崔宝月
华东管道设计研究院有限公司 江苏 徐州
[摘要]本文通过辨别原油管道穿越段存在的环境风险源、计算事故状态下的油品最大泄漏量、评估企业环境风险控制水平得出了现有原油管道的环境风险等级，从控制环境风险角度论述了鲁宁输油管道穿越国家级自然保护区以及怀洪新河段管道改造的必要性。线路改造后通过更换管材、增设阀室、提高防腐等级、增大埋深、设置视频监控等防范措施，环境风险等级得以降低。风险控制措施有效可行，能够确保管道安全运行，同时保护穿越段水体安全及生态环境。
In this paper, the environmental risk grade of the existing crude oil pipeline is obtained by identifying the environmental risk sources existing in the crossing section of the crude oil pipeline, calculating the maximum oil leakage under the accident state, and evaluating the environmental risk control level of the enterprise, this paper discusses the necessity of luning oil pipeline crossing the national nature reserve and Huaihong New River section from the point of environmental risk control. After the modification of the line, the environmental risk level can be reduced by changing the pipe material, adding the valve room, increasing the anticorrosion level, increasing the buried depth, setting up video monitoring and so on. Risk control measures are effective and feasible to ensure the safe operation of the pipeline, while protecting the water safety and ecological environment of the crossing section.
[关键词]原油管道；环境风险；风险防范措施
Crude oil pipeline; environmental risk; risk prevention measures.
鲁宁输油管道（以下称鲁宁线）起自山东省临邑县、终到江苏省仪征市，纵跨山东、安徽、江苏三省19个县（市），于1978年7月建成投产。现管道全长719.5 km，年输油能力1100×104 t/a。
泗洪洪泽湖湿地国家级自然保护区（以下称自然保护区）是江苏省境内最大的淡水湿地自然保护区，所辖生境是整个洪泽湖湿地生态系统保存最为完善的区域，主要保护对象为淡水湿地生态系统及其中的珍稀动植物资源。自然保护区功能区划为核心区、缓冲区以及实验区。
怀洪新河为防洪排涝功能河道，地理位置极其特殊，下游2069 km2的洪泽湖重大水源地，供给淮安市、宿迁市、明光市各区县农田灌溉、航运、工业和1159.15万人口的生活用水，上游为全长1000 km的淮河。
鲁宁线穿越自然保护区及怀洪新河段位于江苏省泗洪县双沟镇施马村境内，穿越自然保护区下草湾片区（为保护区实验区范围）。管道采用埋地大开挖敷设方式穿越自然保护区和怀洪新河，现埋设深度最小为1.09 m，管材选用Ф720×9的16Mn螺旋焊缝钢管，距离最近的抗洪阀室31.7 km。
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1 现行管道环境风险评估
根据《输油管道环境风险评估与防控技术指南》[1]对现行穿越段管道进行环境风险识别。
1.1 环境风险源识别
1.1.1 识别依据
（1）管道相邻的两个具有截断功能的阀之间的部分划为一个管段；
（2）对按照（1）划分的每一管段，宜按环境风险受体类型和敏感性再次进行划分。
1.1.2 识别结果
穿越段管道位于抗洪阀室和泗洪站之间，按照识别依据（1），本文将管道穿越自然保护区实验区及怀洪新河的管段识别为环境风险源。
1.2 环境风险等级评估
环境风险等级按照涉及环境风险物质种类与数量、可能影响的环境风险受体敏感性、环境风险控制水平等因素进行评估，从高到低分为重大环境风险、较大环境风险和一般环境风险。本项目管道位于自然保护区内，根据《输油管道环境风险评估与防控技术指南》周边环境风险受体情况划分表，管道直接经过或可能影响的区域存在自然保护区、乡镇及以上城镇饮用水水源保护区等环境风险受体的，其风险源周边环境受体属于类型2，其环境风险等级按表1确定。
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1.2.1 环境风险物质数量Q
本文识别出的环境风险源为鲁宁线穿越自然保护区及怀洪新河段管道，环境风险物质为原油，Q为事故状态下环境风险物质的最大泄漏量。根据鲁宁线多年运行实际以及2019年8月鲁宁线管道运营管理单位—中国石化管道储运有限公司编制的《鲁宁线安全技术状况分析及整治措施建议报告》，腐蚀缺陷与焊缝缺陷是当前鲁宁线主要的失效形式，其中焊缝缺陷较腐蚀缺陷相比，开裂后的泄漏量大，后果更为严重，属于当前鲁宁线的首要风险。现假设管道穿越自然保护区段出现一处直径为100 mm的开裂口，泄漏量采用泄漏时间×泄漏速度的方式估算。
泄漏速度采用伯努利方程计算：
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式中：为液体泄漏速度，kg/s；为液体泄漏系数，取值0.64（裂口形状圆形）；A为裂口面积，m2；ρ为液体的密度，取0.82t/m3；P为容器内介质压力，取4.9MPa；P0为环境压力，取0.1MPa；g为重力加速度，取值9.8m/s2；h为裂口之上液位高度，取极端情况，裂口位于管道正底部，由于管道内不满流，高度取直径的80%。
根据伯努利方程，估算油品泄漏速率为445 kg/s，假定事故发生30 min后泄漏得到控制，则泄漏量q为801 t。根据《输油管道环境风险评估与防控技术指南》，q＜1000 t时，以Q1表示。
1.2.2 环境风险控制水平值M
采用评分法对风险源安全生产控制、环境风险防控措施等指标进行评估汇总，确定环境风险控制水平。评估指标及分值见表2。
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根据表2、表3，本项目25≤M=34＜50，为M2类水平。
根据表1，环境风险源分级表，现行管道的环境风险控制水平为M2类，环境风险物质数量以Q1表示，为较大环境风险。
另根据《油气输送管道完整性管理规范》[2]，穿越自然保护区段管道识别为Ⅱ级高后果区，穿越怀洪新河段管道识别为Ⅲ级高后果区。
可见，对此穿越段管道改造及采取可行的风险防范措施是非常必要的。
2 风险防范措施
对穿越自然保护区及怀洪新河段管道进行改线设计。改造后管道在管道本体、工程技术等方面采取相应的风险防范措施，并对运营期提出了更高的管理要求，以确保管道安全运行。
2.1 对管道本体采取的措施
2.1.1 线路用管
根据《输油管道工程设计规范》[3]，改造段管道取最高设计系数0.5，采用Ф720×11.9 L415M直缝埋弧焊钢管。
相比改造前的Ф720×9的16Mn螺旋焊缝钢管，改造后，在壁厚、钢级以及制造工艺上都有所提高。
2.1.2 管道埋深
全线采用埋地敷设方式，管道埋深根据管道稳定性要求、冻土层深度、沿线农田耕作深度、地形和地质条件及地下水位情况等确定，一般为管顶覆土1.2 m，定向钻穿越处管道最大埋深为河床下15 m。
改造前管道全部为大开挖敷设，埋深为1.09 m，相比改造前提高了埋深要求。
2.1.3 管道的焊接、检验
管道焊接采用手工下向焊接工艺。鉴于本工程穿越自然保护区，为确保管道焊接质量，所有环焊缝采取100%超声波探伤和100%射线的双百探伤方式。
2.2 工程技术方面采取的措施
2.2.1 设置线路截断阀室
按照《输油管道工程设计规范》的要求，管道穿越怀洪新河段为大型穿越，且怀洪新河为防洪排涝功能河道，应在河流两岸设置线路截断阀，以减少和避免管道发生事故时对自然保护区以及怀洪新河造成生态及水体影响，并为抢修赢得时间。
本工程管道距离泗洪泵站较近，约3 km，故只需在怀洪新河南侧新增一座远控截断阀室，阀门采用全焊接式全通径球阀。阀室配置RTU远控系统,一旦管道发生泄漏，调度控制中心能立即向阀门发出切断信号。
2.2.2 加强防腐
根据线路设计路由方案，综合沿线部分地段土质要求、管道敷设条件等自然条件和工程地质状况，以及防腐层的综合性能与涂敷作业的简便性、经济性等因素，穿越自然保护区管道外防腐层采用高温型加强级三层PE防腐；定向钻穿越怀洪新河段管道外防腐层采用单层加强级熔结环氧粉末，外面再加光固化保护层进行保护。
2.2.3 增设视频监控
在穿越自然保护区附近设置视频监控设备，通过3G/4G传输网络将视频信号传输至调度控制中心已有4G视频服务器，实现生产及安全监控。
2.3 运营期采取的措施
本项目管道采用先进的密闭输送工艺，选用质量高、密闭性能好的产品，采用管道泄漏检测技术，设置了截断阀室，正常运营情况下，对周边生态基本不造成影响。考虑到所处位置的特殊性，为确保管道的安全运营，主要采取以下几点措施：
（1）为环境敏感区配置相应的应急物资，如围油栏、吸油毡、PVC充气式船艇、收油机等[4]，并定期维护。
（2）制度详细的敏感区巡检制度，加大巡线频次，及时发现隐患，及时治理，避免发生管道事故。
（3）根据改造后的工程内容，完善管道的现有应急预案，确保纳入到整体的应急预案体系中，并定期组织人员进行演练。
（4）定期开展管道风险评价工作，高后果区管段每年进行一次风险评价，识别影响管道完整性的危害因素，确定危害因素的后果影响极其风险水平[5]。
3 改造后管道环境风险评估
改造后管道的环境风险控制水平评估指标见表4，根据表3，改造后管道的环境风险控制水平为M1类。
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根据式（1），改造后管道的泄漏速度为412 kg/s，假定事故发生30 min后泄漏得到控制，则泄漏量q为741.6 t，q＜1000 t，以Q1表示。
根据表1，环境风险源分级表，改造后管道的环境风险控制水平为M1类，环境风险物质数量以Q1表示，为一般环境风险。可见，对现行管道进行改造并采取了可行的风险防范措施后，环境风险已由重大风险降低为一般风险，管道的安全以及环境敏感区的生态环境得以良好保证。
4 结论
油气长输管道难免存在穿越河流、环境保护区等环境敏感区的情况，对于此段管道应定期识别其环境风险等级，当不满足管道运行安全或对环境敏感区造成较大威胁时，应采取相应有效的防范措施，以确保管道的安全运行，降低管道的环境风险等级，保护环境敏感区的生态安全。
参考文献
[1]国家市场监督管理总局.输油管道环境风险评估与防控技术指南:GB/T 38076-2019[S].北京.中国标准出版社,2019:3-4,11-13.
[2]冯庆善、吴志平.油气输送管道完整性管理规范:GB 32167-2015[S].北京.中国标准出版社,2016:6.
[3]中华人民共和国住房和城乡.建设部输油管道工程设计规范:GB 50253-2014[S].北京.中国计划出版社,2015:21-22.
[4]马达开.油气长输管道环境风险评估指标选取与识别.[J].安全.2017(5):7-10.
[5]《输油管道高后果区识别与风险评价技术手册》：Q/SHGD 1009-2019[S].徐州:中国石化管道储运有限公司,2019:4.
Risk Identification and prevention and control measures of crude oil pipeline crossing environmental sensitive area
崔宝月，女，2011年毕业于中国石油大学（华东）油气储运工程专业，本科，工程师，安全环保设施设计