摘  要：本文首先簡(jiǎn)要介紹了風(fēng)險(xiǎn)的定義，介紹了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的一般程序，即風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)應(yīng)包括風(fēng)險(xiǎn)可接受性準(zhǔn)則的制定、危害識(shí)別、危害事件的概率分析及后果分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并介紹了城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中常用的分析方法：邏輯樹分析、故障模式影響及致命度分析以及專家判斷指數(shù)法。最后文篇提出了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)在城市燃?xì)獍踩�管理中的作用以及在我�?guó)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)的建議。

關(guān)鍵詞：風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)  城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)  事故  邏輯樹   FMECA   應(yīng)用

Risk Assessment and Its Application on Urban Gas Transmission and Distribution  System
[Abstract] This thesis introduces the definition of risk firstly, then introduces the general procedure of risk assessment, which should include the determination of risk acceptance criterion, hazard identification, probability analysis of these hazardous events, consequences analysis and risk assessment. And the thesis introduces analysis methods often used in urban gas transmission and distribution systems, such as Logic Tree, FMECA and Index Method etc. . Finally, the thesis mention the effect of risk analysis in urban gas safety management and recommend some measures to apply risk assessment to gas transmission and distribution system in our contry.
[Key Words]Risk assessment  Urban gas transmission and distribution system   Accident
           Logic Tree   FMECA    Application
1 引  言
    城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)要求保證不間斷地、可靠地給用戶供氣，在運(yùn)行管理方面也應(yīng)是安全的。燃?xì)廨斉涔艿兰捌涓綄僭O(shè)備錯(cuò)綜復(fù)雜地分布在城市街道之中，周圍人口、建筑物密度大；一些儲(chǔ)配站也由于城市的向四周擴(kuò)張而逐漸位于城市中央；燃?xì)庖�入管及用戶管更是進(jìn)入建筑物內(nèi)部；另一方面，城市燃?xì)馐且兹家妆�的氣體(對(duì)于人工煤氣還有毒)，若輸配管網(wǎng)系統(tǒng)由于某種原因失效，燃?xì)庖子谛孤�，并可能引發(fā)中毒、爆炸及火災(zāi)，從而給人們的生命安全和財(cái)產(chǎn)構(gòu)成威脅。而風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)正好是確定危害事件發(fā)生的概率和后果嚴(yán)重程度，并與給定目標(biāo)或準(zhǔn)則相比較，確定其是否在可承受范圍內(nèi)的一門新興科學(xué)。
2 風(fēng)險(xiǎn)的定義及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的一般程序
    2.1風(fēng)險(xiǎn)的定義
    風(fēng)險(xiǎn)包含任何有違于達(dá)到安全狀態(tài)的任何事物。過去的文獻(xiàn)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)有許多的定義：文獻(xiàn)[1]認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)就是發(fā)生不幸事件的概率，是某一種事業(yè)預(yù)期后果估計(jì)仲較為不利的一面，他將風(fēng)險(xiǎn)表示為事件發(fā)生概率及其后果的函數(shù)：風(fēng)險(xiǎn)R＝f(p，C)，其中p為事件發(fā)生的概率，C為事件發(fā)生的后果；更為一般的定義為風(fēng)險(xiǎn)是事故發(fā)生的概率與事故發(fā)生所產(chǎn)生的后果的乘積R＝P·C，即為事故后果的數(shù)學(xué)期望；文獻(xiàn)[2]認(rèn)為對(duì)于稀有事件事故后果的數(shù)學(xué)期望不能反映后果的概率分布特征，而這恰恰是風(fēng)險(xiǎn)最重要的特性，它認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)的完整描述應(yīng)包括三個(gè)基本元素，事件情景、事件概率和事件后果。
    2.2風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的一般程序
    一般系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)程序如圖1所示：
 
圖1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)流程圖

　　2.2.1 風(fēng)險(xiǎn)可接受性準(zhǔn)則
    風(fēng)險(xiǎn)可接受性是指人們認(rèn)識(shí)到某種實(shí)踐活動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)的存在并繼續(xù)從事該項(xiàng)活動(dòng)時(shí)，將這種風(fēng)險(xiǎn)作為獲得有關(guān)利用和好處的代價(jià)而接受。美國(guó)核能管理局、英國(guó)健康與安全執(zhí)行委員會(huì)和其他管理機(jī)構(gòu)都采納的風(fēng)險(xiǎn)可接受性標(biāo)準(zhǔn)為風(fēng)險(xiǎn)和危害應(yīng)為“合理的盡可能低”(ALARP)，如圖2示。確定風(fēng)險(xiǎn)可接受性準(zhǔn)則時(shí)應(yīng)充分考慮安全與成本之間的關(guān)系，風(fēng)險(xiǎn)可接受性準(zhǔn)則制定得越低，系統(tǒng)則越安全，但為此付出的成本也越高。確定風(fēng)險(xiǎn)可接受性準(zhǔn)則時(shí)還應(yīng)充分考慮個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)與社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系，人們通常對(duì)社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)更為關(guān)注，例如某一事故多次導(dǎo)致個(gè)體死亡的死亡率與另一種事故導(dǎo)致群體死亡的死亡率相同時(shí)，人們往往認(rèn)為群體死亡事故更為嚴(yán)重，這就是人們對(duì)社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)表現(xiàn)出更多的風(fēng)險(xiǎn)厭惡。個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)通常以每年的死亡率表示，10－6/(人·年)死亡率通常被認(rèn)為是可以被接受的。社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)通常以FN曲線表示(累計(jì)頻率－死亡人數(shù)曲線)，例如荷蘭的社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)安全目標(biāo)如圖3示。
    2.2.2 危害識(shí)別
    危害識(shí)別是風(fēng)險(xiǎn)分析的最關(guān)鍵的步驟之一，這一步要解決的問題是所研究系統(tǒng)中存在哪些潛在危害事件，危害事件在什么條件發(fā)生，依此就可以制定控制這些危害事件的措施。我們對(duì)危害事件的認(rèn)識(shí)可以是客觀的，也可以是主觀的，但一定要全面，即要識(shí)別出所有的危害事件。國(guó)外研究人員在半個(gè)多世紀(jì)的風(fēng)險(xiǎn)研究過程中總結(jié)了許多危害識(shí)別的方法，主要有以下方法：
    ·危險(xiǎn)性預(yù)分析(PHA)　　
    ·故障模式及影響分析(FMEA)
    ·故障模式影響及致命度分析(FMECA)
    ·危害及可操作性研究(HAZOP)
    ·風(fēng)險(xiǎn)幕景分析(RSA)
    2.3 事故概率分析
    事故概率分析主要有兩類方法：一是根據(jù)過去發(fā)生該事故的歷史數(shù)據(jù)估計(jì)；二是以可靠性分析為基礎(chǔ)，根據(jù)事故發(fā)生的機(jī)理，利用已有的某些元件、設(shè)備的失效規(guī)律或主觀分析對(duì)事故發(fā)生的概率進(jìn)行估計(jì)。歷史數(shù)據(jù)分析方法需要有完備的事故數(shù)據(jù)庫(kù)，其分析結(jié)果比較能令人信服，但目前在大多數(shù)情況下，由于缺乏必要的歷史數(shù)據(jù)，可靠性分析法的應(yīng)用更為普遍。事故概率可靠性分析主要有以下方法：
    ·故障模式及影響分析(FMEA)
    ·故障模式影響及致命度分析(FMECA)
    ·事故樹分析(FTA)
    ·事件樹分析(ETA)
    ·因果圖分析(CCCA)
    2.4 事故后果分析
    事故后果分析通常指估算事故直接影響到人類或環(huán)境的損失，包括人員傷亡、財(cái)物損失、環(huán)境破壞、誤工損失等。進(jìn)行事故后果分析時(shí)，應(yīng)估計(jì)事故影響到的范圍，該范圍內(nèi)存在的人或物的數(shù)目及規(guī)律，及事故對(duì)人、物和環(huán)境的傷害程度。事故的后果大小程度可以用人員傷亡的數(shù)目、耽誤的工時(shí)數(shù)目、貨幣形式表現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)損失等各種方法表示。當(dāng)采用貨幣形式表示損失時(shí)，應(yīng)采用科學(xué)的方法對(duì)財(cái)物損壞、人員傷亡、環(huán)境破壞和工時(shí)耽誤損失進(jìn)行折算。
    2.5 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
    按照風(fēng)險(xiǎn)的定義R=Σ(P·C)，估算出風(fēng)險(xiǎn)值，并與已知的判別準(zhǔn)則進(jìn)行比較，對(duì)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。  

3 燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過程中的常用方法
    迄今為止，國(guó)內(nèi)外開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法不下百種，其中有的是定性的，有的是定量的，有的是半定量的，下面介紹幾種燃?xì)夤こ坛Ｓ玫姆椒ā?BR>    3.1 邏輯樹分析
    邏輯樹分析主要包括事故樹分析、事件樹分析和因果圖分析三種。
    事故樹(FTA)是一種由結(jié)果到原因描述事故發(fā)生的有向邏輯樹，是一種將系統(tǒng)故障的各種原因(包括硬件、環(huán)境、人為因素)由總體到部分，按倒置樹枝狀結(jié)構(gòu)從上到下逐層細(xì)化的邏輯演繹分析方法。故障樹的結(jié)構(gòu)如圖4所示，下級(jí)事件都是上級(jí)事件的直接原因，因果事件之間必須用邏輯門連接。事故樹中矩形符號(hào)表示頂事件(故障事件)或中間事件；圓形符號(hào)表示底事件即不需要進(jìn)一步往下分析底基本原因事件；菱形符號(hào)用于兩種情景：一是沒有必要詳細(xì)分析或原因尚不明確的事件，二是表示二次事件，即來自系統(tǒng)之外的故障事件；
表示“邏輯或門”，即它所連接底下級(jí)事件至少有一個(gè)發(fā)生時(shí)，上級(jí)事件就發(fā)生； 表示“邏輯與門”，即僅當(dāng)它所連接底下級(jí)事件同時(shí)發(fā)生時(shí)，上級(jí)事件才發(fā)生；邏輯門上可以附加各種條件。當(dāng)構(gòu)造出事故樹后，就可以依據(jù)事故樹找出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的“最小割集”，由“最小割集”的階數(shù)可以定性分析系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)；根據(jù)已知的基本事件的發(fā)生概率和上下級(jí)事件的布爾代數(shù)關(guān)系可以計(jì)算出頂事件發(fā)生的概率，從而對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行定量分析。
    事件樹(ETA)是一種由原因到結(jié)果描敘事故發(fā)生的有向邏輯樹，是根據(jù)給定的初因事件，以人、硬件和環(huán)境為對(duì)象，分析事件的發(fā)展和可能導(dǎo)致的后果的一種邏輯歸納分析法。根據(jù)初因事件的發(fā)生概率、初因事件引起下一級(jí)事件發(fā)生的概率可以定量分析后果事件的發(fā)生概率，結(jié)合后果事件的后果分析可以完成系統(tǒng)故障的定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。因果圖分析方法將事故樹和事件樹結(jié)合在一起，分析時(shí)選取一個(gè)危險(xiǎn)事件，對(duì)危險(xiǎn)事件進(jìn)行事故樹分析可導(dǎo)出危險(xiǎn)事件的可能原因和發(fā)生概率，對(duì)危險(xiǎn)事件進(jìn)行事件樹分析可導(dǎo)出危險(xiǎn)事件可能導(dǎo)致的后果及發(fā)生概率。
    3.2 故障模式影響及致命度分析(FMECA)
     FMECA方法是對(duì)系統(tǒng)各個(gè)組成部分，按照一定順序進(jìn)行考察，查出系統(tǒng)中各子系統(tǒng)或元件可能發(fā)生的故障模式，并分析它們對(duì)系統(tǒng)功能造成的影響，并提出可能的改進(jìn)措施，以降低系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的分析方法。分析時(shí)通過計(jì)算故障致命度點(diǎn)數(shù)(CE)來表示風(fēng)險(xiǎn)的大小：
    CE＝F₁F₂F₃F₄F₅
    式中各項(xiàng)及其數(shù)值的意義見表1和表2。F₁、F₂、F₃、F₄和F₅的數(shù)值由設(shè)計(jì)人員、使用人員和維護(hù)人員打分確定。
　　表1 F1~F5分值

　　FMEA及FMECA分析方法適合于設(shè)備或者裝置的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。
    3.3 指數(shù)法(Index Method)
    1992年，美國(guó)海灣出版社出版了W. Kent. Muhlbaue教授所著的《Pipeline Risk Management Manual》，該手冊(cè)提出了目前廣泛應(yīng)用于油氣管道的專家評(píng)判指數(shù)法，該方法列出了引起管道失效的四類共二十五項(xiàng)因素，每項(xiàng)因素都給定分值范圍，有關(guān)專家根據(jù)歷史記錄、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和自己的經(jīng)驗(yàn)給每項(xiàng)因素評(píng)分，并將所有評(píng)分求和，然后根據(jù)輸送介質(zhì)的危險(xiǎn)性和影響面的大小綜合評(píng)定出泄漏沖擊指數(shù)，并將泄漏沖擊指數(shù)和評(píng)分和綜合計(jì)算得出相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)數(shù)。相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)數(shù)即可表示風(fēng)險(xiǎn)的大小程度。
     適合于城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法還有很多，例如安全檢查表、一般作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)(LEC)法、危險(xiǎn)性預(yù)分析和矩陣法等等。
4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)在城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)安全管理中的作用
    風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是風(fēng)險(xiǎn)管理的最重要的部分，通過對(duì)城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，管理者可以了解到系統(tǒng)各部分的失效形式、失效機(jī)理以及系統(tǒng)失效對(duì)人員、環(huán)境及系統(tǒng)本身產(chǎn)生的傷害模式、傷害程度，可以了解到系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。根據(jù)子系統(tǒng)或元件、設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)形式和風(fēng)險(xiǎn)大小，管理者可以制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制方法，并集中財(cái)力、物力更新或改造風(fēng)險(xiǎn)最高的系統(tǒng)部分，從而從整體上達(dá)到減少風(fēng)險(xiǎn)的目的。國(guó)內(nèi)外一些運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)管理的燃?xì)廨?配)氣公司的經(jīng)驗(yàn)表明，風(fēng)險(xiǎn)管理可以經(jīng)濟(jì)高效地達(dá)到安全管理的作用。例如美國(guó)AMOCO管道公司從1987年采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)管理所屬的油氣管道和儲(chǔ)罐以來，使得年泄漏率由1987年工業(yè)平均數(shù)的2.5倍下降到1994年的1.5倍，同時(shí)使每次發(fā)生泄漏的支出減少50％，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益；另?yè)?jù)統(tǒng)計(jì)，歐洲在過去二十年間，雖然隨著管道服役年齡的增長(zhǎng)，由于采用了風(fēng)險(xiǎn)管理，管道事故的總量減少了30％。
5 在我國(guó)燃?xì)庑袠I(yè)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)的建議
    風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)是一種先進(jìn)的安全管理技術(shù)，特別適用于燃?xì)膺@種具有高危險(xiǎn)性的行業(yè)，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)是風(fēng)險(xiǎn)管理的核心內(nèi)容。在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到高度發(fā)達(dá)的水平，定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)已經(jīng)在燃?xì)庑袠I(yè)廣泛應(yīng)用且已經(jīng)取得非常好的經(jīng)濟(jì)效益。而在我國(guó)，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)尚處于研究階段，我國(guó)某些天然氣長(zhǎng)輸管道公司和城市燃?xì)饨?jīng)營(yíng)公司正在嘗試應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)管理，已經(jīng)應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)均為半定量的專家評(píng)判法。為更好地在我國(guó)燃?xì)庑袠I(yè)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)和實(shí)現(xiàn)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，筆者覺得應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
    (1)建立燃?xì)馐鹿蕯?shù)據(jù)庫(kù)
    大的燃?xì)夤�司幾乎每天都有多個(gè)大大小小的事故發(fā)生，燃?xì)夤�司在搶修的同時(shí)，安排人員記錄每個(gè)事故發(fā)生時(shí)的情景、可能的原因和造成的后果，在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)采用歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法，因?yàn)檫@個(gè)方法是最可靠的、最令人信服的方法，因此可以大大提高風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的質(zhì)量。
    (2)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與燃?xì)夤芫W(wǎng)GIS系統(tǒng)相結(jié)合
    我國(guó)部分燃?xì)夤�司已�?jīng)建立了燃?xì)夤芫W(wǎng)的GIS系統(tǒng)，GIS系統(tǒng)對(duì)任意管道或設(shè)備都有如下參數(shù)的描述：地理位置、管道尺寸、設(shè)備型號(hào)、材質(zhì)、設(shè)計(jì)壓力、防腐狀況、服役日期、周圍環(huán)境狀況、設(shè)計(jì)施工單位等等，并且有實(shí)物照片，這些信息幾乎包含了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)所需的所有信息，在開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)程序時(shí)建立與GIS系統(tǒng)的接口，可以大大提高風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的效率。
    (3)建立全國(guó)統(tǒng)一的燃?xì)庑袠I(yè)風(fēng)險(xiǎn)可接受性標(biāo)準(zhǔn)
    國(guó)家燃?xì)庑袠I(yè)主管部門根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況，充分研究風(fēng)險(xiǎn)管理的效益和成本之間的關(guān)系，建立切實(shí)可行的燃?xì)庑袠I(yè)風(fēng)險(xiǎn)可接受性標(biāo)準(zhǔn)，使得燃?xì)庑袠I(yè)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)有一基本判別準(zhǔn)則，并使燃?xì)庑袠I(yè)風(fēng)險(xiǎn)管理都達(dá)到一定的效果。
    (4)采用模糊數(shù)學(xué)分析方法
    燃?xì)夤艿篮驮O(shè)備的失效并不呈現(xiàn)特定的規(guī)律，且通常是由于多個(gè)因素的共同作用，即時(shí)是同一種故障原因，由于其環(huán)境不同失效概率也大不相同，失效造成的后果也大不相同，因此采用模糊數(shù)學(xué)的方法處理失效概率和后果大小比采用確定性數(shù)學(xué)更真實(shí)、更科學(xué)，因此風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的質(zhì)量也更高。

參考文獻(xiàn)：
    1、仲偉. 風(fēng)險(xiǎn)分析與決策. 機(jī)械工業(yè)出版社，1987.7
    2、曲靜原，劉原中. 風(fēng)險(xiǎn)研究中的若干問題. 輻射防護(hù)，1998.1，61－68
    3、潘家華. 油氣管道的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià). 油氣儲(chǔ)運(yùn)，1995，14(3～5)
    4、閆鳳霞，高惠臨. 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及其在油氣管道評(píng)估方面的應(yīng)用. 石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)， 2003.2， 19(2)
    5、鞠魯粵. 故障模式影響與模糊風(fēng)險(xiǎn)分析及其程序研制. 上海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，1999.4，5(2)
    6、何淑靜，周偉國(guó)，嚴(yán)銘卿，肖星. 燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)可靠性的故障樹分析. 煤氣與熱力，2003.8
    7、Helena Montiel，Juan A. Vflchez，Josep Arnaldos，Joaquim Casal. Historical analysis of accident in the transportation of natural gas. Journal of Hazardous Material，51(1996)77－92
    8、M.H. Fabera， M.G. Stewart. Risk assessment for civil engineering facilities: critical overview and discussion. Reliability Engineering and System Safety，80 (2003) 173–184
    9、黃維和. 油氣管道風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)的研究及應(yīng)用. 油氣儲(chǔ)運(yùn)，2001，20(10)1－10
    10、The Joint Risk Management Program Standard Team. Risk Management Program Standard For Use in the Pipeline Risk Management Demonstration Program. 1996.9.
    11、J.Tixier, G.Dusserre, O.Salvi, D.Gaston. Review of 62 risk analysis methodologies of industrial plants. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 15(2002),291303
    12、HyoNam Cho, HyunHo Choi, YoonBae Kim. A risk assessment methodology for incorporating uncertainties using fuzzy concepts. Reliability Engineering and System Safety,78(2002),173183