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管道地质灾害风险分级_以忠县_武汉输气管道为例

来源：易榕旅网

第28卷　第3期地质科技情报Vol.28　No.3

2009年　　5月GeologicalScienceandTechnologyInformationMay　　2009

管道地质灾害风险分级

———以忠县-武汉输气管道为例

王学平1,孙晓滨2,郝建斌2,荆宏远2,刘建平2,邓清禄1

(1.中国地质大学,武汉430074;2.中国石油天然气股份有限公司管道分公司,河北廊坊065000)

摘　要:结合输油气管道的特点,提出了一套管道地质灾害的风险分级方案。所提出的风险分级标准将体现地质灾害易发性作为风险分级的主体,考虑了管道作为核心承灾体的地质灾害危害性,并兼顾考虑周围环境的影响,且立足于野外地质灾害详细调查阶段,具有简便、快速、可操作性强的特点。以忠县-武汉输气管道地质灾害为例,进行了风险分级,并基于风险分级提出了整治规划。关键词:忠县—武汉输气管道;地质灾害;风险分级中图分类号:P642.2;X43　　　文献标识码:A　　　　文章编号:100027849(2009)0320099204　　地质灾害对长输管道的危害,是近年随着兰(州)-成(都)-渝(重庆)输油管道(2002年投产)、西气东输(新疆塔里木-上海,2004年投产)和忠县-武汉输气管道(2004年投产)等管道工程的陆续投入运行,逐步被认识并引起重视的。随着我国在山区大规模铺设管道的开始,影响管道安全的地质灾害问题开始涌现。以忠县—武汉输气管道为例,根据2007年底的调查,在输气管道沿线,总共发现了各类地质灾害点225处。如此众多的地质灾害,不可能全部投资进行工程治理,需要确定地质灾害轻重缓急,制定分期整治规划,因此需要对地质灾害进行分级。为此,笔者提出了一种基于风险的管道地质灾害分级方案。

表1　常用的地质灾害分级(分类)方案

Table1　Commonly2usedgeologicalhazardsclassification

scheme出　　处分级(分类)及指标①特大型:因灾死亡30人以上或者直接经济损失

1000万元以上的②大型:因灾死亡10人以上30人以下或者直接经济损失500万元以上1000万元以下的③中型:因灾死亡3人以上10人以下或者直接经济损失100万元以上500万元以下的④小型:因灾死亡3人以下或者直接经济损失100万元以下的

①危险性大:强发育,危害大②危险性中等:中等发育,危害中等③危险性小:弱发育,危害小①一级:很严重②二级:严重③三级:不严重地质灾害

防治条例[1]

1　地质灾害风险分级依据

目前已有多种关于地质灾害危害性或重要性等级划分(分类)的方案(表1),如《地质灾害防治条

[1]

例》按照人员伤亡、经济损失的大小将地质灾害分为特大型、大型、中型和小型4个等级《地质灾害危,

[2]

险性评估技术要求》按地质灾害危险性将地质灾害分为危险性大、中、小3级《岩土工程勘察规范》,[GB5002122001][3]及《建筑边坡工程技术规范》

[4]

[GB5033022002]按破坏后果的严重性划分工程安全等级分(三级)《崩塌滑坡泥石流详细调查规,

[5]

范》根据受威胁人数及直接经济损失进行灾害程度分级(分四级)。

地质灾害危险性评估技术要求(试行)[2]建筑边坡工程技术规范[4]

①一般级(轻):死亡人数<3人(或受威胁人数<10人)或直接经济损失<100万元②较大级(中):死亡人数3～10人(或受威胁人数<

崩塌滑坡泥

10～100人)或直接经济损失100～500万元

石流详细调

③重大级(重):死亡人数10～30人(或受威胁人数<

查规范[5]

100～1000人)或直接经济损失500～1000万元④特大级(特重):死亡人数>30人(或受威胁人数>1000人)或直接经济损失>1000万元

上述的地质灾害分类(分级)均是从地质灾害产生的后果即损失角度进行划分的。然而只有能够反映地质灾害轻重缓急特性、便于决策部门根据优先排序并采取相应的治理、搬迁避让、监测等措施的分级,才可能更有效地满足管理部门决策的需要,这样

3收稿日期:2008212212　　　编辑:杨　勇

(07056262)基金项目:中国石油天然气股份有限公司项目“忠武输气管道地质灾害调查及整治规划”

),女,副教授,主要从事遥感、作者简介:王学平(1964—　地球探测信息技术与地质灾害评价研究教学与科研。

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地质科技情报

2009年　

的分级应包括灾害体稳定性或活动性状态、危害性

大小及可能造成的损失程度等,也就是既应包括致灾体本身的特征,也应包括危害对象或承灾体的特征。

表1中的地质灾害分级(分类)是从地质灾害产生的确定性事件进行划分的。通常情况下,未来可能发生的地质灾害是不确定性事件。风险是针对不确定事件而言的,这就提出了地质灾害风险和地质灾害风险分析的问题。地质灾害风险评估管理是近一二十年来在地质灾害评价管理中逐步得到重视的领域。20世纪90年代开始,围绕国际减灾十年计划行动,北美及欧洲许多国家在原滑坡稳定性分区研究的基础上开展了斜坡稳定性与土地使用关系的风险评价研究,把原来单纯的滑坡稳定性研究拓展到了综合减灾效益研究,相应地在地质灾害风险理论和风险评估方法等方面都进行了探索[628];国内马宗晋[9]提出了用灾度表示自然灾害破坏损失的规模;张梁等[10]根据环境经济学理论,初步论证了地质灾害的属性特征和风险评价的经济分析方法;基于风险管理的理念和方法在输油气管道地质灾害管理中已得到较好的发展和应用,并构建了定性、半定量及定量的风险评估方法[11213]。总结近10年来国内外地质灾害风险评价及发展,关于地质灾害风险的看法比较趋于一致,即地质灾害风险包括灾害发生破坏的可能性及其所产生的后果(损失)两方面。

因此从地质灾害风险角度对地质灾害进行分级,并作为工程防治规划的依据,更具有合理性。最近张茂省等[14]在相关地质灾害风险调查中,从地质灾害风险分级角度进行了有益的尝试。

2　管道地质灾害风险分级原则和方案

对自然地质灾害,根据其发生的地理位置,即有山地、平原、滨海和海洋等地质灾害之分。山地地质灾害主要包括崩塌、滑坡、泥石流、活断层错动、采空区或岩溶塌陷等类型;平原地质灾害主要包括地面沉降、地裂缝、土地盐渍化等;滨海地质灾害主要包括海水入侵、海岸侵蚀等;海洋地质灾害主要包括海底滑坡等。从目前我国长输油气管道地质灾害危害现状看,主要是山地地质灾害。在笔者讨论管道地质灾害的风险分级中,重点考虑的地质灾害类型是山区较为常见的崩塌、滑坡和泥石流。

进行管道地质灾害风险分级需要突出考虑以下几点原则:①立足于定性分析,力求直观、简便、快速,实用性和可操作性强;②反映地质灾害主体特点,如易发性(崩滑体稳定性、泥石流易发性)等;

③反映对管道构成危害的大小,如可能导致管道破

裂、变形或防护层损伤等;④反映地质灾害发生后因管道泄漏对周围环境的影响,如周围是否存在城镇、生命线工程等。

笔者提出的管道地质灾害风险分级立足于地质灾害调查识别阶段,以野外地质灾害调查获得的基本数据为依据,通过宏观分析与定性判断进行定性的分级。管道地质灾害风险分级必须考虑管道地质灾害的特殊性,即管道具有埋深浅、线状、薄壳结构及内含高压易燃易爆介质的性质。较小规模的地质灾害,也可能对管道造成重大危害,如对于危岩体,一块小至不足1m3的坠落岩块,也可能砸损管道,因此致灾体体积是一个影响因素,但不是决定性的因素;一些地质灾害尚未失稳破坏或爆发,但只要达到一定程度的位移变形就可能会对管道构成严重威胁,因此对于处在滑坡体中的管道,应关注滑坡变形过程中管道破坏的可能性。

构成管道地质灾害,必要条件是存在灾害的主体,充分条件是管道在灾害影响范围内。同样在地质灾害危害范围内的管道,危害程度也会因为地质灾害与管道的空间关系、是否有管道保护措施等因素而存在差异,因此管道地质灾害风险等级的高低与管道受危害的程度是密切相关的。在地质灾害风险分级标准中对管道受危害程度的衡量,参考了管道事故一级应急预案的事故分类方案[15]。

进行管道地质灾害风险分级,有必要考虑灾害周围的社会经济环境,管道事故一级应急预案[15]的事故分类及国际上推行的输油气管道完整性管理[16]也将作为重要因素加以考虑。在笔者的地质灾害风险分级中,将城镇、交通干线(如铁路、高等级公路、主要通航河道等)纳入地质灾害风险分级的考虑要素之一。

在以上原则的基础上,将致灾体的稳定性(或易发性)、管道可能遭受的危害性及环境影响3因素,根据各自程度由高到低分为3级(表2)。综合影响管道地质灾害风险的3因素,且突出管道承受的危害性,将管道地质灾害风险分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3级。

Ⅰ级风险:①对管道的危害性为Ⅰ级,其他两因素至少有一种为Ⅰ级且地质灾害的稳定性(或易发性)不出现低于Ⅱ级的因素;②对管道的危害性为Ⅱ级,其他两因素为Ⅰ级。

Ⅱ级风险:不能归入Ⅰ或Ⅲ级风险者。Ⅲ级风险:①对管道的危害性为Ⅱ级,其他两因素均为Ⅲ级;②对管道的危害性为Ⅲ级,其他两因素至少有一种为Ⅲ级且地质灾害的稳定性(或易发性)不出现高于Ⅱ级的因素。

第3期　　　　　　　王学平等:管道地质灾害风险分级———以忠县-武汉输气管道为例　　　　　　　　　　　101

表2　管道地质灾害按地质灾害的稳定性(易发性)、对管道的危害性及环境影响风险分级表

Table2　Riskclassificationaccordingtothestability,harmfulnessandenvironmentalimpactofthe

pipinggeologicalhazards

风险级别

地质灾害的稳定性(易发性)

对管道的危害性

危害性大,如管道破裂或断裂将发生泄漏,或严重扭曲变形而必须中断输油气;管道处在以下情况时可判定为此级:管道在滑坡内部;管道在崩塌落石块体可能直接冲击的区域;管道在泥石流流通区

环境影响

滑坡不稳定,正在变形中,或近期(近1～2a)有过明显变形(如滑坡出现拉裂、沉降、前缘鼓胀或剪出);

危岩主控裂隙拉开明显,后缘拉张裂隙与基脚软弱层、岩腔构成不利的危岩体结构,有小规模崩塌事件,近期有发生崩塌的趋势;

泥石流形成条件充分,泥石流沟的发育阶段处于发展期或旺盛期,近年来有过泥石流爆发事件

滑坡潜在不稳定,目前变形迹象不明显或局部有轻微变形,但从地形地貌及地质结构等地质条件判断,有发展为滑坡的趋势;

危岩主控裂隙拉开明显,或基脚软弱、发育岩腔,具有崩塌的趋势;

泥石流形成条件充分,泥石流沟的发育阶段处于较旺盛期,历史上有过泥石流活动的记录或存在较新的泥石流堆积体

基本稳定,一般条件下不会发生地质灾害,但在地震或特大暴雨、长时间持续降雨条件下可能出现崩塌、滑坡或泥石流Ⅰ

影响大,灾害点附近有城镇、旅游景点、重要交通干线、输油气管道、大江大河等

Ⅱ

危害性较大,如管道裸露、悬空、漂浮、变形

及损伤等,可能引起介质少量泄漏,可以在

影响较大,附近有村

线补焊和处理的事故;管道处在以下情况时

镇、居民点等

可判定为此级:管道处在滑坡、崩塌影响区、泥石流堆积区

Ⅲ

不构成明显危害;各种灾害影响到管道安全的可能性小

有少数零星居民

3　忠县-武汉输气管道地质灾害风险

分级

3.1忠县—武汉输气管道地质灾害简介忠县—武汉输气管道干线从重庆忠县至武汉,支线辐射至湖南长沙、湖北黄石和襄樊,2004年底建成通气,总长1375km,其中400km管线穿越渝东、鄂西山区。起伏变化大的地形、复杂的地层组合与构造变形条件、多变的气象及近期人类工程活动的加剧等,使该区成为地质灾害多发区。近年来管道干线已经出现了危岩坠落砸损管道、滑坡损伤管道、山洪及泥石流导致漂管等事件,同时管道公司已陆续投入了大量资金进行地质灾害整治。

根据2007年野外调查,忠县到宜昌山区段管道沿线共查出225处(线段)地质灾害点(线段),其中,滑坡34处,崩塌(危岩体)32处,水工点(包括挡墙、

排水渠、过河硬覆盖等)损毁159处。3.2风险等级划分结果按表2的管道地质灾害风险分级指标,对调查的滑坡和崩塌(危岩)逐个确定其风险等级,部分结果列于表3。

34个滑坡风险分级结果中,属于Ⅰ级的9个,占26%;属Ⅱ级的19个,占56%;属Ⅲ级的6个,占18%。

32处崩塌风险分级结果中,属于Ⅰ级的4个,占12%;属Ⅱ级的23个,占72%;属Ⅲ级的5个,占16%。

按照风险分级结果,对地质灾害进行整治规划,按近期、中期、远期3阶段进行规划,分别对应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级风险。风险等级划分较好地满足了整治规划的编制工作,目前忠县—武汉输气管道沿线被纳入近期规划的、属于Ⅰ级风险等级的地质灾害防治工作已经开始落实。

表3　忠县—武汉输气管道忠县-宜昌段滑坡、崩塌风险分级表

Table3　LandslideriskclassificationalongZongxian2YichanggaspipelineofZhongxian2Wuhangaspipeline

编　号

XH201XH202XH203XH204XH205XB201XB202XB203XB204XB216

名称、类型

高洞子滑坡

忠县长江隧道进口滑坡忠县沿溪水平村滑坡黄家院子4组滑坡沿溪镇清明村石门组滑坡顺溪Ⅵ#陡坡崩塌顺溪Ⅶ#边坡崩塌岚埡口危岩小湾陡坡崩塌金龟危岩体

里程桩

K003+712K004+627+50K007+804-50K010+042K019+604+100K003+712K003+818K012+688K018+855K106+146+50

滑坡性质与稳定性状态分级

ⅠⅠⅡⅠⅢⅡⅡⅠⅡⅢ

危害性分级ⅠⅢⅡⅡⅡⅡⅡⅠⅡⅡ

环境影响分级ⅠⅠⅠⅡⅢⅠⅠⅡⅡⅢ

风险分级ⅠⅡⅡⅡⅢⅡⅡⅠⅡⅢ

102

地质科技情报

[Z].北京:中国地质调查局,2007.

2009年　

4　结　语

我国穿越山区的长输油气管道近年来快速增

加,与此相伴随的威胁管道安全的管道地质灾害开始涌现,防治管道地质灾害将成为管道管理部门的一项重要任务。

笔者提出了基于风险的管道地质灾害分级方案,将风险等级由高到低分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。风险等级划分指标因素包括:①地质灾害致灾体因素,即灾害体稳定性(或易发性);②管道承灾体的因素,包括管道破裂、扭曲变形、防护层损伤等危害情况;③周围环境的影响因素。对忠县—武汉输气管道沿线滑坡及崩塌(危岩)进行了风险分级,按照风险分级结果,进行地质灾害整治规划,依次将Ⅰ级风险纳入近期规划、Ⅱ级风险纳入中期规划、Ⅲ级风险纳入远期规划。管道地质灾害风险等级划分较好地满足了整治规划编制工作的需要。参考文献:

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DiscussiononRiskClassificationofGeological

HazardsalongOilandGasPipeline

WANGXue2ping1,SUNXiao2bin2,HAOJian2bin2,JINGHong2yuan2,

LIUJian2ping2,DENGQing2lu1(1.ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan430074,China;

2.GasPipelineBranch,PetroChina,LangfangHebei065000,China)

Abstract:Thispaperbringsforwardaseriesofriskclassificationbycloselyconnectingtheattributesofge2ologicalhazardsalongoilandgaspipelines.Theriskclassificationtakesintoaccountmanyaspectssuchasthecharacteristicsoffielddetailedsurvey,liablehazards,damagestothesurroundingsaswellasbetteroperations.ThisriskclassificationisappliedtogeologicalhazardsstudyalongthegaspipelinefromZhongxiantoWuhan,andtheresultagreeswiththepracticalsituationonthewhole.Itissuggestedthatwithcontinuouspracticingandperfecting,theriskclassificationstandardshouldbeabletobettermeettheactualrequirements.

Keywords:Zhongxian2Wuhangaspipeline;geologicalhazard;riskclassification

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