5 北京市天然氣輸配管網應對地質災害措施
? ??綜合北京地質條件、管網情況、災害趨勢3方面的情況，北京市天然氣輸配管網防災減災特點概括為：地質復雜，潛在危害大；管網龐大，防災底子薄；災害增多，應對措施難。
??? 北京市天然氣管網從1958年到2008年經過了50年的建設發展歷程，供應規模已達到80億m3/a，相當于東京1998年的供氣量。但由于經濟水平和防災意識等原因，燃氣管網防災措施遠沒有達到日本同等規模時期水平，與現狀東京燃氣相差更遠。隨著北京經濟水平的提高，城市規模的擴大，以人為本的理念的加深。提高北京燃氣管網安全性，采取應對地質災害的必要措施，已受到廣泛重視。燃氣管網防災系統是一個逐步發展和完善的過程，通過對目前北京燃氣管網分析。結合國內外經驗，在防災系統建設初期，防災措施概括起來可從以下4個方面著手：
??? (1) 重要燃氣設施規劃選址避開地質條件差的地區。
??? (2) 管線改造與建設加強防護措施。
??? (3) 細分控制區域減小災害損失。
??? (4) 建立防災減災監控系統。
5.1 重要燃氣設施規劃選址避開地質條件差地區
??? 2020年北京市天然氣供應量由2008年55億m3，增加到120億m3，六環路全環建設4.OMPa天然氣管線，北六環和東北六環附近建設兩座天然氣接收站。
??? 根據北京燃氣規劃，將在高麗營建門站，但其位置正處在斷裂帶附近，由于門站運行安全對北京天然氣供應起著舉足輕重的作用，高麗營門站將占全網供應能力的1/4，一旦發生事故將導致北京市天然氣管網供應癱瘓。因此，建議在規劃選址時應避免潛在地質災害地區。
5.2 管線改造和建設加強保護措施
5.2.1 管道工程采取增強其安全性的措施
??? 在地質災害風險較大區域敷設的管線，管材應選用抗震性能好的材料，在接口連接處應采用柔性接頭。管道穿越市區斷裂帶時，管道應與其正交；并敷設套筒內，周圍填充砂料；管道及套筒應采用鋼管；穿越地裂縫的管道兩側應增設緊急切斷閥門。在北京市區東部和北部以及斷裂帶地區建設管線時，應進行地質災害對管線影響評估，建成后應加強地質條件惡劣地區周邊管線的巡檢。
5.2.2 采用地下綜合管溝敷設管線
??? 實踐證明管溝敷設是管線防止地質災害的有效方法。法國巴黎的地下市政設施[12]十分完善，早在19世紀就利用了地下排水渠道的上部空間敷設電話線、電線、煤氣管道等公共服務管道設施。2005年日本東京，為預防可能發生的大地震，在繁華區地下40m深處，開始建設被稱為“防震生命線”的共同管溝工程[13]。此管溝內有電話、電氣、天然氣、上下水道等管線。目前。東京市內11OOkm的干線道路下，已經建成119km的共同溝，根據日本政府計劃。今后所有干線道路下都將興建公共管溝。
??? 北京市越來越多的管線要求地下敷設，如通信、電力電纜等，隨著城市建設的發展，地下管線的增多，給工程建設和維護管理帶來了更大的困難。管溝敷設方法不僅能有效地防止地質災害，便于維護管理，而且還可以防止由于地鐵雜散電流對管線的腐蝕。但由于管溝敷設投資大，地質條件要求高，不可能在短時間得到普及，但對于重要管線集中路段應采用管溝敷設方式。據悉隨著京包路的建設，沿線地下需敷設高壓天然氣，高壓電纜、電信、上下水等重要管線，而京包路附近地下水開采過量，地沉下降速度加快，沿公路還要建設城鐵，因此，京包路地下管線應采用管溝敷設方式。目前北京中關村西區采用了包括電力主管廊、電信主管廊、天然氣主管廊、熱力主管廊、給水管廊的綜合管廊工程[4]，實踐證明效果良好。
5.3 細分控制區減少損失
5.3.1 重要區域的劃分
??? 北京市是悠久的歷史文化名城。有如：故宮、北海、天壇、圓明園、頤和園重要的名勝古跡。但是由于要對此地區附近用戶供氣，天然氣管線無法避免地要在此周圍敷設。天然氣管線是這些古跡潛在的危險源，一旦發生地質災害導致管線天然氣泄漏引發的大火，其損失是無法估量的。為此應對這些地區重點保護。另外，大學、醫院、圖書館、電視臺、政府機構及重要軍事設施也應該列入重要保護區域。
5.3.2 分區域保護措施
??? 細分區域可在緊急情況下獨立控制。以往在做天然氣規劃時比較重視高壓管線的防護，但天然氣管線防止地質災害的關鍵和著眼點應是低壓管網的保護措施。北京市天然氣輸配管網拓補結構復雜，一般一個區域由多座調壓站供應，緊急情況下只要一座調壓站未能實現切斷，則不能停止該區域的供氣。圖2所示為建立中壓獨立控制區域示意圖。
??? 對于重要區域的保護措施，可以借鑒日本的經驗，東京瓦斯公司將其管轄的供氣域的低壓網路劃分為101個區域。每個區域的大小為30km2～40km2，每個有30個～50個中低壓區域調壓站[3]。在緊急情況下，只要關閉域內所有的調壓站就可以完全切斷供氣。為了保證可靠性。每個區域都至少配備了3個地質監測裝置將監測到的大地運動數值傳到監控中心。以便監控中心做出切斷的決定。這要求SI監測有極高的可靠性，否則不必要的切斷將給用戶帶來不便，并且根據安全規則，中斷后重新供氣必須檢查該區域所有用戶的管道狀況。同樣，日本大阪天然氣公司[14]通過對服務區域進行更加細小的劃分，能夠更加精確地控制供應，中止供氣。每個分區都是彼此獨立的，而且每個分區的天然氣可以單獨控制。該計劃要求把整個服務區從目前的55個分區細分到120個，每個分區包含由5萬戶降到2.5萬戶，在遇到緊急情況時，僅對那些受損嚴重的地區進行暫停供氣操作。
5.4 建立防災減災監控系統
??? 防災減災關鍵問題是災害發生時的應急反應與災后快速恢復的能力，要達到這一目的必須建立防災減災監控系統。
??? 截至到2008年北京燃氣共有460萬用戶，天然氣管線10873萬km，其中：高壓管線(大于1.OMPa)為946km，中壓管線(0.1至0.4MPa)為41OOkm，低壓管線為(小于5kPa)5827km。北京中壓管網普遍成環狀，調壓站一般為超壓切斷，切斷閥沒有遠程控制，這為防災保護帶來了巨大的困難。
??? 若按5萬戶劃分區域，360萬戶有75個區域，初步估計需800個切斷閥，225個地震測示儀，共有1025個監測點，設備投入為10250萬元。由于北京天然氣管線大多埋設在公路下，施工難度大，可考慮分期實施，首先在重點區域內建設監測點，監測點與調度中心通訊可采用租公共數據網方式。
??? 地震測示儀器與調壓站的切斷閥、管線切斷閥連接，地震測示儀能夠將土體運動信號獨立的傳輸給調度中心和所屬區域的調壓站、干線閥門站，調度中心經過專家診斷軟件迅速判斷是否切斷閥門，并下達指令。
??? 快速恢復供氣可以減少經濟損失，震后恢復方案的制定要根據管線的受損，災情預警情況而定。合理分布的地震監測儀可以為調度中心提供地震發生過程的歷史數據，先進的軟件平臺(如GIS)和專家診斷系統可為地下管線評估提供科學依據。為謹慎起見，一般切斷閥打開，恢復供氣都采取人工方式。
??? 天然氣管網防災減災系統可納入現有的北京市天然氣管網調度監控系統中。目前此系統場站監控點為3000個，2009年將對此系統進行升級改造，升級改造后的系統應具備防災減災部分功能。
??? 總之，建立防災減災監控系統是以能夠及時有效應對和快速恢復為目標，這賴于準確地質運動信號的獲取、可靠的信號傳輸、科學的判斷及高效的控制。
6 結語
??? 天然氣管線遍布北京大街小巷，天然氣中低壓管線，在地質災害中易損壞漏氣，漏氣后容易發生火災，從而造成生命和財產的損失。因此，管線建設和運行應采用必要措施。建立天然氣管網防災減災監控系統，北京燃氣可在現有的監控系統中增加重點區域的地震監測點，切斷閥監測點，實現中低側的安全實時控制，建立先進的關閉系統。
參考文獻
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