城市天然气管道半定量风险评估方法研究

以实现天然气管道风险评估资源的合理分配，确定天然气管道定量风险评估的重点为目标，改进燃气管道风险评估方法的肯特模型，探求城市天然气管道的半定量风险评估方法；分析了城市埋地天然气管道失效可能性与失效后果的影响因子，并研究其评分标准；分别给出了城市天然气管道失效可能性与失效后果的等级划分标准，并运用半定量风险矩阵进行燃气管道单元的风险初步排序，以确定高风险管道单元；对城市天然气管道进行半定量风险评估，可为识别管道沿线高风险后果区域、风险动态排序、风险预警及制定事故应急预案等提供科学依据和方法指导，具有重要的工程应用价值。     

基于风险的城市埋地燃气管道安全评价模型及应用

城市埋地燃气管道一旦失效会产生泄漏,甚至引发火灾爆炸等事故,造成人员伤亡和财产损失等严重后果,影响社会稳定,因此其安全运行十分重要。由于城市地下环境的复杂性,使得埋地燃气管道失效的因素多种多样,且具有模糊性;由于城市地面状况各异,所以构成失效后果的因素也具有不确定性。文章以某市在役燃气管道为例,使用模糊数学语言表达了埋地燃气管道的失效可能性和失效后果,采用模糊综合评价模型对燃气管道的失效可能性和失效后果进行了评价,并以美国石油协会(API)风险矩阵表征了埋地燃气管道的风险等级,得到不同管道单元的风险级别和管道单元数,根据不同的风险等级采取不同的策略或措施,完善管道的完整性管理,降低管道的使用风险,确保城市燃气管网的正常安全运行。     

Dynamic probability assessment of urban natural gas pipeline accidents considering integrated external activities

Urban gas pipelines usually have high structural vulnerability due to long service time. The locations across urban areas with high population density make the gas pipelines easily exposed to external activities. Recently, urban pipelines may also have been the target of terrorist attacks. Nevertheless, the intentional damage, i.e. terrorist attack, was seldom considered in previous risk analysis of urban gas pipelines. This work presents a dynamic risk analysis of external activities to urban gas pipelines, which integrates unintentional and intentional damage to pipelines in a unified framework. A Bayesian network mapping from the Bow-tie model is used to represent the evolution process of pipeline accidents initiating from intentional and unintentional hazards. The probabilities of basic events and safety barriers are estimated by adopting the Fuzzy set theory and hierarchical Bayesian analysis (HBA). The developed model enables assessment of the dynamic probabilities of consequences and identifies the most credible contributing factors to the risk, given observed evidence. It also captures both data and model uncertainties. Eventually, an industrial case is presented to illustrate the applicability and effectiveness of the developed methodology. It is observed that the proposed methodology helps to more accurately conduct risk assessment and management of urban natural gas pipelines.     

城镇燃气管道动火作业安全评价

针对城镇燃气管道动火作业的高危险性,为保障生命财产安全,提出一种基于未确知测度的安全评价方法。首先,从动火施工作业的前、中、后3个阶段对整个作业过程进行安全分析,并基于作业的前阶段建立安全评价体系。然后,引入未确知测度模型,将因素的量化值与测度函数结合得出测度评价矩阵,采用变异系数法处理评价矩阵,确定各危害因素的客观权重。最后,根据测度评价矩阵与因素权重得出动火作业的安全等级,并对危害因素进行排序。实例结果表明:应用该方法能有效地确定出城镇燃气管道动火作业的安全等级,对于不安全的施工作业,可根据排序确定高危险因素,并采取措施降低其危险性,提高整个动火作业过程的安全性。     

城镇燃气管道第三方施工损伤风险评价方法研究

针对第三方施工对城镇燃气管道的不利影响,提出一种半定量风险评价方法。首先,基于“人—机—环境—管理”系统确定失效因素,利用G2赋权法对因素赋权,并引入物元模型分析失效可能性;然后,建立喷射火焰、闪火和蒸气云爆炸的数学模型计算管道泄漏的伤害面积,确定失效后果等级;最后,根据API 581中的风险矩阵得出燃气管道第三方施工破坏风险等级。实例分析表明,该方法兼具定性评价与定量评价的优点,能更加准确有效地进行风险分析,确定风险等级。     

陕京二线输气管道风险预评价

采用EST法对建设中的陕京二线输气管道进行了风险评价,得到了管道的高风险区段.通过对评价结果的分析,得出了造成各管段风险值较高的原因,并提出了相应控制措施.     

基于贝叶斯网络的城市地下燃气管网动态风险分析

为研究城市燃气管网风险的动态性,针对传统风险分析方法的局限性,提出基于贝叶斯网络的燃气管网动态风险分析方法。构建燃气管网失效蝴蝶结模型并将其转化为贝叶斯网络模型;在事故发生状态下更新事件失效概率,识别出关键因素;根据异常事件数据和贝叶斯理论,对基本事件失效概率进行实时动态改变;随之更新管网失效及各后果发生的概率,从而实现管网的动态风险分析。研究结果表明:该方法克服了传统风险分析方法的不足,可动态反映燃气管网失效和事故后果发生概率随时间变化的特征,能够为城市地下燃气管网的风险分析与事故预防提供参考。     

城市埋地天然气管道系统脆弱性评估指标研究

脆弱性作为安全领域研究的新兴名词,用来表示系统承受外界扰动的敏感性和易损性以及面对灾害后果的承受力和应对能力,是联系灾害与风险研究的重要桥梁,是系统安全状况的重要综合指标。文章在引用以及重新界定＂脆弱性＂概念的基础上,将其引入城市天然气管道系统的安全研究,结合城市天然气管道系统的灾害事故特点,分析影响城市埋地天然气管道系统脆弱性的主要因素,根据因素间的相互关系,建立包括致灾因子、灾害后果和应对措施等3个方面2、2项指标的多因素多级评价指标体系。运用层次分析法（AHP）的原理和计算过程确定各评价指标的权重,根据指标权重的大小比较,分析各指标对城市天然气管道系统安全脆弱性的影响程度,从而确定安全治理的主要方向。     

水网地区漂浮输气管道安全评估方法研究

为防治水网地区河流穿越管道形成漂浮管段而发生事故,需要对漂浮管道进行安全评估。根据工程实例,建立水流作用下漂浮管道的力学模型,构建基于土弹簧法的有限元实体模型,采用有限元软件对漂浮输气管道进行仿真计算。然后,根据计算不同漂浮长度下的管道应力,分析管道最大应力比率在漂浮长度影响下的变化规律,建立漂浮管段安全评估模型。最后,结合实例对管道安全评估模型流程进行说明。实例分析结果简洁明了地反映出该漂浮输气管道处于安全运行状态,与实际情况相符,表明该安全评估方法是有效的。     

Quantitative risk analysis of urban natural gas pipeline networks using geographical information systems

This paper presents a novel quantitative risk analysis process for urban natural gas pipeline networks using geographical information systems (GIS). The process incorporates an assessment of failure rates of integrated pipeline networks, a quantitative analysis model of accident consequences, and assessments of individual and societal risks. Firstly, the failure rates of the pipeline network are calculated using empirical formulas influenced by parameters such as external interference, corrosion, construction defects, and ground movements. Secondly, the impacts of accidents due to gas leakage, diffusion, fires, and explosions are analyzed by calculating the area influenced by poisoning, burns, and deaths. Lastly, based on the previous analyses, individual risks and social risks are calculated. The application of GIS technology helps strengthen the quantitative risk analysis (QRA) model and allows construction of a QRA system for urban gas pipeline networks that can aid pipeline management staff in demarcating high risk areas requiring more frequent inspections.     

基于Bow-tie模型的城镇输油管道风险评价方法研

根据近年来不断发生的城镇输油管道泄漏爆炸事故,提出将Bow-tie模型引入到风险评价中,将Bow-tie模型和改进的层次分析法相结合得出各影响因素的权重并排序,对管道进行风险评价,便于提出合理的安全管理方案,减少事故的发生。通过计算得到第三方因素在管道失效影响因素中占主导,而在事故后果分析中安全后果和环境后果因素影响较大,基本符合事故实际状况,说明该方法对于城镇输油管道风险分析有一定的指导意义和实用价值。     

基于风险矩阵和LOPA的风险评价系统在油气管道的应用研究

为规范企业风险管理,在分析国内外各种先进风险管理技术的基础上,对风险矩阵法和保护层分析法(LOPA)进行了优化组合,开发了具有特色的组合风险评价方法,形成了具有鲜明特色的风险评价系统.风险评价系统可实现油气管道系统危害因素的系统识别、多层评价、分级管理、有序控制及监控.该风险评价系统在西部管道公司的长输油气管道系统得到了应用,实践效果表明,该风险评价系统能够规范公司风险管理工作,显著提升公司风险管理水平.     

近海埋地管道泄漏气体扩散安全评估研究

为评估近海埋地管道泄漏气体扩散风险,基于流体体积与多孔介质方法,建立水下埋地管道泄漏气体扩散预测模型,模拟气体在海底土壤及海水中的运移扩散过程。研究结果表明:泄漏气体在海底土壤中扩散时间较短,扩散直径变化经历快速增长期、缓慢增长期和平稳期3个阶段,海水中羽流直径与羽流高度均随时间增加,且相比羽流高度,羽流直径的增长速度呈现先大后小的态势;增加泄漏孔径与泄漏压力,气体在海底土壤中扩散直径增大,海水中气泡体积明显增加,上浮时间减少,水平偏移量和海面处羽流直径减小。该模型可实现对近海埋地管道气体泄漏的准确预测,得出扩散轨迹等关键羽流数据,为后续的安全评估提供数据支撑和理论支持。     

基于突变理论的采空塌陷区输气管道危险性评价研究

为了减少采空塌陷区输气管道危险性评价中对主观判断的依赖,提出以突变理论为基础的危险性评价模型。首先,从采矿因素、岩体物理力学参数、环境与地质因素和埋地管道因素等4个方面分析采空塌陷区输气管道危险性影响因素;其次,建立采空塌陷区输气管道危险性指标体系;然后,对指标体系中的底层指标进行无量纲化和归一化处理;最后,计算得到输气管道危险性突变数值,进而实现对采空塌陷区输气管道危险性等级的综合评判。将以上评价模型进行实例应用,应用结果表明,基于突变理论的采空塌陷区输气管道综合评价模型可以用于采空塌陷区输气管道的危险性评价。     

基于AHP-熵权法的城市燃气管道风险评价

为全面、客观地评价城市燃气管道风险,提出1种基于AHP-熵权法的城市燃气管道风险评价模型.该模型基于风险评价理论,结合管道失效可能性与后果严重性,构建包含105个评价底因素的城市燃气管道风险评价指标体系.针对城市燃气管道风险因素的复杂性和模糊性,引入模糊数学思想和方法,结合AHP和熵权法确定评价指标的综合权重,再运用模...     

城镇燃气埋地含缺陷聚乙烯管道应力分析

建立了埋地含缺陷聚乙烯管道模型,应用有限元方法计算管道的应力和变形量,分别考虑管道内压、地面载荷和管道缺陷深度变化对管道应力和变形的影响。研究结果表明,管道最大应力随管道内压的增大而增大;随地面载荷的增加呈先减小后增大趋势;随管道缺陷深度增大而增大。管道变形量随内压增大而增大,但增长较小;随地面载荷增大而增大,增长较大;管道缺陷深度只对管道缺陷处变形量有影响。研究结果为确定城镇燃气聚乙烯管道工作能力提供了理论依据。     

Application of game theory in risk management of urban natural gas pipelines

This paper presents a game theory methodology for risk management of urban natural gas pipelines, which is a collaborative participation mechanism of the stakeholders, including government, pipeline companies, and the public. Firstly, the involvement proportion of stakeholders in risk management under rational conditions is estimated by the static game theory. Subsequently, the system dynamics (SD) simulation is used to establish an evolution game model of stakeholders in risk management under the irrational conditions, in which the stability of the evolution game process is analyzed. The stakeholders’ involvement proportions from the static game model are utilized as the inputs for the evolution game model to simulate the dynamic evolution behavior of risk management strategies with different involvement proportions of stakeholders. Eventually, the dynamic evaluation game can extract an optimal strategy for risk management of urban natural gas pipelines. A case study is used to illustrate the methodology. In essence, this methodology can be extended for implementing risk management of urban infrastructure.     

油气长输管道作业分级定量风险评价方法研究及应用

为客观掌握油气管道生产运营岗位主要作业风险,实现油气长输管道企业作业风险管理,提出一种作业分级定量风险评价方法。首先,辨识油气管道系统主要危险作业类型和引起作业事故的危险有害因素;然后由作业分级法确定事故发生的可能性与严重性;最后建立基于作业分级的风险矩阵,得到各作业活动的风险级别。将该方法应用于某管道公司,以该公司生产区内部高处作业为例,对作业过程中的危险有害因素进行识别与评价,得出高处作业过程中各步骤的风险程度。结果表明该评价方法具有一定的可操作性,可反映各类危险作业过程中的风险程度,为后期有针对性的风险控制提供指导,有助于公司的风险管理。     

基于Fluent的城镇中低压燃气管线喷射火事故的后果研究

为了对城镇中低压燃气管线喷射火事故进行有效的风险评估,根据典型事故案例创建了城镇路面埋地燃气管线泄漏场景,建立模型并划分网格,使用Fluent进行模拟计算,得到了不同泄漏口孔径、不同泄漏口形状、不同管内压力等工况下喷射火的火焰长度、火焰中心面温度分布和临近区域内的热流密度,并通过分析不同工况下的火焰形态和热辐射分布,探讨初始条件对事故后果的影响程度。结果表明:此类型喷射火长度可达数十米,火焰最高温度为2 000 K左右,最高温度位置的高度不超过火焰长度的30%;下风向的热流密度较其他方向更强;在50 mm的泄漏口孔径和0.38 MPa的管内压力下,泄漏口为梭子形,较泄漏口为圆形时的热流密度在下风向整体大15.2%。最后,根据模拟结果构建了快速风险评估模型。     

Dynamic risk assessment for underground gas storage facilities based on Bayesian network

Loss of the underground gas storage process can have significant effects, and risk analysis is critical for maintaining the integrity of the underground gas storage process and reducing potential accidents. This paper focuses on the dynamic risk assessment method for the underground gas storage process. First, the underground gas storage process data is combined to create a database, and the fault tree of the underground gas storage facility is built by identifying the risk factors of the underground gas storage facility and mapping them into a Bayesian network. To eliminate the subjectivity in the process of determining the failure probability level of basic events, fuzzy numbers are introduced to determine the prior probability of the Bayesian network. Then, causal and diagnostic reasoning is performed on the Bayesian network to determine the failure level of the underground gas storage facilities. Based on the rate of change of prior and posterior probabilities, sensitivity and impact analysis are combined to determine the significant risk factors and possible failure paths. In addition, the time factor is introduced to build a dynamic Bayesian network to perform dynamic assessment and analysis of underground gas storage facilities. Finally, the dynamic risk assessment method is applied to underground gas storage facilities in depleted oil and gas reservoirs. A dynamic risk evaluation model for underground gas storage facilities is built to simulate and validate the dynamic risk evaluation method based on the Bayesian network. The results show that the proposed method has practical value for improving underground gas storage process safety.