荊宏遠1，鄧清祿2，盧啟春1

1.中國石油天然氣股份有限公司管道分公司；2.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）

摘要：  地質(zhì)災害是長(cháng)輸油氣管道的主要風(fēng)險之一，將伴隨管道全生命周期，需建立以防為主的地質(zhì)災害風(fēng)險控制體系。通過(guò)對澀寧蘭、忠武線(xiàn)、蘭成渝三條管線(xiàn)地質(zhì)災害調查分析，指出地質(zhì)災害多發(fā)地段和多發(fā)時(shí)段。提出管道建設期是地質(zhì)災害的主要防治階段，防治工程應與管道同步設計、施工；管道運營(yíng)期應持續積極防治，做好地質(zhì)災害誘發(fā)因素的監控，建立完善的應急搶險體系，盡可能降低災害后果損失。

關(guān)鍵詞：管道；地質(zhì)災害；風(fēng)險管理；控制策略

地質(zhì)災害風(fēng)險往往伴隨管道全生命周期，是與第三方損壞、制造缺陷、腐蝕、誤操作并列為影響長(cháng)輸油氣管道運營(yíng)安全的主要風(fēng)險源之一。由于地質(zhì)災害常導致管道斷裂，造成大量的管輸介質(zhì)泄漏，且更多的發(fā)生在地形地貌條件復雜的山區，搶險困難，事故造成的經(jīng)濟損失往往較大。隨著(zhù)社會(huì )對安全和環(huán)境的重視程度日益提高，對管道地質(zhì)災害風(fēng)險控制的要求越來(lái)越嚴格，建立規范、系統、有效的管道地質(zhì)災害控制策略對減緩地質(zhì)災害風(fēng)險、提高管道運營(yíng)安全十分重要。

1 管道地質(zhì)災害風(fēng)險特征

1.1 地質(zhì)災害的空間分布特征

管道常見(jiàn)地質(zhì)災害類(lèi)型包括滑坡、崩塌、泥石流、水毀、地面塌陷、多年凍土融沉等�；�坡、崩塌、泥石流、地面塌陷（包括巖溶塌陷和采空區塌陷）主要表現為巖土體的移動(dòng)，對淺埋管道的危害較大，但數量相對少。水毀災害是最主要的災害類(lèi)型，但其危害相對較小，不過(guò)部分河溝道水毀仍可能造成管道斷裂和發(fā)生泄漏，造成污染的后果更加嚴重。多年凍土融沉災害主要發(fā)生在大興安嶺、青藏高原等高寒凍土區，發(fā)展過(guò)程相對緩慢。

我國長(cháng)輸油氣管網(wǎng)已逐步覆蓋全國，穿越了山地、平原、戈壁、黃土、水網(wǎng)、沙地及高寒凍土等各種地形地貌單元，管道地質(zhì)災害風(fēng)險水平主要取決于管道沿線(xiàn)周邊的工程地質(zhì)環(huán)境，不同地形地貌單元地質(zhì)災害類(lèi)型及風(fēng)險水平有顯著(zhù)差異。管道建設環(huán)節，如路由選擇、敷設方式、施工方式等，可以選擇和營(yíng)造管道周邊一定范圍內的工程地質(zhì)環(huán)境，管道建成后，周邊工程地質(zhì)環(huán)境即基本確定，因此管道建設階段成為地質(zhì)災害風(fēng)險水平的決定性環(huán)節。

以澀寧蘭、忠武線(xiàn)、蘭成渝地質(zhì)災害情況為例，2005—2010年間調查識別4084項，對比結果見(jiàn)圖1~3。其中水毀災害占地質(zhì)災害總量的77%，40%發(fā)生在橫坡敷設地段，37%發(fā)生在河谷地帶，18%發(fā)生在縱坡敷設地段�；�坡、崩塌、泥石流等災害數量占23%，主要發(fā)生在橫坡敷設地段，達到82%�？梢钥闯龅刭|(zhì)災害在空間位置上分布極度不均，重大地質(zhì)災害密集分布在幾處很短的區段，這些區段在管線(xiàn)總長(cháng)度占比不大，地質(zhì)災害發(fā)育密度卻很高。

圖1  管道地質(zhì)災害類(lèi)型

圖2  水毀災害在不同地段的分布

圖3  除水毀災害之外的地質(zhì)災害在不同地段的分布

1.2 地質(zhì)災害的時(shí)間分布特征

上述三條管線(xiàn)2003—2010年地質(zhì)災害防治資金投入變化見(jiàn)圖4�？梢�(jiàn)，管道建成投產(chǎn)初期的3~5年是地質(zhì)災害的高發(fā)期，這是因為掃線(xiàn)、管溝開(kāi)挖等管道工程建設活動(dòng)對管道沿線(xiàn)工程地質(zhì)環(huán)境造成了擾動(dòng)，如切坡、松散填方（包括管溝松散回填）、地表植被破壞、微地貌改變導致地表水匯流路徑改變等，短期誘發(fā)了大量的地質(zhì)災害，主要有小型滑坡、崩塌，較為嚴重的水土流失等。經(jīng)系統治理和工程地質(zhì)環(huán)境的自然再平衡，災害發(fā)育逐漸平穩，但不會(huì )消失。若遇到強烈地震、極端氣象、大規模人工活動(dòng)等造成管道沿線(xiàn)工程地質(zhì)環(huán)境發(fā)生較大變化時(shí)，地質(zhì)災害可能再次進(jìn)入多發(fā)期，如蘭成渝自2008年汶川地震后，防治資金投入再次上升。

圖 4  澀寧蘭、蘭成渝、忠武管道地質(zhì)災害防治投資變化情況

2 建設期管道地質(zhì)災害風(fēng)險控制策略

2.1 選線(xiàn)階段風(fēng)險控制

在選線(xiàn)階段，應根據相關(guān)規范、技術(shù)手冊的要求，對滑坡區、采空區、高溫多年凍土區等地質(zhì)災害易發(fā)區采取避讓措施，盡可能避免橫坡敷設、不穩定河道內敷設或反復穿越。對部分區段可以選擇隧道、定向鉆、跨越等敷設方式，避開(kāi)地質(zhì)災害問(wèn)題。但這種敷設方式可能導致建設成本、施工難度、施工工期的增加，需要與安全效益的提高、維護成本的減少進(jìn)行對比分析。2015年投產(chǎn)的忠武線(xiàn)與2010年投產(chǎn)的川氣東送管道在渝東鄂西山區基本并行，川氣東送管道采用隧道等方式避開(kāi)了地質(zhì)災害多發(fā)的重慶市石柱縣黃水鎮張家溝地區、湖北省宜昌市長(cháng)陽(yáng)縣榔坪河谷地帶，地質(zhì)災害風(fēng)險顯著(zhù)低于忠武管道，便很有說(shuō)服力。

2.2 設計階段風(fēng)險控制

在設計階段，對無(wú)法避讓或比選確定不避讓的地質(zhì)災害點(diǎn)采取防治措施，應與管道施工同步或更早實(shí)施，避免地質(zhì)災害對管道和施工人員造成安全影響。由于管道運行壽命可達30~50年，在敷設方式選擇和設防標準選擇上，應充分考慮管道生命周期內可能的環(huán)境變化和人類(lèi)工程活動(dòng)。河道挖沙導致河床下切嚴重威脅管道安全即是一個(gè)典型例子，這種情況在經(jīng)濟快速發(fā)展的地區尤為顯著(zhù)。即使是在遠離管道穿越點(diǎn)數百米以外的區域，挖沙活動(dòng)在短短幾年內也可導致管道穿越處河床下切數米，導致大開(kāi)挖穿越該河流的管道埋深不足、外露、受水流沖擊，甚至個(gè)別定向鉆穿越管道也出現埋深不足、露管等情況，給管道的管理和維護帶來(lái)巨大困難，被迫采取復雜的河床穩固措施或改線(xiàn)。

2.3 施工階段風(fēng)險控制

在施工過(guò)程中，應避免過(guò)度掃線(xiàn)、大挖大填等，盡可能降低對工程地質(zhì)環(huán)境的擾動(dòng)。對水工保護工程、水土保持工程進(jìn)行針對性設計和施工，做好植被恢復，減少對地質(zhì)災害的誘發(fā)作用。在施工過(guò)程中也應開(kāi)展地質(zhì)災害風(fēng)險管理，隨時(shí)發(fā)現隨時(shí)整治，不留后患。

綜上所述，建設期間由于管道尚未敷設或未投產(chǎn)，不需要考慮對管道的特別保護，在地質(zhì)災害防治工程采取的措施、施工方式上有更多的選擇空間，施工更方便、成本更低。同樣對于管體應變監測、土體位移監測等地質(zhì)災害監測措施，在管道建設期隨管道敷設同步實(shí)施，實(shí)施成本更低，可獲得管道應力應變的初始狀態(tài)。如中緬管道在管道建設期間開(kāi)展了大量、系統的地質(zhì)災害防治工作，地質(zhì)災害風(fēng)險控制效果十分顯著(zhù)。

3 運營(yíng)期管道地質(zhì)災害風(fēng)險控制策略

3.1 地質(zhì)災害系統防治工作

（1）管道地質(zhì)災害調查與整治規劃。定期組織地質(zhì)災害危險性評估專(zhuān)業(yè)機構開(kāi)展管道地質(zhì)災害調查，進(jìn)行風(fēng)險評價(jià)和分級，制定整治規劃。對于地質(zhì)災害多發(fā)的山區管道可3年左右開(kāi)展一次，其他管道可5年左右開(kāi)展一次。新投產(chǎn)管線(xiàn)宜在管道建設完工后一個(gè)水文年后開(kāi)展，或調查周期能覆蓋第一個(gè)汛期。當發(fā)生強烈地震、極端氣象、大規模人工活動(dòng)等造成管道沿線(xiàn)工程地質(zhì)環(huán)境發(fā)生較大變化時(shí)，可隨時(shí)啟動(dòng)。

（2）地質(zhì)災害點(diǎn)動(dòng)態(tài)管理。根據風(fēng)險等級，每年汛前、汛后對在冊管理的災害點(diǎn)進(jìn)行再調查、再評價(jià)，對發(fā)現的新災害點(diǎn)隨時(shí)納入動(dòng)態(tài)管理范疇，根據風(fēng)險評價(jià)結果制定并實(shí)施監測、工程治理等風(fēng)險控制措施。對風(fēng)險等級處于可忽略狀態(tài)的災害點(diǎn)可進(jìn)行銷(xiāo)項處理。對汛后排查需進(jìn)行工程治理的災害點(diǎn)，應在下一個(gè)汛期來(lái)臨前完成治理工程施工。對汛前排查出影響管道度汛安全的災害點(diǎn)，應采取臨時(shí)防護措施，確保汛期安全。

（3）定期巡檢。定期巡檢不僅包括地質(zhì)災害點(diǎn)、地質(zhì)災害高易發(fā)區，還應包括對地質(zhì)災害主要影響因素的巡檢，如邊坡開(kāi)挖堆填、河道挖沙取土等人類(lèi)工程活動(dòng)。

（4）高后果區地質(zhì)災害防治。對于高后果區的地質(zhì)災害應優(yōu)先安排治理，對河流穿越、斜坡、人類(lèi)工程活動(dòng)影響等可能發(fā)生地質(zhì)災害的區段，進(jìn)行登記并作為巡檢點(diǎn)。另外，由于環(huán)焊縫缺陷對軸向應力十分敏感，而地質(zhì)災害一般導致管道軸向應力變化，兩種因素疊加作用容易導致管道斷裂，因此對存在環(huán)焊縫缺陷的管段更應優(yōu)先安排治理。

3.2 應急搶險工作

（1）應急準備工作。應急準備包括應急預案編制與演練、應急隊伍建設、應急物資管理、應急值班、氣象與地質(zhì)災害預警等。應急預案的編制應根據所轄管道的地質(zhì)災害風(fēng)險情況、所在單位應急搶險能力等因素編制，每年更新并在汛前完成演練。應急隊伍可為專(zhuān)職或兼職，包括管道管理人員、管道維搶修隊伍和可依托社會(huì )資源。應急物資是搶險過(guò)程中可能用到的設備、材料等，其種類(lèi)、數量、存放位置等應根據所轄管道存在的風(fēng)險情況、周邊市場(chǎng)情況、應急預案內容等綜合確定，一般存放在基層站場(chǎng)，對于一些重大風(fēng)險點(diǎn)，宜就近存放。在汛期應進(jìn)行24小時(shí)應急值班，實(shí)時(shí)跟蹤氣象與地質(zhì)災害預警信息，開(kāi)展針對性防汛。

（2）應急搶險工作。險情出現或災情發(fā)生后應按照相關(guān)預案立即組織搶險工作，以達到快速控制險情或災情的目的。對于重大險情及災情，宜由地質(zhì)災害專(zhuān)業(yè)機構制定搶險方案。應急搶險是一個(gè)系統工程，應與各相關(guān)單位協(xié)同工作。如密切關(guān)注氣象、河道行洪和水庫泄洪等信息，據此采取針對性措施、調整搶險工作安排。根據現場(chǎng)及預期發(fā)展情況，必要時(shí)采取降壓、停輸、就近預設封堵點(diǎn)等措施。保持與地方政府應急機構和相關(guān)依托資源的聯(lián)系，以備隨時(shí)支援。對汛期發(fā)現的小型水毀、水工損壞應立即組織修復，避免險情擴大。搶險過(guò)程中還應特別注意管道、搶險人員及周邊人員的安全。

4 問(wèn)題及建議

管道地質(zhì)災害防治仍存在一些問(wèn)題，其中較為突出的是如何提高地質(zhì)災害的早期識別率�？商剿魍ㄟ^(guò)先進(jìn)感知技術(shù)識別地質(zhì)災害早期的輕微活動(dòng)，如在重點(diǎn)管段設置分布式管體應變傳感器實(shí)時(shí)感知管道應力應變變化，沿管溝設置應變光纜感知管道周邊巖土體的輕微位移，采用合成孔徑雷達干涉測量技術(shù)（InSAR）對大范圍地面變形情況進(jìn)行檢測、監測等，及早發(fā)現地質(zhì)災害，從而避免災難事故發(fā)生。

作者：荊宏遠，1983年生，2007年碩士研究生畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（武漢），有14年管道地質(zhì)災害防護從業(yè)經(jīng)驗，主要從事管道防汛與管道地質(zhì)災害防護相關(guān)的科研、技術(shù)咨詢(xún)和管理工作，SY/T 6828《油氣管道地質(zhì)災害風(fēng)險管理技術(shù)規范》第一起草人。

《管道保護》2018年第2期（總第39期）