基于事件树的天然气管道风险定量分析.docx

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基于事件树的天然气管道风险定量分析

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摘要：提出了以事件树分析为主线，结合故障树分析的城镇天然气管道风险定量分析方法：将管道泄漏分为渗透泄漏、穿孔泄漏和开裂泄漏3种泄漏模式；以管道泄漏为故障树分析的顶事件，分析管道泄漏的原因和概率；以管道泄漏为事件树分析的初因事件，分析管道泄漏在各种情况下造成的后果序列；以故障树分析事件树中后续事件的概率，以初因事件的概率和后续事件的概率计算后果事件的概率；分别对各个后果事件进行后果危害程度分析和经济损失估计；累加每个后果事件的经济损失数学期望，得到整个管道系统的风险值。

关键词：城镇天然气管道；风险分析；事件树；故障树；后果分析

???由于天然气的易燃易爆性、管道系统的易损性和城市人口、财物的密集性，城市天然气管道系统的风险必然存在。风险分析是采取一定的方法确定系统存在的危害，并定性或者定量地分析风险大小的过程。风险包含危害事件发生的可能性和危害事件产生的后果两个方面的含义。定量的风险分析至少应包括以下4个步骤：危害识别；危害事件概率分析；危害事件后果分析；风险值估算。

1危害识别的方法

???引起管道安全风险的直接危害事件是燃气泄漏。这里采用事件树与故障树相结合的方法分析管道泄漏的原因及后果，以辨识管道的风险因素，其中事件树用于分析管道泄漏所导致的后续事件和后果事件，而故障树则用于分析初因事件(即管道泄漏)和后续事件发生的原因。

①????管道泄漏事件树分析

???事件树分析是一种逻辑演绎分析法，它在给定内一个初因事件的前提下，分析此初因事件可能导改的各种事件序列的结果[1、2]。

???由于天然气泄漏是造成管道安全风险的根本原因，本文选择天然气泄漏作为事件树分析的初因事件，将天然气管道泄漏韵渗透泄漏、穿孔泄漏和开裂泄漏这3种基本模式同时作为事件树分析的初因事件。图1为天然气管道系统泄漏事件树，图1中的代码为E1～E3的事件表示后续事件，其正下方的字母Y表示该事件发生，而N表示事件不发生。由于各后续事件是否发生而使得管道泄漏具有13种不同的后果，分别用代码C1～C13表示，各后果事件代码的意义见表1。

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表1各后果事件代码的意义

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代码

意义

代码

意义

C1

着火

C8

无灾害

C2

密闭爆炸

C9

射流火灾

C3

窒息

C10

密闭爆炸

C4

无灾害

C11

窒息

C5

射流火灾

C12

气云爆炸

C6

密闭爆炸

C13

无灾害

C7

窒息

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???天然气管道渗透泄漏包括天然气从管道直接渗透到空气中以及管道穿孔、开裂并经过土壤渗透到空气中两种情况，而穿孔泄漏和开裂泄漏则表示天然气由于管道穿孔或开裂而直接泄漏到空气中，燃气以何种模式泄漏由管道的敷设方式及失效原因决定。立即点燃泛指天然气泄漏后且未大量积聚前被点燃的情况，即不会导致爆炸、闪火、火球情况的点燃，而并非仅指燃气-泄漏就马上被点燃。燃气发生立即点燃后，由于燃气被消耗掉，因而也不会再发生泄漏到密闭空间或燃气被引爆的情况。渗透泄漏由于泄漏流量小，压力降低到较低水平，立即点燃后一般发生普通的着火，而不会发生射流火灾。而穿孔泄漏和开裂泄漏后的立即点燃，则会产生喷射火，从而导致射流火灾。天然气泄漏到密闭空间时，若被引爆，则会发生密闭空间爆炸，若密闭空间里面有人，即使不被引爆，也有可能导致窒息。天然气管道开裂，且泄漏流量特别大时，即使泄漏在开敞空间，也有可能被引爆，从而发生开敞空间气云爆炸。

???②初因事件及后续事件故障树分析[1～6]

???故障树是一种由结果到原因描述事故发生的有向逻辑树，是一种将系统故障的各种原因(包括硬件、环境、人为因素)由总体到部分，按倒置树枝状结构从上到下逐层细化的逻辑归纳分析方法，非常适合分析事件树中初因事件和后续事件的原因，故障树分析还可用于计算这些事件的概率。

2概率分析

???危害事件的概率分析是风险定量分析的必要步骤。图1中的后果事件是管道系统引起的危害事件，因此必须分析每个后果事件的概率。文献[1～5]给出了故障树定量计算方法，即能通过已知底事件的概率得出故障树顶事件的发生概率，而底事件的概率可以通过专家评分估计法、历史事故记录统计分析法等方法获得。如果3种泄漏模式下的初因事件和后续事件发生概率(或频率)均通过故障树定量计算求出，则后果事件的概率即为初因事件的发生概率(或频率)和各个后续事件的发生或不发生的概率(或频率)之积。例如：

P(C1)=P(E0，1)P(E1)[1-P(E2)]·[1-P(E3)]???(1)

式中P(C1)——后果事件C1的发生概率(或频率)，其单位和初因事件的概率(或频率)单位相同

P(E0，1)——初因事件E0，1的发生概率(或频率)

P(