长距离天然气管道地质灾害风险区划.pdf

2 0 1 1年 第 1期 管 技 术 Pi p e l i n e Te c h ni q ue 设 备 Eq u i p me n t 2 01 1 No ．1 长距离天然气管道地质灾害风险区划 马剑林 ， 陈利琼 ， 韩军伟 1 ． 中石油管道秦皇岛输油气分公司， 河北秦皇岛0 6 6 0 0 0 ； 2 ． 西南石油大学 ， 四川成都6 1 0 5 0 0 ； 3 ． 西南油气 田公司川 中油气矿 ， 四川遂 宁6 2 9 0 0 0 摘要 地质灾害引起 的天然气管道失效和破坏非常严重 ， 对地质 灾害情况下天然气管道进行安全 可靠性和风险性评价是一项非常重要的工作。由于地质灾害具有区域性， 因此地质灾害评价的任务之 一 是划分地质 灾害危险区。文 中综述 了天然气管道地质 灾害风险 区划的研 究现状， 分析 了区划的 目的 及流程 、 区划的主要 内容 ， 提 出了按地质灾害种类、 按风 险程度值和按地质 灾害影响 因素进行 区划的 3 种原则。文中分析 了国内天然气管道地质灾害防治中存在 的问题 ， 提 出了天然气管道地质灾害防治的 原则与措施 ， 从而为地质 灾害防治与规划提供科学依据。 关键词 天然气管道 ； 地质灾害； 风险区划； 区划原则； 防治措施 中图分类号 T E 8 8 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 4 9 6 1 4 2 0 1 1 0 1 0 0 1 4 0 3 Lo ng Di s t a nc e Ga s Pi p e l i n e Zo na t i o n Ba s e d o n Ge o l o g i c Ha z a r d MA J i a n l i n ， C HE N L i ． q i o n g ， HAN J u n ． we i 1 ． Qi n h u a n g d a o O i l Ga s T r a n s p o r t a t i o n Co mp a n y o f C P P L B， Qi n h u a n g d n o O 6 6 0 0 0 ， C h i n a ； 2 ． S o u t h we s t P e t r o l e u m Un i v e r s i t y， Che n g d u 6 1 0 5 0 0， Ch i n a ； 3 ．C e n t r a l S i c h u a n Oi l a n d Ga s F i e l d ， S o u t h w e s t Oi l and Ga s F i e l d C o mp a n y ， S u i n i n g 6 2 9 0 0 0， C hin a Abs t r ac t I t i s a s e rio us pr o bl e m t h a t t h e g e o l o g i c ha z a r d s c a us e t he f a i l u r e o f t h e n a t u r a l g a s pi pe l i ne s a n d d e s t r o y t h e m a s we l l ， S O i t i s i mp o r t a nt t o c a r r y o ut t h e s a f e t y r e l i a bi l i t y a n d r i s k a s s e s s me nt o f na t ur a l g a s pi p e l i n e s ． Be c a us e o f t h e r e g i o n a l i t y o f g e o l o g i c h a z a r ds， o n e o f t he t a s k s i s t o d i v i d e t h e da n g e r o us r e g i o ns ． Th e pr e s e nt s i t u a t i o n o f t h e na t u r a l g as pi pe l i n e i n g e o l o g i c h a z a r d s i s d e s c ri b e d a n d t h e o b j e c t ． t h e fl o w c h a r t ． a n d t h e ma i n c o n t e n t o f t h e d i v i d i n g z o n a t i o n a r e a n a l y z e d ． T h e c a t e g o r i e s o f z o n a t i o n a r e br ou g h t f o r wa r d． An d t h e t h r e e p r i nc i p l e s a c c o r di n g t o t he r i s k v a l ue a nd t h e e l e me n t s o f t h e g e o l o g i c h a z a r d s are a l s o d i s c u s s e d， i ． e ．t h e c a t e g o rie s o f g e o l o g i c h a z a r ds， t h e ris k v a l ue a n d t h e e l e me nt s o f g e o l o g i c h a z a r d s ． The pr o bl e ms o f g e o l o g i c h a z ard s c o n t r o l a r e a l s o a n a l y z e d． T h e s u g g e s t i o n s a r e g i v e n o n t h e g e o l o g i c h a z a r d s t o t h e p i p e l i n e s t o s u p p l y a s c i e n t i f i c b a s i s f o r c a r r y i n g o u t t he p r e v e n t i n g a nd l a y ou t wo r k o f t h e g e o l o g i c h a z ards ． Ke y wo r ds n a t ur a l g a s pi pe l i ne； g e o l o g i c h a z a r d s； r i s k z o n a t i o n； z o ni n g pr i nc i p l e； c o n t r o l me a s u r e s 0 引言 国内长输天然气管道共同特点是 管道穿越地域 广 ， 外部环境 复杂 ， 沿线地形复杂 ， 可能途经 高原 、 山 区、 水 网及丘陵， 地质条件差 ， 落差大 ， 沿途 山洪 、 山体 滑坡 、 泥石 流、 地震等 自然灾 害频发。由于地 质灾害 具有 突发性强 、 破 坏性 大等特点 ， 由这些地质灾害引 起的管道失效都将造成严重的后果。因此 ， 对地质灾 害情况下天然气管道进行安全可靠性和风险性评价 是一项非常重要 的工作。 另外 ， 由于地质灾 害具有 区域性 ， 因此地质灾 害 评价的任务之一是划分地质灾害危险区， 即根据地质 收稿 日期 2 0 1 0 0 2 0 3 收修 改稿 日期 2 0 1 0 0 9 0 5 灾害危险程度的大小 ， 进行地质灾害危险性区划 ， 并 提出地质灾害防治建议 ， 从而为地质灾害防治与规划 提供科学依据。 文 中简述 了地质灾害区划 的研究现状 ， 分析 了天 然气管道地质灾害风险 区划的主要 内容， 提出了管道 地质灾害风险区划 的原则。文 中还简要分析了天然 气管道地质灾害 防治的原则 以及针对不 同灾种 的防 治方法 。 1 天然气管道地质灾害风险区划方法 1 ． 1 研究现状 地质灾害危险性分区在 国外早就得 到深 入研究 与报导 ] 。地质灾害危险性分区归纳起来有两种方 法。一种方法是地质灾害分布图和各因素图的叠加 ， 第 1期 马剑林等 长距 离天然气管道地质 灾害风险区划 1 5 定量 、 半定量化确定地质灾害敏感 性指标 ， 然后对各 敏感性指标进 行叠加处理。高敏感 性指标区代表地 质灾害易发区 一般用红色标注 ， 低敏感性指标区代 表地质灾害不易发 生的区域 用 绿色标注 。另一种 方法是以地质灾害影 响因素与地 质灾害关系 的理 论 分析 ， 采用 打分或评 级 的方法赋 予各 因素 以权 重 系 数 ， 再对各权重系数进行相关数学运算 ， 从而得到地 质灾害危险性区划 的定量依据 。而在 国内， 到 目前 为 止 ， 既无统一的滑坡危险度评 价理 论体系 ， 也无统一 的滑坡危险度区划制图方法 。因此 ， 有必要在 国内开 展地质灾害区划研究 。 1 ． 2区划 目的及流 程 地质灾害区划 的 目的是根据 区域上 已有地 质灾 害分布并结合灾害的信息预测 ， 圈定不 同稳定性等级 的斜坡 ， 采用相应 的颜 色或符 号在平 面 图上 表示 出 来 。灾害分 区图采用 已有 高危 险区 、 中等危险 区、 低 危险区、 稳定区等类似 的等级术语描述 加 以标识 j 。 天然气管道地质灾 害风 险区划 的相应流程框 图主体 结构见图 1 。 基础资料 相 同比例尺的管道沿线地质灾害分布图 地质图．地形图 ．岩石类型图 、外动力因素图等 地质灾害与各影响因素相关分析 ，选择预测变量 调用应用程序 G I S 平台对有关图形 的叠加、编辑，合适的单元划分 兰 地质灾害区划与图形输出 结束 调整建模 过程 图 1 天然气管道地质灾害风险 区划主体流程框 图 1 ． 3 主要 内容 1 ． 3 ． 1 划分风 险等 级 根据计算 出的各 区块地 质灾 害期 望损失值 制定 出风险等级划分标准 。 1 ． 3 ． 2绘 制风 险 区划 图 管道地质灾害风险 区划是在管道 风险评价 基础 上进行的， 其基本方法是 以地质灾害风险程度的区域 分布为主要依 据 ， 结 合 区域 自然 条件 和社会 经济 条 件 ， 将地质灾害风险水平相近 、 管道风 险类似 的地 区 划为同一亚区或区， 将管道风险水平不一或地质灾害 形成条件有较大差异的地 区划为不同的亚 区或 区， 以 显示地质灾害的空间变化特点及区域规律 。 1 ． 3 ． 3分 区风 险描 述 描述分区后各区管道 的风 险等级 情况 以及 地质 灾害危险性和易损性主要影响因素。 1 ． 3 ． 4制定 减 灾措 施 根据各分区的风险情况 ， 有针对性地制定切实可 行的防灾减灾措施 。 1 ． 4区划原 则 文 中提出 3种区划原则 按天然气管道所经地可 能遭遇的灾害地质种类 、 灾害造成管道 的风险程度值 以及天然气管道地质灾害影响因素进行区划 。 1 ． 4 ． 1 按 地 质 灾害种 类进 行 区划 1 单类地质灾害风险 即在一定 区域 内对某一类地质灾害 如滑坡 造 成管道的风险进行 区划 ， 得 出该类地质灾害在研究区 内的危险性 区划结果。以滑坡灾害为例 ， 其具 体方法 是分别对评价区 单元 管段 内历史滑坡 的危 险性 和 潜在滑坡 的危险 性进行 评价 ， 然后 综合 两个评 价结 果 ， 最后借助 G I S技术成图。计算公式为 P 滑 坡 A P 滑 坡 A P P P 滑 坡 1 式 中 P 滑 坡为单 元 管段 内滑 坡灾 害 风 险评 价 结 果 ； P 滑 坡为 单元 管 段 内历 史 滑坡 灾 害 风 险评 价 结 果； P ， 滑 坡为单元管段 内潜在滑坡灾 害风险评 价结果 ； A 为单元管段 内历史滑坡灾害风险的权重； A 为单元管 段内潜在滑坡灾害风险的权重 。 2 多种地质灾害风险 在单类地 质灾 害风险 区划 的基础 上进行综合 分 析 ， 形成对多种地质灾害风险综合区划结果 ， 即对评 价 区 单元管段 内各种单类地质灾害风险 区划结果 进行综合。其具 体方法是按一定权值综 合各评价结 果 ， 最终利用 G I S技术成图。计算公式为l _ n P 综 合 A 。 P 2 式中 P 综 合 为单元管段内地质灾害综合风险评价结果 ； P 为单元管段内单类地质灾害风险评价结果 ； A 为单 类地质灾害风险评价结果权重。 1 ． 4 ． 2按 风 险程度 值进 行 区划 文 中建议按风险程度值 进行 区划 ， 可以按 3种标 准进行 1 天然气管道地质灾害危险性大小 按管道地质灾害发生可能性大小划分 ， 一般可用 地质灾害“ 高危险区、 中等危 险区、 低危 险区、 稳定 区 ⋯ ” 等等级术语加以标识。 2 天然气管道地质灾害易损性大小 按管道地质灾害敏感性大小划分 ， 一般可用地质 灾害“ 高敏感区、 中等敏感区、 低敏感区⋯” 等等级术 语加以标识 。 鱼 一P i p e l in e T e c h n i q u e a n d E q u i p m e n t J a n _ 2 0 1 1 3 天然气管道地质灾害风险大小 按管道地质灾害风险大小划分 ， 一般可用地质灾 害“ 高风险区 、 中等风险区 、 低风险区 ⋯” 等等级术语 加以标识。 1 ． 4 ． 3 按地质 灾害影响 因素进行区划 天然气管道地质灾害风 险区划应将相关性 很强 的影响 因素进行系统归类 ， 这里分为主控因素类 、 诱 导因素类和危害因素类 。 1 主控因素 地质灾害形成 的基本条件 ， 包括地形 、 地层 岩性 、 地质构造 、 切割密度等。主控 因素可以从 区域宏观上 控制地质灾害发生 的分布数量和格局 ， 在风险区划 中 起到了决定作用 。 2 诱导因素 在具备优势主导 因素地 区， 诱导 因素起 到辅助作 用 ， 加速了这些地 区的地质灾害发生 ， 包括 降雨强度 、 地震强度 、 侵蚀强度等。 3 危害因素 地质灾害发 生后的灾害检验不仅对单个地 质灾 害受灾损失量统计 ， 而是对 区域地质灾害危 害偏重综 合宏观统计 ， 从总体上做 出评价 ， 包括 分布密度 、 发生 时代 、 规模 、 受灾程度等 。 危险度评价中的主控 因素 、 诱导因素和危害因素 之间的关系可表达成式 3 ㈩ 3 式中 为判别指数 ； d 为主控 因素 ， 1～m； F 为 诱导因素 ， i 1 ～n ； 为评价总数 。 该式说明， 当主控 因素中缺少 一项 ， d ～d 其 中 任一项为零时 ， k 0 ， 即当评价区的任一种主控 因素 缺失 ， 都将影响总体结果。而其余两项 因素 中， F 任 一 项缺少 ， k ≠0 ， 即不会影响总体 的统计结果 ， 因此在 因子赋值的权重上需有所 区别 ， 也就是在区划时一般 先考 虑主控 因素 。 实际上 ， 在进行天然气 管道风险 区划 时， 单纯地 采用一种原则或 一种方法所区划 的结果所反映管道 地质灾害情况与实际可能不符 。因此， 一般需要将 3 种原则和多种方法结合起来进行综合 区划 。 2 基于区划的天然气管道地质灾害防治 针对 国内天然气管道地质灾害防治方面存 在的 问题 ， 根据地质的情况的不同， 可 以采取有以下措施 1 避让措施 对于地质灾害危险性属于中低危险区 ， 且易损性 也较小 ， 治理意义不 大和治理费用高的管段 ， 在管道 建设或改建时则可以绕开地质灾害点 。 2 工程措施 对重大灾 害点 ， 其威胁 到天 然气 管道生命 线工 程 ， 从安全和经济两方 面考虑需要进行以工程治理为 主的综合治理。 3 生物措施 对于地处 山岭腹地 ， 大部分区域为中低山地的地 区， 合理栽植对管道安全 没有影 响的树木和药材， 广 泛推广经济林木既是防治天然气 管道地质灾害 、 改善 地质环境的实用方法 ， 又是管道所经地区发展经济的 有效途径。 3 结束语 结合国内地质灾害的发生特点和 国民经济发展 水平与总体规划要求 ， 建立一套经济有效 的管道地质 灾害防治体系 ， 实现天然气管道地质灾害区划管理与 灾害防治这一 目标需要整个石油天然气行业及各个 相关部门的高度重视 、 加大该领域 的投资 ， 并通过长 期努力来达到。 参考文献 [ 1 ] J O N E S F O ． L a n d s l i d e s“a l o n g t h e C o l u m b i a r i v e r v a l l e y n o r t h e t e m Wa s h 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， lT程师 ， 硕 士 ， 从事 天然气管 道线 路管理工作 。 下期要 目预告 筒与输油管线的物理防蜡技 体石油管道内腐蚀直接评价 流泵外特性的 C F D模拟 兰原油管道超低输量输送方 地管道防腐保温层组合检测 术综 方法 案电 技术 述 耗分析 分析 井 液 射 部 埋 一 术 术 术 水 术 * 阜 J_1 詹 山 山 山 山 山