摘　要：概述了风险评价的定义以及国内外燃气管道风险评价的研究现状，针对某市燃气管道，采用基于层次分析法的模糊综合评价方法对燃气管道潜在风险进行评价，通过算例阐述了基于层次分析法的模糊综合评价方法在城镇燃气管道风险评价中的应用，对保障其安全运行具有十分重要的意义。

关键词：燃气管道，风险评价，层次分析法，模糊综合评价

0 引言

城市燃气管道作为燃气主要的运输工具，随着社会的发展得到迅速的普及，在管道的运行过程中，常受到各种因素的影响发生故障，燃气管道的泄漏或爆裂事故往往会给城市居民的生命和财产带来巨大的损失，给社会造成深远的不良影响。所以，各地频发的燃气管道事故和与之相关的安全问题也逐渐成为社会和公众关注的焦点。开展城市燃气管道的风险评价，保障其安全运行具有十分重要的意义。

1 风险评价概述

风险评价就是综合考虑不同风险因素之间的相互作用及影响，根据国家相关的安全标准或行业内公认的指标确定风险评价基准，衡量风险的程度，判断该系统是否需要采取进一步的控制措施。风险评价的技术方法按评判的准确性分为定性风险评价、半定量风险评价和定量风险评价三个方面^[1]。通过定量或定性的风险评价，进行管道各管段的风险识别，根据风险程度排序确定重大风险的性质并定位，需求有效的措施将风险程度控制在可接受范围内，降低管道事故发生的概率，提高燃气管道的安全可靠性。

2 国内外燃气管道风险评价的研究现状

2.1 国外现状

1992年，W．Kent．Muhlbucer总裁总结了美国近20年开展油气管道风险评价技术研究工作的成果，编写了《管道风险管理手册》，详细论述了管道风险评价的专家评分模型，成为世界各国普遍接受且作为开发风险评价系统的依据^[2，3]。在该书第2版中增加的内容有：不同场合的管道风险评价的修正模型；对环境敏感区域、工作场所压力及潜在人为差错的评价。该书的第3版丰富了原有风险管理方面的内容，以更清晰更具体的例子说明了建立风险评估基本模型的程序，增加了建立穿越段油气输送管道的风险评估模型的方法^[4，5]。

经过不断的发展和应用，目前许多国家已经逐步建立针对城市燃气管道的安全评价体系。例如，英国通过对大量管道资料进行统计分析及灾害模拟实验，建立了输气管道定量风险评价技术。加拿大也成功开发了管道维护和检测的风险分析软件包，用于管道的失效概率分析、失效后果和总风险计算^[6，7]。

2.2 国内现状

在我国有关城市燃气管道风险评价的研究工作起步较晚。最早由潘家华教授于1995年在《油气储运》杂志上全面介绍了《管道风险管理手册》，此后管道风险评价技术引起有关科技人员的广泛关注^[5]。近年来国内对于燃气管道风险评估方法进行了一定的探讨，在借鉴国外研究成果的基础上，综合运用专家评估法、事故树法和模糊数学等多种分析方法，建立了长输石油管道风险评估体系，提出了一整套切实可行的方法^[8]。

在工程应用上，2000年西南石油学院和中国石油西南分公司联合研制开发的“输气管线风险评价软件”对重庆达卧线天然气输气管道进行了全线风险分析与评估，标志着目前国际上通用的评分体系法已经在我国现役燃气管道上达到实际应用水平。关于中国石油天然气集团公司石油管材所、中国石油管道公司和四川石油管道局联合开展的管道安全评价技术研究，不仅取得了多项科研成果，而且建立了现役油气管道安全评价的基本模型和技术方法，还开发了管道安全数据库系统的评价软件程序。该技术成功运用于国内多条油气管道的剩余强度和剩余寿命的定量预测评价工作中，为现役油气管道的检测、维修和更换提供了科学依据。

3 城市燃气管道综合评价指标体系的构建

城市燃气管道的综合评价指标体系是对燃气管道进行风险评价的基础。依据一套能够全面反映燃气管道系统运行状态的评价指标体系所作出的风险评价结果能够真实地反映城市燃气管道风险状况；能够为燃气公司预防危险事故的发生提供合理且有效的信息。可见构建全面科学的评价指标体系对于风险评价具有举足轻重的作用，同时也能够推进城市燃气管道系统风险管理体系的建设。

在城市燃气管道风险评价中，造成管道失效和事故的原因共有4类，即第三方破坏、腐蚀、误操作和设计。通过各指标的相互关系及隶属关系对燃气管道失效的构成要素进行全面地分析，构建如表1所示的二层综合评价指标体系。

表1所构建的评价指标体系为递阶的二层结构。这种递阶层次结构是利用模糊综合评价法进行城市燃气管道风险评价的基础和依据。

4 燃气管道风险评价方法

4. 1 层次分析法——AHP

层次分析法(Analytic Hierarchy Process)，简称AHP，是一种定性与定量相结合的决策分析方法，可以用来确定各指标的相对权重^[9，10]，基本步骤如下：

1)建立递阶层次分析结构。首先条理化和层次化所要研究的问题，然后按照元素的相互关系及其隶属关系将决策的目标、考虑的因素以及对象自上而下分解成若干个层次，绘制层次结构图(见表1)。

2)构造判断矩阵并求最大特征根。根据已建立的因素层次分析结构图对各影响因素进行两两对比分析，构造判断矩阵进行计算，求解判断矩阵的最大特征根λ_max及与其对应的正规化特征向量，具体计算步骤为：首先，计算各行中元素乘积的n次方根：

4.2 模糊综合评价法

模糊综合评价法是基于模糊集理论和最大隶属度原则对多因素系统的特征进行总体评价的一种方法，具体步骤如下：

1)确定评价因素集。

在城市燃气管道风险评价中，造成管道失效和事故的原因有第三方破坏、腐蚀、设计因素和人为操作因素等，其中腐蚀和第三方破坏是最主要的原因。因此造成燃气管道失效的因素集U={u1，u2，u3，u4}={第三方破坏，管道腐蚀，管道误操作水平，管道设计水平}。这四个主要影响因素又分别可细划分为若干子因素。

2)建立备择集。

为了准确、简单的评价管道，一般用风险程度语言作为评价目标，经分析引起燃气管道失效可能性的评价的备择集为：V={v1，v2，v3，v4，v5}={低风险，较低风险，中等风险，较高风险，高风险}。风险等级划分^[12]如表3所示。

3)对各风险因素进行评价，确定隶属度矩阵，根据各风险要素影响程度，确定其相应的权重。

4.3 案例分析

根据前文建立的燃气管道综合评价层次结构图，结合专家知识以及管道数据，采用模糊综合评价法对某市县城城镇燃气管道进行风险评价。

首先，利用层次分析法确定因素权重：A=(0.42  0.27  0.18  0.13) 。

其次，综合考虑影响管道失效的所有因素进行二级模糊综合评判确定管段的风险等级，根据对各因素的等级计算得出模糊综合评价集合R：

根据最大隶属原则，该市城镇燃气管道的风险水平处于低风险等级。说明该市的城镇燃气管道处于较安全状态，防护措施比较得当，管理较完善。

5 结语

近年来，我国大力发展天然气工业，随着“西气东输”“俄气南供”等工程的实施，天然气正在被城市的各个方面广泛的应用，但是燃气在为城市生产、生活带来便利的同时，也由于其自身所固有的易燃、易爆、有毒等特性，具有一定的危险性。

本文针对城市燃气管道存在的可能性风险，结合某市工程实例，采用基于层次分析法的模糊综合评价方法对燃气管道潜在风险进行评价，确定风险性质并采取合理的措施，确保燃气管道的安全运行。可见，基于层次分析法的模糊综合评价方法在城市燃气管道风险评价中的应用具有一定的现实价值和良好的应用前景。

参考文献：

[1]马令申．城市埋地燃气管道危险源辩识评价研究与专家系统框架开发[D]．北京：北京化工大学，2003．

[2]杨嘉瑜，张德彦，李钦华．管道风险管理手册[M]．北京：中国石化出版社，2005．

[3]W．KenU Muhlbauer．Pipeline Risk ManagemenU Manual[M]．Gulf Publishing Company，2004．

[4]潘家华．油气管道的风险分析(续完)[J]．油气储运，1995，14(5)：3-10．

[5]潘家华．油气管道的风险分析(续一)[J]．油气储运，1995，14(4)：1-7．

[6]曾静，许俊城，陈国华．城市埋地燃气管道风险评估方法的适用性[J]．燃气与热力，2007，27(5)：55-61．

[7]Brian Griffin，Mike Zelensky．Basuics of risk analysis[J]．AssessmenU and managemenU Banff /95 pipeline Workshop，1995，12( 2) ： 21-23．

[8]肖建明．城市埋地钢质燃气管网风险评估GIS集成系统研究[D]．广州：华南理工大学，2007．

[9]王莲芬，许树柏．层次分析法引论[M]．北京：中国人民大学出版社，1990：97-106．

[10]SaaUy U L．Uhe analyUic hierarchy process[M]．McGraw Hii，Inc，1980： 187-193．

[11] T．L．Saaty．TheAnalysis Hiererchy Process[M]．NewYork：MCGraw Hill Inc，1980．

[12]郭峰．城市地下燃气管道风险评价研究[D]．长沙：中南大学硕士学位论文，2011．

(本文作者：赵翔宇 中煤科工集团重庆设计研究院，重庆 400016)