位；有些地震發(fā)生在活動斷裂的兩端。 60 年代我國僅能生產螺旋縫鋼管，質量低下，曾因螺旋縫焊接質量不過關而多次發(fā)生管道爆破事故。近十多年來，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、陰極保護措施不斷改進及管道日常維護和外部環(huán)境監(jiān)測等手段的加強，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)計結果中可知，在歐美和前蘇聯(lián)等國家，輸氣管道的外部干擾主要指施工機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日國務院第 313號令頒發(fā)了《石油天然氣管道保護條例》，對 1989 年的條例進行了修改和完善。 (1) 中油股份管道第三方破壞數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 表 是中國石油天然氣股份有限公司質量安全環(huán)保部提供的有關管道第三方破壞 (主要指打孔盜油 )的情況統(tǒng)計。外力影響雖然比例不高，但有逐年上升的趨勢，這一點需要引起人們的高度重視，在下面將作重點論述。這一統(tǒng)計結果與國外統(tǒng)計結果有相類似的地方，同樣表明腐蝕及施工和材料缺陷是影響管道安全運行的主要因素。 進入 90 年代后，隨著我國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。 比較結果也同時顯示，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運行時效較短 (約 20 年 )，而美國有 50%的管道運行已超過 40 年，前蘇聯(lián)的輸氣管道也進入了老齡期，有 5%的管道已超過 30 年的設計壽命， 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，預計今后前蘇聯(lián)輸氣管道事故可能會 有上升趨勢。 表 事故頻率與施工年代的關系 (事故頻率 103/km 表 給出了世界范圍內發(fā)生管道事故時，天然 氣泄漏后被點燃的統(tǒng)計數(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)達的地區(qū)，經過幾十年的發(fā)展和建設，該地區(qū)的跨國管道已將許多歐洲國家相連，形成了密集復雜的天然氣網(wǎng)絡系統(tǒng)。 本章在統(tǒng)計分析國內外同類輸氣管道事故次數(shù)和事故原因的基礎上，結合工程自身特點，對其可能存在的自然風險因素、社會風 險因素進行了分析和識別，運用管道風險評價法對全線管道進行了風險評價，使用道氏七版火災爆炸指數(shù)評價法對典型工藝站場和管線發(fā)生火災爆炸的后果進行了預測，并計算了發(fā)生火災熱輻射和爆炸沖擊波時的最大危害距離，在此基礎上分析了管道事故對環(huán)境的危害，最后提出了相應的事故防范措施、應急組織結構和應急預案，以期對西氣東輸工程建設提供參考和依據(jù)。美國能源部曾對 1970 年～ 1984 年間運行的天然氣管道事故進行統(tǒng)計分析，結果見表 。 另外，據(jù) EGIG 的報告，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營中，出現(xiàn)過各種類型的事故，表 列出的是 1981 年到 1990 年期間發(fā)生事故的統(tǒng)計結果。 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管道安全運行的危害比較大。 表 列出了 1969 年～ 1990 年四川天然氣管道事故統(tǒng)計結果。 表 川渝南北干線凈化氣輸送管道事故統(tǒng)計 (1971 年～ 1998 年 ) 事 故 原 因 事 故 次 數(shù) 71～ 80 (年 ) 81～ 90 (年 ) 91～ 98 (年 ) 合計 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 46 63 36 145 100 表 統(tǒng)計結果顯示， 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，這兩項占輸氣管道事故的 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 4758(km (5) 近幾年盜油、盜氣案件的特點分析 —— 由個人作案發(fā)展為團伙作案，并有明確分工，踏點、放哨、打孔、盜油、銷贓一條龍，配有先進的交通和通訊工具，個別甚至配有槍支； —— 盜油分子活動范圍明顯擴大：從河南濮陽一帶擴大到華北的邯鄲、黃驊、大港、靖海，東北大慶和西北長慶油田、馬惠寧線。為了保證管道的安全，必須從輸氣管道的每個環(huán)節(jié)入手，借鑒國外建設和運行的先進經驗，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，對管道的腐蝕性就越強；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，由于剪邊及成形壓造成的刻傷處殘余應力集中；焊接時造成螺旋焊縫的內焊扁焊或未焊透等缺陷處應力集中；在含硫化氫的腐蝕性介質中形成局部陽極，在輸氣的低頻脈動應力作用下，局部腐蝕逐 漸擴展成裂紋，輸氣運行中，在較低的壓力下即可產生爆管，沿焊縫將管道撕裂。 西氣東輸管道沿線環(huán)境風險因素識別 自然風險因素識別 長達 4000km 的 西氣東輸管道從 新疆輪南到上海的白鶴鎮(zhèn)，橫貫我國東西 地區(qū)，途經新疆、甘肅、寧夏、陜西、山西、河南、安徽、江蘇和上海等九個省 (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和運營的自然風險因素，它們可分為地震災害、地質災害二大類型。其中霍山 大陽斷裂帶未來 100 年內可能發(fā)生斷錯地表的 級左右地震，浮山斷裂在未來百年不能排除發(fā)生 61/2地震的可能。 表 管道在不同地震烈度場中的行為特征 地質特征 烈 度 管道及地物行為 地表現(xiàn)象 7 黃土崩塌 個別情況下裂縫，偶有塌方 潮濕疏松地方 有裂縫現(xiàn)象 8 個別情況下，地下接頭處受破 壞，道路裂縫、塌方 地表裂縫可達 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) 本工程所經區(qū)域地震烈度統(tǒng)計 根據(jù)《中國地震烈度區(qū)劃圖》 (國家地震局 1990 年版， 1:400 萬 )，本工程沿線地震烈度統(tǒng)計見表 。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，還要注意鐵礦、鋁土頁巖的地下開采及其對管道工程建設的影響。這些鹽漬土由于含有大量的 SO42或 Cl，常常會對普通硅酸鹽混凝土構筑物和鋼管產生嚴重的腐蝕作用。 管線所穿越的新疆地區(qū)，其 地質特征以戈壁地貌為主，地勢平坦開闊。 —— 南湖大戈壁腹地庫木塔沙壟 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，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)地地滑等嚴重災害；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重。界首 — 阜陽、蘇州、無錫常州地區(qū)地質災害以地面沉降為主，對管道產生一定影響； 淮南地質災害以煤礦采空塌陷為主；定遠 — 滁州沿線崗地有膨脹土分布，地質災害以土體脹縮變形為主，膨脹土對管道