汛期自然災害對燃氣設施的影響及防范

李 旭, 彭知軍, 張仕安, 許開軍, 劉敏鴻

(1.天倫燃氣控股有限公司, 河南 鄭州 450046; 2.華潤(集團)有限公司, 廣東 深圳 518053; 3.華潤燃氣設計研究中心, 河南 鄭州 450046; 4.湖北建科國際工程有限公司, 湖北 武漢 430073)

1 概述

當前全球氣候變暖,汛期自然災害多發。2021年汛期全國先后共出現42次強降雨[1-2],多地降水量屢破歷史極值,特別是鄭州“7·20”特別重大自然災害導致嚴重城市內澇、河流洪水、山洪滑坡等次生災害,造成重大人員傷亡和財產損失[3]。

汛期常見災害天氣主要有暴雨、大風、強對流等,其中強對流天氣又分為龍卷風、雷電、冰雹等。災害天氣本身以及其導致的次生災害嚴重威脅燃氣設施安全。汛期自然災害具有突發性強、對燃氣設施影響范圍大、應急搶險難度大等特點。

部分燃氣公司對自然災害對燃氣設施造成的影響關注較少,在設計、施工、運行維護、應急搶險等方面防范不足,造成不良后果。需強調的是,正常情況下自然災害造成的事故不屬于生產安全事故,但是在能夠預見或者能夠防范可能發生的自然災害情況下,因防范措施不落實、應急救援預案或者防范救援措施不力,由自然災害引發造成人身傷亡或者經濟損失的事故,屬于生產安全事故。

當前業內關于地質災害對燃氣設施的影響研究主要集中在長輸管道,對城鎮燃氣設施的影響關注不足。本文針對2021年汛期(6—9月)發生的39起自然災害,深入分析自然災害對燃氣設施造成的影響,提出防范措施。

2 影響分析

2.1 地區分布

39起自然災害分布在河南、河北、福建,涉及4個地級市、17個縣。共造成592處燃氣設施受損,其中509處分布在農村,占比85.98%;83處在城市,占比14.02%。近年來隨著煤改氣、燃氣下鄉等工程的大力推進,燃氣設施農村化、山地化趨勢明顯,與城市相比,農村燃氣設施更易受到自然災害影響,這與農村燃氣設施距離遠、地域范圍廣、沿途地質情況復雜、危房較多等因素有關。

2.2 災害天氣

我國氣象災害預警依據災害可能造成的危害程度、緊急程度和發展態勢劃分為4級:Ⅳ級(一般)、Ⅲ級(較重)、Ⅱ級(嚴重)、Ⅰ級(特別嚴重),依次用藍色、黃色、橙色、紅色表示。

39起自然災害中,有37起災害當地氣象部門提前發布了預警信息,共涉及83種類別,其中29起災害發布了多種類別預警信息,如2021年7月8日沁陽市先后發布暴雨橙色預警、雷電黃色預警、大風黃色預警、冰雹橙色預警、高溫紅色預警等預警信息。

2.2.1預警級別

各預警級別出現次數與燃氣設施受損數量統計見表1,其中單次受損數量為燃氣設施受損數量與預警級別出現次數之比。某處燃氣設施受損可能同時涉及多種災害天氣預警級別,在統計預警級別的燃氣設施受損數量時,各預警級別均計入該處燃氣設施受損。由表1可知,黃色預警出現次數及造成的燃氣設施受損數量最多,紅色預警導致的單次受損數量最多。

表1 各預警級別出現次數與燃氣設施受損數量統計

2.2.2災害天氣

災害天氣與燃氣設施受損數量統計見表2。因為同一災害天氣,同一天內危害程度不斷變化,預警級別也變化,為便于分析,取一天內預警級別最高者。由表2可知,39起災害涉及暴雨、雷電、大風、冰雹、高溫、地質災害氣象風險,其中暴雨、雷電、大風造成的損失較大。

表2 災害天氣與燃氣設施受損數量統計

① 暴雨。預警級別主要為紅色及橙色,二者造成的燃氣設施受損數量占比逾90%,應重點關注紅色及橙色預警。汛期暴雨局地性、突發性強,雨量大、危害大,易導致墻體、巖體、土壤強度下降,極易引發滑坡、山體崩塌、泥石流、地面塌陷、地面沉降等地質災害以及造成房屋、圍墻倒塌。產生的洪水會引發橋梁、橋墩垮塌,砸壞燃氣管道,甚至洪水直接沖毀燃氣管道。伴隨的大風易刮斷或刮倒樹木、電線桿,砸壞燃氣設施,需重點防范。

② 雷電。預警級別全部為黃色,共造成426處燃氣設施受損。雷電天氣常伴有短時大風、強降水、冰雹等,對燃氣設施威脅較大。

③ 大風。預警級別主要集中在黃色及藍色,共造成360處燃氣設施受損。對于樹木、電線桿倒伏問題需引起關注,汛期樹木、電線桿受雨水浸泡根基失穩,在大風作用下易斷裂、倒伏,壓斷或損壞架空燃氣管道。本次統計的災害中最大風力達12級。

2.3 受損類型

受損類型主要為管道斷裂、管道彎曲變形、管道裸露、管道懸空或漂浮、閥井損壞、調壓設施損壞、表具損壞、廠站設施損毀8種,受損類型分布見表3。

表3 受損類型分布

由表3可知,管道斷裂數量最多,主要原因為房屋或圍墻砸塌(140處)、大樹或電線桿砸塌(89處)以及水毀(21處),主要集中在低壓架空管道(244處)及中壓管道(21處)。

管道彎曲變形集中在架空管道,管道裸露主要是埋地管道被洪水沖出,管道懸空主要由地面塌陷引起,管道漂浮主要為過河管段被洪水沖出。

在地區分布上,農村與城市燃氣設施受損形式有所不同,農村管道斷裂、管道彎曲變形數量最多,這與農村大面積敷設架空管道有關。城市主要表現為管道裸露、管道斷裂、管道彎曲變形,具體見表4。

表4 城市、農村燃氣設施受損類型分布

2.4 受損原因

有585處明確了受損原因(見表5),其中房屋或圍墻倒塌(224處)、大樹或電線桿倒伏(143處)、水毀(151處)造成的燃氣設施受損數量較多。

表5 燃氣設施受損原因分布

滑坡、山體崩塌、泥石流、地面塌陷、地面沉降、水毀均屬地質災害,燃氣設施受損數量總占比36.9%。對于災害天氣引發的地質災害需引起大家關注,如:2016年7月20日,中石化川氣東送天然氣管道恩施崔壩段因強降雨引發地質滑坡,使天然氣管道發生斷裂,導致天然氣泄漏爆炸,造成2人死亡,9人受傷[4]。2017年7月2日,持續強降雨引發邊坡下陷側滑,中石油晴隆沙子段天然氣長輸管道被擠斷,導致天然氣泄漏爆炸,造成8人死亡,35人受傷[5]。2017年3月21日,重慶市江北區次高壓主氣源管道因地質沉降導致燃氣泄漏,造成重慶市5個行政區約63×104戶用戶停氣。

有12處隨橋敷設的燃氣管道、15處穿越河流的燃氣管道被橋梁坍塌損毀或被洪水沖毀,因此在穿跨越河流及沖溝時需關注水毀因素。

在地區分布上,農村因房屋或圍墻倒塌、大樹或電線桿倒伏、水毀導致的燃氣設施受損數量較多,城市因房屋或圍墻倒塌、水毀造成的燃氣設施受損數量較多,具體見表6。

表6 城市、農村燃氣設施受損原因分布

2.5 受損設施類型

本文次高壓管道、中壓管道、低壓埋地管道、低壓架空管道均指城鎮燃氣管道。受損設施中低壓架空管道受損數量最多,共379處,由此可見架空管道更易受到自然災害影響。受損設施類型分布見表7。

表7 受損設施類型分布

架空管道:受損原因主要為房屋或圍墻倒塌、大樹或電線桿倒伏,管材主要為鍍鋅鋼管,其中螺紋連接315處,焊接連接60處。

中壓管道:受損原因主要為水毀(94處)、地面塌陷(39處),受損類型主要為管道裸露(104處)、管道斷裂(21處),管材主要為PE管(126處)。

長輸管道:受損原因主要為水毀,受損類型為管道漂浮或裸露。

廠站:受損原因主要為圍墻倒塌。

在地區分布上,燃氣設施受損情況在城市與農村都主要集中在低壓架空管道、中壓管道。城市與農村燃氣受損設施類型分布見表8。

表8 城市、農村燃氣受損設施類型分布

2.6 受損燃氣管道材質

有557處明確了管材(分布見表9),主要集中在鍍鋅鋼管(361處)及PE管(164處),這與當前架空管道主要為鍍鋅鋼管、埋地管道主要為PE管有關。

表9 城市、農村受損燃氣管道管材分布

3 防范建議

3.1 設計施工

設計應關注自然災害影響,燃氣設施盡量避開泄洪區、洪澇災害和地質災害地段,若無法避開,應采取相應保護措施,不同地理區域的地質災害防治可參照SY/T 6828—2017《油氣管道地質災害風險管理技術規范》。

農村地區盡量減少架空管道,宜埋地敷設,以減少房屋、圍墻坍塌以及樹木、電線桿倒伏破壞架空管道的風險。確需采取架空安裝的,應避開危房、土坯房、危墻,盡量采取焊接連接方式。

施工應嚴格照圖施工,保障工程施工質量,做好管道保護措施,驗收時重點關注。

3.2 運行維護

全面辨識汛期災害天氣及其引發的次生災害(特別是地質災害),實施分級管控,完善管網運行監測體系,關鍵位置設立監測預報預警裝置,搭建災害預警平臺,提高監測自動化、智能化水平[6-7]。有條件的燃氣公司可以為燃氣設施購買保險,減少災害造成的經濟損失。加強管道巡護。合理配備巡線人員,提高員工技能。引入無人機等技術手段,及時掌握因自然災害導致人員無法抵達的特殊地段的管道信息。汛期重點做好以下措施。

① 安排專人收集氣象預警信息,第一時間掌握雷電、強降雨、大(臺)風等災害天氣預警信息,加強與屬地政府對接,主動獲取河流水位以及泄洪信息,及時采取應對措施,做好防汛物資準備。

② 嚴格執行領導帶班值班及24 h值班制度,做好應急值守工作,做到早預警、早準備、早防范,出現重大險情及時上報。

③ 對于廠站,檢查廠站周邊是否存在滑坡、泥石流風險;關注站房、圍墻(擋土墻)是否開裂、漏水;及時加固維修建筑物及相關設施設備,疏通排水溝、雨污水井等排水設施;易積水區域增設圍堰,備好排水泵和應急防汛器材。

④ 對于管網設施,關注易發生滑坡、泥石流、塌陷、山體崩塌等地質災害區域的管段,及時整改消除隱患;對穿跨越河流、泄洪區等易受自然災害影響的管段加大巡線頻次;暴雨、雷電、大風等災害天氣發生后及時對燃氣設施進行全面排查;對遭受重大自然災害而受損嚴重的燃氣設施,應進行全面泄漏檢測,必要時進行安全評估。

3.3 應急搶險

建立完善自然災害應急預案,明確不同等級暴雨、雷電氣象災害下的應急處置措施,與屬地政府預案做好銜接,定期演練。

搶險現場環境往往較為復雜,需做好搶險人員自身安全防護,如防中暑、防觸電、防墜落等,科學部署,預防次生災害發生。

在搶險過程中做好燃氣設施保護,與其他搶險單位做好信息溝通,防止其他搶險活動損壞燃氣設施。

做好停氣告知工作。將災情信息及受影響戶數及時上報屬地政府,通過媒體、公眾號等相關通信手段播報,防范供氣中斷或恢復供氣引發用氣事故。

3.4 農村地區

對于燃氣企業,嚴格落實企業主體責任,充分發揮駐村安全員和村燃氣安全協管員作用,做好日常運行維護和安全巡查工作,守牢農村燃氣安全管理的第一道關口。加強與村委會聯系,委托其協調清理樹木及垮塌的圍墻以及被雨水沖斷的道路等,發揮先期處置作用。加強燃氣安全宣傳告知,提高用戶安全用氣意識,教育用戶發現燃氣設施受損后第一時間報警,不得擅自開啟調壓箱進口閥門。

屬地政府應強化責任擔當,切實擔負起轄區農村燃氣監管責任。

4 結論及建議

① 通過分析39起自然災害,得出暴雨、雷電、大風造成的損失較大,黃色預警出現次數及造成的燃氣設施受損數量最多;在受損類型方面,管道斷裂、彎曲變形、裸露數量最多,原因主要為房屋或圍墻倒塌、水毀、大樹或電線桿倒伏;在受損設施類型方面,低壓架空管道受損數量最多。與城市相比,農村燃氣設施更易受到自然災害影響,農村應關注架空管道斷裂、彎曲變形問題。

② 對于長輸管道建立了相應的地質災害分類、評價標準及防護措施,但對城鎮燃氣管道尚未建立相關標準,特別是目前我們農村燃氣快速發展,管網設施規模迅速擴大,沿途地質災害較多,亟待建立相關標準。

③ 完善農村燃氣設施設計標準,目前國家已發布《農村管道天然氣工程技術導則》,但對設計要求較為籠統,建議進一步細化完善,充分考慮農村的房屋建筑形式、自然災害特別是地質災害情況。

④ 農村燃氣設施具有點多面廣、運行維護成本較高等特點,目前氣價主要參考所屬城市氣價,建議適當提高農村氣價或進行補貼。

⑤ 推進管網互聯互通建設,提高自然災害下供氣保障能力,避免大面積、長時間停氣。

⑥ 加強生態保護,在管道作業帶及管道保護范圍內合理栽植植被,做好水土保持,減少地質災害發生[8]。