硕士论文：R公司燃气工程建设管理研究.pdf

提 要 提 要 燃气行业属于高危行业，且与民生利益密切相关。由于我国城市化建设的 快速发展，我国许多燃气供应企业经历了多次重组改制，燃气行业的从业人员 和机构都进行了调整，这就使得诸如自管户问题、民用户安全、管网安全、施 工安全等方而存在大量安全隐患。燃气行业的安全管理不仅涉及面广、风险大， 而且当前存在明显的管理风险，法律责任重大。燃气企业安全管理工作中存在 薄弱环节，工作执行起来非常困难。随着城市气化管网率率上升，伴随着供气 管网的不断延伸和燃气用户的不断增加，还有燃气输配系统设施的老化，使得 燃气工程安全问题日益突显，燃气行业的安全问题己成为城市安全的重要组成 部分。然而，目前燃气行业的安全管理任然缺乏有效的解决方案。所以掌握各 种燃气的基本特性，分析燃气工程各环节易出现的安全问题，加强燃气安全管 理，即时整改存在的安全隐患，对于确保供气安全就显得尤为重要。安全管理 工作始终是燃气行业常抓不懈、永恒研究和探索的课题。本文基于安全风险管 理研究，对关于燃气工程中容易出现的问题和燃气工程建设进行了研究。 关键词：关键词：燃气工程；安全风险；泄漏事故管理；建设管理 目 录 目 录 第 1 章 绪论第 1 章 绪论 .1 1.1 论文选题背景与研究意义.1 1.2 相关研究的文献综述.2 1.3 研究的理论基础.3 1.4 研究的主要内容.4 第 2 章 燃气工程的安全风险分析第 2 章 燃气工程的安全风险分析 .5 2.1 燃气工程的突发事件及其应急管理.5 2.2 燃气事故特点与安全风险.6 2.3 燃气输配系统与安全风险.7 2.4 燃气管道所处的环境与安全风险.8 2.5 燃气和燃气管道所固有的危险因素及其安全风险.8 2.6 燃气和燃气管道管理上的危险因素及其安全风险.9 第 3 章 燃气工程事故发生机理与应急资源调度分析第 3 章 燃气工程事故发生机理与应急资源调度分析.10 3.1 燃气埋地管道泄漏事故机理分析.10 3.1.1 燃气埋地管道泄漏事故发生机理分析.10 3.1.2 燃气埋地管道泄漏事故发展机理.10 3.1.3 燃气埋地管道泄漏事故演化机理.10 3.1.4 燃气埋地管道泄漏事故突发公共事件分析.11 3.2 燃气埋地管道泄漏事故的应急资源调度的分析.11 3.2.1 应急资源的界定及特征.11 3.2.2 应急资源的分类与布局.12 3.2.3 应急资源调度的影响因素分析.13 3.2.4 应急资源调度问题分析.13 第 4 章 燃气工程事故应急资源调度模型与应急资源管理第 4 章 燃气工程事故应急资源调度模型与应急资源管理.15 4.1 燃气埋地管道泄漏事故应急资源调度模型的建立.15 4.1.1 模型建立的目标.15 4.1.2 模型建立本假设.16 4.1.3 模型建立的过程.17 4.1.4 模型建立后的使用说明.17 4.2 燃气埋地管道泄漏事故的责任分析与应急资源管理.18 4.2.1 泄漏事故的责任分析.18 4.2.2 泄漏事故的应急资源管理.20 第 5 章 燃气工程建设过程的控制管理与风险管理第 5 章 燃气工程建设过程的控制管理与风险管理.23 5.1 建设前期准备工作阶段的控制管理.23 5.2 燃气工程设计阶段的控制管理.24 5.3 燃气工程施工阶段的控制管理.26 5.4 燃气工程竣工阶段的档案管理和竣工工程的移交.32 5.5 燃气工程建设过程的风险管理.34 第 6 章 燃气工程建设管理单位的职责划分与保障措施第 6 章 燃气工程建设管理单位的职责划分与保障措施.37 6.1 建设单位的职责分析.37 6.2 设计单位的职责分析.38 6.3 监理单位的职责分析.38 6.4 施工单位的职责分析.38 6.5 质检站的职责分析.39 6.6 保障措施.39 第 7 章 全文总结与展望第 7 章 全文总结与展望 .41 7.1 全文总结.41 7.2 展望.41 参考文献参考文献 .43 致 谢 摘 要 abstract 致 谢 摘 要 abstract 1 第 1 章 绪论 第 1 章 绪论 1.1 论文选题背景与研究意义 1.1 论文选题背景与研究意义 燃气工程建设是城市基础建设的重要内容，虽然我国西气东输工程以及海 上气田的开发等工程不仅大大提高了人民的生活水平，同时还促进了城市可持 续发展的有效性，但是随着我国日益普及的燃气管网和燃气使用，燃气恶性事 故的发生频率越来越高，每一次事故都会导致严重的人员伤亡和财产损失，给 公共安全与社会和谐稳定带来了负面影响1，从发展的视角看，也影响了燃气 事业的推进与健康发展。 以下列出几个燃气重大事故资料： 山东省济南市在 1995 年 1 月发生了由地 下电缆沟的煤气泄露引起的爆炸事故，该地下沟位于和平路 2.2 公里，事故造 成了 13 人死亡、 49 人受伤以及数辆汽车报废。 无独有偶， 安徽省合肥市在 2000 年10月28日同样是一栋居民楼发生天然气爆炸事故， 此次事故造成10人死亡， 10 人重伤。浙江省杭州市在 2003 年 11 月 17 日也发生了重大燃气爆炸事故， 事故的缘由主要是聚集在排水沟内的泄漏燃气遇到明火产生了猛烈爆炸。事故 发生后，此路段上的十几个井盖的掀起，路面被破坏，导致附近交通中断，同 时 1652 户居民受停气影响1-2。2006 年 8 月 30 日上午 11 时 25 分， “砰”一声 巨响，一股气浪瞬间从挖掘机下的地缝冲出，顷刻间一股如水桶般粗的白色气 浪喷射而出，冲出十多米高，气浪冲得行道树枝叶乱颤，形势非常危急，难闻 的味道很快弥漫了人来人往的闹市。8 分钟后，整个南岸区 17 万人全面断气， 所有居民区、 工矿企业开始处于无气可用的状态。 上千名群众被紧急疏散。 2009 年 3 月 18 日早晨 6 时， 上海市松江区谷阳北路公捷苑小区 104 号 102 室发生一 起爆燃事故，造成一名小区保安死亡，另有三人受伤。事故现场两栋居民楼部 分住户门窗不同程度受损。爆燃事故原因：天然气泄漏。 以上这些事故给大家带来了警示，虽然城市燃气迅速发展推动了城市发展 的现代化进程，城市环境得到了改善，人们生活得到更大的便利，随着这些促 进城市基础设施和社会经济的发展，城市的中、低压管网在市区纵横交错，并 2 且加上燃气的易燃易爆，如果管理不善就会发生各种事故，给人民生命财产、 社会和谐稳定造成重大威胁。因此，燃气工程项目安全管理不仅要作为现代企 业管理的重要内容，同时还是公共安全保障措施和保证社会可持续发展的重要 组成部分，基于近几年来燃气安全事故的发生隐患，传统的安全管理方式已经 不适应目前的形势发展，所以我们的当务之急是改善传统的安全管理模式，构 建一套切实可行的现代燃气安全管理体系，实现安全管理工作的现代化、科学 化，同时结合实际制定燃气工程项目安全管理方法、措施来保证燃气事业的高 效稳定经济运行。 本文以我国城市管道供气系统的现状和特点为研究依据，进行系统深入的 分析，研究目前我国在燃气工程项目安全管理方面存在的问题以及建立现代企 业安全管理的理论和实践问题，找出安全事故发生的隐患，进一步了解燃气供 应系统的运行、燃气管道存在的风险以及可能出现的事故等内容，以事故救援 体系为基础，采取责任矩阵方法使应急部门或人员明确在应急救援和资源调度 中的职责，对应急救援中哪些部门承担主要责任，哪些部分承担支持责任进行 严格区分，合理的调配应急资源调度过程中的资源。引导企业改变现有传统的 经验管理方式，增强企业的责任心和使命感，使安全工作由传统的被动救灾型 向科学的主动预防型转变，有效提高城市燃气工程项目的安全管理理论水平和 实际操作能力，切实保障城市燃气系统的安全稳定运行。本文的研究对城市管 道供气企业具有普遍的指导意义。 1.2 相关研究的文献综述 1.2 相关研究的文献综述 20 世纪 70 年代，二战以后欧美等发达工业国家兴建的大量油气长输管道 已经逐步进入老龄期，各种安全事故的频繁发生不仅造成了巨大的经济损失和 人员伤亡，同时还大大降低了企业的盈利水平。在低管道维护费用的前提下， 为了最大限度地延长主干线管道的使用寿命以及减少此类事故的发生频率，许 多国家经过几十年的应用和发展，针对各自国情的城市燃气输配管网的风险管 理体系，建立了以风险评价为主要内容的评价体系3-4。实践表明对管道风险的 评价能够大大提高燃气管道运行的安全性和经济性。 3 目前我国关于城市燃气输配管网风险评价技术方面的研究还处于初级阶 段，其基本现状是：针对我国城市燃气输配管网实际情况的风险评价技术标准 不统一；关于城市燃气输配管网安全性的工程技术体系不完善；相应的信息数 据库没有建立。因为没有充足的基础数据，开展全面、系统的城市燃气输配管 网风险评价条件还不具备。 我国迄今为止对天然气输配管网及其应用系统的安全风险评价只有零星 的、个别的关于安全问题、可靠性问题等就某一特定方面进行的研究5-7，这些 研究工作缺乏深度和系统性的探讨。因此，我们结合我们的国情，在相关科学 研究和实际应用中紧跟国外的最新研究成果和创新思想，在进行基础性数据资 料积累的同时组织多学科的技术力量协同攻关，提升我国关于城市燃气输配管 网风险评价技术方面的研究能力。 1.3 研究的理论基础 1.3 研究的理论基础 首先，在掌握燃气工程突发事件的基本概念的前提下，进一步理解在燃气 工程事故中应用应急管理。其次，论述了燃气和燃气管道所固有的危险因素与 安全风险，以及管理上的危险因素和安全风险的理论基础。第三，基于安全管 理的理论基础讨论了燃气工程项目建设的安全管理。安全管理是为了实现安全 目标而进行的有关决策、计划、组织和控制等方面的活动，主要运用现代安全 管理原理、方法和手段，分析和研究各种不安全因素，从技术上、组织上和管 理上采取有力的措施，解决和消除各种不安全因素，防止事故的发生。第四， 燃气工程项目风险管理理论基础，项目风险管理是指对项目风险从识别到分析 乃至采取应对措施等一系列过程，它包括将积极因素所产项目风险管理流程生 的影响最大化和使消极因素产生的影响最小化两方面内容。第五，燃气埋地管 道泄漏事故的发生、发展和演化机理等理论基础，还有燃气埋地管道泄漏事故 的应急资源管理学理论基础，以及管道燃气工程建设管理单位的职责分析的理 论基础，还学习了城市燃气埋地管道泄漏事故应急资源调度模型的理论基础。 第六，结合管道燃气工程的基本特点，从技术管理的角度讨论了城市管道燃气 工程建设过程的管理学的理论基础。 4 1.4 研究的主要内容 1.4 研究的主要内容 本文首先分析了燃气工程突发事件的基本概念，紧接着陈述了应急管理在 燃气工程事故管理中的应用，应急管理与燃气工程突发事件总是相伴而生，应 急管理是一门新兴的学科，目前没有一个公认的标准定义。第二，论述了燃气 和燃气管道所固有的危险因素与安全风险， 以及管理上的危险因素和安全风险， 还有燃气工程建设项目的风险管理。第三，讨论了燃气埋地管道泄漏事故的发 生、发展和演化机理。第四，重点研究了城市管道燃气工程建设过程的管理， 采用应急资源管理理论基础，分析了燃气埋地管道泄漏事故的应急资源管理， 建立了城市燃气埋地管道泄漏事故应急资源调度模型，采用多目标决策方法对 多目标组合优化问题进行求解，求解将考虑时间最短、出救点最少和可靠性最 高的折中组合。第五，从技术管理的角度讨论了城市管道燃气工程建设过程的 管理。第六，详细分析了管道燃气工程建设管理单位的职责，积极协调、层层 把关，确保燃气工程施工质量不断提高，保障人民用到安全、稳定的燃气。 5 第 2 章 燃气工程的安全风险分析 第 2 章 燃气工程的安全风险分析 2.1 燃气工程的突发事件及其应急管理 2.1 燃气工程的突发事件及其应急管理 燃气工程突发事件是指突然发生的、能够给人们带来或可能带来人身伤害 和财产损失，给环境造成破坏和对社会造成重大影响的、威胁人们安全的事件。 它是在事先没有明显预兆或有一些预兆但难以完全预警的情况下突然发生，可 能危及人们健康、财产和生命损害等的各种自然的或人为的事件5-7。 依据我国燃气工程突发事件应对法 ，燃气工程突发事件可以分为以下四 类：自然灾害、事故灾难、公共卫生事件和社会安全事件。燃气工程突发事件 具有突发性、不确定性、破坏性、随机性、一定的人为性、衍生性和应急处置 的复杂性与系统性等属性。 燃气工程突发事件往往发生在整个系统均衡状态被打破的临界点。由于系 统均衡变化的量变过程很短暂和微弱，预警预报很难发现这一量变过程，所以 一旦发生事故，往往给人们带来突如其来的伤害和巨大冲击，随着事故规模和 控制力度的不同而不同，一旦控制不当，将会演化成更大规模的事故，会造成 更大的伤害，因此，必须对燃气工程突发事件进行应急管理。 应急管理是一门新兴的学科，目前还没有一个公认的标准定义，由于它与 燃气工程突发事件相伴而生，因此许多专家学者对其概念和内容的理解也是各 抒己见。基于对应急管理多个不同形式定义的比较，笔者将应急管理理解为： 应急管理就是为了降低燃气工程突发事件带给人们的伤害和对社会的负面影响 而形成的一套应对、 控制和处理燃气工程突发事件发生的理论体系和技术方法。 应急管理是一种过程的动态管理。 应急管理的研究内容概括来讲是由应急预防、应急准备、应急响应、应急 结束、应急恢复和应急响应程序关闭六个阶段组成，应急管理就是这六个阶段 相互衔接、有序发展、往复循环的动态过程，同时也是一个完整的系统工程， 可概括为“一案三制” ，其中一案是指应急救援预案，三制即应急机制、应急体 制和应急法制。 6 燃气工程突发事件是应急管理的客体。由于燃气工程突发事件具有突然爆 发、难以预料、必然原因、严重后果和需紧急处理五个主要特征，针对突发性 和紧急处理性这 2 个最主要的特征，需要迅速调配所需的应急资源来应对，所 以应急资源的调配在应对和处理燃气工程突发事件时尤为重要。应急管理的重 要组成部分是应急资源调度，影响应急管理的成败很大程度上主要是取决于应 急资源能否及时到位。综上，资源调度是应急管理的一个重要的研究内容，也 是应对燃气工程突发事件至关重要的环节，科学合理的调度应急资源会对燃气 工程突发事件的救援和处置起到事半功倍的作用8-11。 在预防事故的发生和保障应急救援的过程中应急管理起着重要作用。它是 研究怎样有效应对燃气工程突发事件的交叉学科，涉及到运筹学、管理学、项 目管理、危机管理和灾害管理等理论知识和应用。图 2-1 是燃气工程安全风险 管理中预防措施的使用顺序示意图。 措施制措施制措施制措施制 定实施定实施定实施定实施 危险源危险源危险源危险源 因子因子因子因子 隐患隐患隐患隐患 危机状态危机状态危机状态危机状态 主动预防措施主动预防措施主动预防措施主动预防措施 被动预防措施被动预防措施被动预防措施被动预防措施 主动控制措施主动控制措施主动控制措施主动控制措施 被动控制措施被动控制措施被动控制措施被动控制措施 应急处置措施应急处置措施应急处置措施应急处置措施 事故事故事故事故 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 措施制 定实施 措施制 定实施 措施制措施制措施制措施制 定实施定实施定实施定实施 危险源危险源危险源危险源 因子因子因子因子 隐患隐患隐患隐患 危机状态危机状态危机状态危机状态 主动预防措施主动预防措施主动预防措施主动预防措施 被动预防措施被动预防措施被动预防措施被动预防措施 主动控制措施主动控制措施主动控制措施主动控制措施 被动控制措施被动控制措施被动控制措施被动控制措施 应急处置措施应急处置措施应急处置措施应急处置措施 事故事故事故事故 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 措施制 定实施 措施制 定实施 图图 2-1 燃气工程安全风险管理预防措施使用顺序示意图燃气工程安全风险管理预防措施使用顺序示意图 2.2 燃气事故特点与安全风险 2.2 燃气事故特点与安全风险 1、突发性和不可预见性 城镇燃气事故常常发生在人们毫无察觉时，具有突发性和不可预见性，由 燃气的泄漏导致火灾或爆炸。由于无法预见事故和提前做出准备，设备及管道 的损坏也事先没有先兆，并且任何季节、任何天气情况都可能发生。这些因素 7 无形中增加了发生事故的风险，尤其现在燃气事业迅速发展，燃气管道敷设于 城市的大街小巷，给人们带来方便的同时增加了更大的风险12。 2、影响范围大和后果严重 一旦发生燃气事故就会造成大范围影响。后果往往比较严重，周围一定区 域都会受到事故的影响。近年来我国发生的几起多死亡率的恶性事故就造成了 大范围的影响以及严重后果，让人有防不胜防的感觉。 3、既可形成主灾害、也可成为其他灾害的次生灾害 燃气事故本身可以形成主灾害，也可能引起次生灾害，而且有些次生危害 的严重性远远大于主灾害。如燃气管道断裂、泄漏导致火灾、爆炸等次生危害。 2.3 燃气输配系统与安全风险 2.3 燃气输配系统与安全风险 燃气输配系统主要是由门站、储配站、输配管网、调压站、用户终端以及 为输配系统服务的控制设施等共同组成。燃气从各种形式的气源地生产出来， 经过处理达到标准后，通过管道等运输方式，运送到储配站，再经过计量、调 压以后，通过城镇地下管网到达各处地上管网供用户使用。 通常燃气输配系统运行过程可以分为两个阶段；一是为燃气生产、运输和 储配阶段；二是为燃气经过地下管网输送到用户端的阶段。在第一阶段，由于 操作人员接受岗前和岗中的专业培训、技术进步、设备可靠性提高及其先进的 管理方式等原因，在燃气生产、储配等环节中事故发生概率相对较小。即使由 于人的不安全行为、设备的不安全状态等原因发生事故，也会因为各种场站规 划在城市相对偏僻、独立的地区，造成的人员伤害和财产损失程度相对较小。 而第二阶段，多分布在人口、公共设施集中的区域，地下管网和用户端两个部 位直接供给用户使用，一旦燃气系统发生失效，就会造成严重的人员伤亡和财 产损失，引发公众恐慌、环境污染等直接和衍生问题。从燃气输配系统的分析 不难看出，无论是事故发生的可能性和严重性，第二阶段均比第一阶段大，而 且发生事故时系统释放的超出人体承受能力的能量主要是伤害系统之外的对 象，所以我们把输送管网作为安全保护对象的主体13-15。 8 2.4 燃气管道所处的环境与安全风险 2.4 燃气管道所处的环境与安全风险 1、无论哪个市区内大多数管道都有几十年的管龄，最初铺设管道时未考虑 以后管道的承重问题，是按照当时的车辆及其行驶情况设计管道，如今随着经 济的发展，人们生活水平的提高，以及物流速度的加快，相应路面上的来往车 辆也日益增多，使得部分燃气管道负荷过大而引起事故的现象较为常见。 2、燃气管道多埋于地下，给施工和检修带来了困难，往往日常检查时就忽 视了检修这一环节，最后酿造了严重的后果。 综上，由于内外部等诸多因素的影响和破坏，部分燃气管道的建设和投入 由于已经运行较长时间，管壁不同程度的会出现减薄、裂纹、管道腐蚀等缺陷。 同时，随着时间的变化日趋复杂，燃气埋地管道敷设区域的地面情况，如人口 增多、交通流量增大，经济活动频繁，使得管道事故急剧增加，带给人们更大 的损失16 ，17。 2.5 燃气和燃气管道所固有的危险因素及其安全风险 2.5 燃气和燃气管道所固有的危险因素及其安全风险 城市燃气包括天然气、液化石油气和人工煤气等。城市燃气是人们的生活 和生产的必需品之一，但燃气及其管道存在固有的危险，这是由于燃气本身的 物化性质和危险有害特性所决定的，这使得人们不得不给于其应有的关注。 当在某区域弥漫、扩散或聚积，浓度处于一定的范围时，就会有发生火灾 和爆炸的危险。所以说燃气具有易燃易爆性。另外一些种类的燃气还有一定的 毒性。由于燃气性质、浓度、人员与燃气接触的时间等因素不同所以燃气泄漏 对人的危害程度也不同。当泄漏的浓度过高时仍会致人窒息或中毒。易燃气体 泄漏如果遇到火源还会发生爆炸，使泄漏事故的后果更为严重18。 自然灾害不可预测性和人为因素的破坏，造成管道常出现破损、超压等状 况，但是燃气管道属于城镇基础设施，它庞大的系统以及复杂性使得部分管道 几十年都未进行检测维修，给燃气大量泄漏时的抢修带来困难，并造成巨大的 损失。燃气埋地管道可能发生的事故有：一是管道里的燃气压力过大而引起燃 气管道破裂，发生物理性爆炸事故。二是管道腐蚀后发生局部孔洞的泄漏，在 泄漏口形成燃气流，遇明火则可产生喷射火。三是泄漏一定浓度的燃气，会使 9 人窒息、中毒。在这里仅对燃气埋地管道泄漏进行分析，燃气埋地管道的泄漏， 是燃气行业面临的一个常见的棘手问题，主要是因为发生燃气泄漏事故的原因 比较复杂，目前多是由于外力破坏、腐蚀、超压运行、材料密封性不良、人员 操作不当、恶意破坏、安全责任和管理措施不到位等原因。根据城市事故统计 资料显示，外力破坏和管线的腐蚀是燃气埋地管道泄漏的主要原因19。 2.6 燃气和燃气管道管理上的危险因素及其安全风险 2.6 燃气和燃气管道管理上的危险因素及其安全风险 近些年城市许多行业实行条块分割和网格化相结合的管理模式，其中燃气 行业是目前管理体制最复杂、条块分割最为严重的行业。由于长期因循下来的 条块分割、部门分割的现象，各燃气公司各自为政，使管辖范围接壤区域的地 下管网缺乏规范的管理，给燃气运行增加了许多不安全因素。由于在燃气安全 运行中，条块关系不协调，行业主管部门、属地管理管部门及专业企业之间的 责权利未能全部落实到位，相互间的管理责任未有清晰的界定。一旦发生燃气 事故，就会出现使事故处理单位无法准确问责的现象，拖延事故的抢险救援。 所以当务之急是改变燃气行业或部门的条块分割模式，形成协助制度，使管道 燃气设施得到及时的维护，燃气设施的正常运行得到保障15-18。 另外，为了保持燃气供应的正常运行，燃气及其输送管道的安全管理和安 全投入是确保燃气供应系统安全的重要手段。首先，在相关燃气单位设立专门 的安全管理机构和配置安全管理人员，派专职人员负责检查燃气及输送管道的 安全性，及时发现这一系统存在的缺陷和故障，可以起到抑制了燃气事故的发 生的作用。反过来，一旦发生事故，燃气供应系统的安全检查和存在的问题无 人问津和相互推托，最后酿成重大事故。其次，燃气相关单位每年应该投入相 当数量的专项资金，用于配备劳动用品和进行安全培训的安全，最大限度的控 制和减少事故的发生。 10 第 3 章 燃气工程事故发生机理与应急资源调度分析第 3 章 燃气工程事故发生机理与应急资源调度分析 3.1 燃气埋地管道泄漏事故机理分析 3.1.1 燃气埋地管道泄漏事故发生机理分析 3.1 燃气埋地管道泄漏事故机理分析 3.1.1 燃气埋地管道泄漏事故发生机理分析 事件的发生机理主要分为突发和渐发两种，其不同之处在于人们对于事件 的预知程度。各燃气系统内部都存在突发性的、事先很难被管理人员识别和认 知的事故或是事前可能被预见的，有一定征兆的渐发事件。发生机理在燃气地 下管网系统中是十分常见的21。 绝大多数燃气事故的导火线都是燃气泄漏，最终可以引发如火灾、爆炸、 窒息等衍生事故，造成人员伤亡和财产损失。由于管线腐蚀、第三方破坏和燃 气管线本身的设计、制造和安装质量问题等原因都会引发燃气埋地管道泄漏事 故的发生。其作用超过人的承受极限或妨碍人的正常生理活动时，便会导致伤 害事件。从发生的后果来看，火灾、爆炸等事故通常被认为是突发型事件，而 吸入燃气导致的窒息则更倾向于被看作是渐发式事件。 3.1.2 燃气埋地管道泄漏事故发展机理3.1.2 燃气埋地管道泄漏事故发展机理 由于燃气扩散性的特点，一旦泄漏便以一定的速度迅速扩散到周边的环境 中，引起环境污染。但是假如是发生在相对封闭的空间，单位空间内的燃气浓 度便会很快上升，致使人员窒息或诱发火灾、爆炸等严重的次生灾害，潜在的 损失更大。这就要求人们事故发生后应及时采取有效的措施，控制事故继续发 展和演化。 3.1.3 燃气埋地管道泄漏事故演化机理3.1.3 燃气埋地管道泄漏事故演化机理 燃气泄漏在转化、蔓延、衍生、祸合这四大类演化机理的作用下，往往伴 随着多个突发事件、多种次生事故的出现。 由于各种原因导致燃气管道破损时，起初发生燃气泄漏，轻者泄漏区域燃 11 气供应中断，假如没有被及时发现易还会引起空气污染和燃气中毒。随着泄漏 的燃气不断涌向相对封闭的空间，导致单位空间内的可燃气体浓度上升，达到 浓度的临界点，此时如果遇到明火或电火花时，就极易发生火灾甚至是更严重 的爆炸事故。这是典型的祸合机理作用，即燃气泄漏、相对有限空间、浓度超 限、点火源等因素祸合交织在一起造成更严重的次生事故，同时这其中也孕育 着事故的蔓延和衍生过程。这与事故的孕育、生长和损失阶段相一致22。 3.1.4 燃气埋地管道泄漏事故突发公共事件分析 3.1.4 燃气埋地管道泄漏事故突发公共事件分析 燃气泄漏尤其是室外埋地管道的泄漏很容易被人们忽视，加上缺乏相应的 维护和管理， 导致泄漏事故迅速转变为比较严重的次生和衍生事故可能性增大， 带来更大范围的人员伤亡和更严重的财产损失。燃气埋地管道泄漏事故引发的 次生和衍生突发公共事件。 3.2 燃气埋地管道泄漏事故的应急资源调度的分析 3.2 燃气埋地管道泄漏事故的应急资源调度的分析 应急资源管理包括应急资源的储备、需求、供给和使用，这四个不断循环 的过程是一个动态平衡的系统。 如何在应急资源的不断循环中找到一个平衡点， 使应急资源的配置和调度达到最佳成效，首先需要我们解决的是事故发生前的 资源合理储备和选址，其次是事故发生时的应急资源的有效调配和出救点的选 择问题。如果出救点在突发事件时没有充足的物资和人员，没有与事故救援相 应的专业技术等应急资源储备作为保障，应急资源的调度就成为一句空话，进 而应急救援也变成了天方夜谭42。 另外，在应急资源管理中进行责任分析，尤其在应急资源的调度中应用责 任矩阵明确各应急部门的责任归属是非常必要的，只有各部门了解其在应急救 援过程中所担负的责任，才能在事故发生后及时调度应急资源，提高应急救援 的效率。 3.2.1 应急资源的界定及特征 3.2.1 应急资源的界定及特征 应急资源是指在突发事件的应急处置中能够在短时间内迅速调度的全部资 12 源的总称，应急资源所包含的物资种类往往会因突发事件类型的不同而各异， 但主要有人员、物资、资金和信息等多种存在形式44。 由于突发事件的突然性和多样性，导致突发事件发生时所需的资源具有其 独有的特性。主要包括以下 5 个特性： 1、时效性：所谓应急资源就是解决燃眉之急之用，发挥其在特殊状况下的 应急价值，所以必须在事故发生时能够保证及时调用，具备一定的时效性。 2、齐全性：突发事件发生的突然性，应急活动的多样性，而且影响范围难 以预测，决定着应急资源配备必须齐全、多样。 3、易取性：在突发事件的应急过程中，通常调用最近出救点的物资进行救 援，这就需要各分布点的应急物资及时到位。 4、分布性：由于事故发生的不确定性，事故可能发生在不同的区域，为了 快速的采取应急活动，与事故应急管理相关的政府部门及其社会组织等分散在 各个地区工作，所提供的应急资源就具有一定的分布性。 5、滞后性：应急物资的调用是在事故发生后，依据事故产生的原因、强度 和波及的范围而调用，这样就会使资源到达时间滞后于灾情的发生。 3.2.2 应急资源的分类与布局 3.2.2 应急资源的分类与布局 应急资源包括人力、资金、物资、设施、技术、信息等六个方面资源，其 中应急救援的核心是人力资源，该人力资源包括由消防、公安、武警、急救中 心、医疗机构和相关专业单位等应急队伍、应急管理和指挥人员及相关专业的 专家顾问等组成。物资资源主要有防护救助受灾人们的物资、应急交通类物资、 通信照明类物资和救援设备工具类物资等，它是应急救援的保障，同时资金、 设施、技术和信息在应急救援中也缺一不可，共同决定着应急救援的效率和效 果。 对应急资源布局的研究是事故发生前的准备阶段，要力图解决应急资源的 分布位置和每个分布点应配置多少资源，首要内容是应急资源的布局包括应急 资源选址和应急资源配置两个方面的内容，才能使突发事件发生时应急资源及 13 时到达和资源供应量满足事故需求。应急资源的布局在应急救援工作中担当着 重要的角色，应急资源配置是否具备充沛性、合理性和多样性，关系着应急资 源能否及时有效的调配，决定着应急救援工作的进程，直接影响着应急工作的 质量。 3.2.3 应急资源调度的影响因素分析 3.2.3 应急资源调度的影响因素分析 1、应急指挥调度能力 只有应急指挥系统有效运转，才能保证救援工作顺利、快速进行。所以要 根据燃气泄漏事故的破坏程度设立相应的应急指挥机构，进行统一的指挥和有 效的协调，反之会使事故现场救援和指挥混乱，使资源调配不能及时、有序地 进行，使整个应急过程变得迟缓，从而影响救援效率53。 2、信息获取能力 在燃气泄漏事故发生后的短时间内，如果系统不能全面获取事故现场的信 息，就会对事故发展趋势的预测和救援方式的决策产生误差，进而影响了应急 物资的有效和准确配送。 3、运输基础设施 由于燃气事故会带来一系列的交通负荷，包括救援物资的运输和配送、居 民的疏散，加上城市道路交通的严重拥堵状况，通往事故现场的交通路径是应 急队伍顺利执行救援任务和提高救援效率的重要保障。道路的畅通性，影响着 应急队伍的到达时间。上述事物势必对整个交通路网产生重大的影响，限制应 急物资的正常调度54。 3.2.4 应急资源调度问题分析 3.2.4 应急资源调度问题分析 根据现场调研和历史事故资料可知，城市燃气门站、调压站尚未发生过突 发燃气事故，燃气事故多发生在管网和用户端处，所以必须加强燃气管网和用 户端的应急管理。在这里笔者以一个具体的燃气埋地管道泄漏事故为基础建立 应急资源调度的模型，优化应急资源调度方案，进而提高应急救援的效率。 14 本文拟建立以“应急开始时间最早” 、 “出救点最少”和“道路可靠性最高” 为目标的应急资源调度模型，并通过求解得到同时满足这三个目标的应急资源 调度优化方案。 15 第 4 章 燃气工程事故应急资源调度模型与应急资源管理第 4 章 燃气工程事故应急资源调度模型与应急资源管理 4.1 燃气埋地管道泄漏事故应急资源调度模型的建立4.1 燃气埋地管道泄漏事故应急资源调度模型的建立 4.1.1 模型建立的目标 4.1.1 模型建立的目标 首先，应急开始时间最短：事故救援的不同阶段有不同的应急任务和相应 的调度目标，针对燃气泄露事故持续时间长的特点，在事故爆发初期，应急调 度最重要的目标是时间最小化。同时时间最短是非常重要的影响因素，应急资 源调度本身追求的也是时间效益的最大化，所以在应急过程中，要求应急指挥 部指定的应急资源调度单位按照事故现场的需求，将应急物资以最短的时间送 到指定地点，使得应急物资及时投入到应急救援中55。 其次，出救点数量最少：在事故处理后期应急目标不仅以时间最短为目标， 同时还要考虑应急调度的成本， 应在满足救援的需求下尽量减少出救点的数量。 另外，出救点的数量会直接影响调度方案的可靠性。 再次，路径的可靠性最高：若将每个出救点进行救援时的运输过程看作一 个系统，这个系统中存在着许多风险因素，影响着整个系统的稳定性。某条出 救路径的各个路段的可靠性是决定该救援路径的可靠性的必要条件，是一个完 整的串联系统，故将此路径整体可靠性最高设定为一个最终目标可以保障应急 资源到达的有效性57。 在多目标应急资源调度的模型中，笔者认为路径的可靠性是指在规定的时 间内，规定的约束条件下使应急资源能够准确、及时地配送到救援地点的线路 运输能力，是由道路行驶安全、车辆容量、交通管制等指标所决定。在选择路 径时，应急指挥人员和救援人员除了关心到达救援地点的时间长短，同时也关 注着及时到达目的地的概率，这就涉及可靠度的问题，即要求所选路径使应急 人员在应急开始时刻前成功到达救援地点的概率最大56。图 4-1 是标准化应急 救援体系框图。 16 标准化应急救援体系(4x4)标准化应急救援体系(4x4) 法律基础法律基础组织体制组织体制运行机制运行机制保障系统保障系统 紧急状态法紧急状态法 应急条例应急条例 政府令政府令 标准标准 管理机构管理机构 功能部门功能部门 指挥中心指挥中心 救援队伍救援队伍 统一指挥统一指挥 分级响应分级响应 属地为主属地为主 公众动员公众动员 信息通讯信息通讯 物资装备物资装备 人力资源人力资源 财务经费财务经费 标准化应急救援体系(4x4)标准化应急救援体系(4x4) 法律基础法律基础组织体制组织体制运行机制运行机制保障系统保障系统 紧急状态法紧急状态法 应急条例应急条例 政府令政府令 标准标准 紧急状态法紧急状态法 应急条例应急条例 政府令政府令 标准标准 管理机构管理机构 功能部门功能部门 指挥中心指挥中心 救援队伍救援队伍 管理机构管理机构 功能部门功能部门 指挥中心指挥中心 救援队伍救援队伍 统一指挥统一指挥 分级响应分级响应 属地为主属地为主 公众动员公众动员 统一指挥统一指挥 分级响应分级响应 属地为主属地为主 公众动员公众动员 信息通讯信息通讯 物资装备物资装备 人力资源人力资源 财务经费财务经费 信息通讯信息通讯 物资装备物资装备 人力资源人力资源 财务经费财务经费 图图 4-1 燃气工程标准化应急救援体系框图燃气工程标准化应急救援体系框图 4.1.2 模型建立本假设 4.1.2 模型建立本假设 1、需救援的事故现场只有一处，不存在其他事故现场与其共同分配这些资 源。 2、事故现场所需要的应急资源的种类和总量是无限的。保证在任何时一刻 已经到达的物资量必须满足应急救援时所需的物资消耗，事故现场对资源的需 求量之和小于出救点的供给量和资源供给的连续性，不能出现因为物资供应不 足引起的应急救援的停止。其次由于应急资源种类的繁多，笔者在模型的建立 时仅对某一种资源进行合理调配，使资源的利用效果最佳化。 3、应急队伍的需求程度相同。应急队伍在应急资源调配过程中，依据不同 部门的职责分工，对事故需求点的供应资源和供应能力也有很大的区别。随着 事故发展的不同阶段，各个应急队伍在救援过程中为事故现场提供各种资源支 持，很难区分重要性，故本章在对应急资源调配过程中，不考虑事故对各个应 急队伍的需求程度，认为每个应急部门在事故救援中具有相同的重要度55。 4、救援车辆的平均行驶速度为定值，且在道路上通行可不考虑信号灯的限 制，不受其他车辆干扰，并且道路的拥堵情况均考虑在路径可靠性的概率中。 17 4.1.3 模型建立的过程 4.1.3 模型建立的过程 应急开始时间是指事故发生地所需的应急资源全部调运完成的时间点，即 最后一个出救点到达事故地点的时间，用)(t表示方案的开始时间，表示 所有方案的集合，则应急时间最早可以表示为：)(min t 。在这里由于是多出 救点同时进行调配，则应急时间最早还可以理解为使最后一个到达事故现场的 出救点时间最短，即：)(min(max)(min 321ni tttttt=?。 此模型的约束条件为： = n i i xx 1 ，表示应急资源的供应量满足事故现场的 需求量；tti，表示出救点的资源调度时间必须小于或等于限制器，超过了限 制期的调度方案属于无效，不参加应急调度。 则应急开始时间最早的数学模型为：)21(min(max)(minnitt i ?，=，并 且有： = tt xx ts i n i i 1 . .。 我们的目标是求出此模型的最优方案 ，使得)(min)(tt= 。 4.1.4 模型建立后的使用说明 4.1.4 模型建立后的使用说明 燃气管道泄漏事故发生时，应急指挥中心的决策者首先选取离事故地点最 近的应急出救点a1参与应急资源调度， 如果该应急出救点的应急资源供应量 1 x 小于事故现场的应急资源需求量x，就让离事故现场第二近的应急资源出救点 a2参与应急资源调度，直至满足应急资源需求量为止。以此类推，就可以获得 最佳的应急资源管理调度模型。 应急资源量是指所有参与应急救援的资源量的总和，包括救援人员、救援 设备、救援物资等，在这里我们将其看做一个整体来处理，暂不按照种类分别 进行讨论。 18 4.2 燃气埋地管道泄漏事故的责任分析与应急资源管理 4.2.1 泄漏事故的责任分析 4.2 燃气埋地管道泄漏事故的责任分析与应急资源管理 4.2.1 泄漏事故的责任分析 1、建立责任矩阵 各相关部门需在燃气泄漏事故发生、实现现场抢险时及时调配应急资源。 由于燃气泄漏事件的突然性和复杂性，由于涉及的应急救援部门较多出现责任 纠缠不清，影响应急救援的效率。为了避免这种责任推脱的现象，首先要分清 楚在应急救援中哪些部门承担主要责任以及部门中的救援人员所承担的具体任 务，加强各部门之间的合作，让每个参与的救援部门能够准确知道自己将要完 成的任务，保证应急反应时得到足够的资源支持。本文利用责任矩阵方法明确 各部门的职责和相互关系，然后根据部门相关责任调用应急资源；即通过责任 矩阵可以很快地知道应与哪个部门或人员进行沟通24 ，39。 在这里燃气泄漏事故的应急过程是一个完整的系统，可作为一个项目来看 47。 根据责任矩阵在项目管理中的应用实例， 总结出责任矩阵建立的流程如下： 确定参与救援的角色：根据燃气泄漏事故的应急过程的需求列出应急的 所有参与人员，即确定角色。 确定救援任务：分析应急过程的每个阶段，列出此项目包括的所有任务。 规定统一符号：给出每个定义和符号的表示含义，统一标准。 分析各角色的责任：针对燃气泄漏事故的应急过程的每个任务，分析参 与每个任务的角色的责任及其角色之间的责任关系。 画出责任矩阵：以任务为矩阵的行向量，角色为列向量，角色的责任关 系反映在行列的交叉点上，这样组成的矩阵就是责任矩阵。 对责任矩阵的评价：根据所列出的责任矩阵，能清楚的看到此次应急过 程中的各项任务的责任分配是否合理。 在项目管理中应用时责任矩阵由角色、任务和责任三个要素组成；应用在 燃气泄漏事故的应急过程时，责任矩阵的三要素是应急人员、应急任务和救援 责任。根据责任矩阵的建立流程，首先确定参与的应急人员，对应急过程中的 19 每一阶段的任务进行分解。然后，结合具体的燃气泄漏事故应急时的预案演练， 分析应急人员在某一任务中的责任及其角色之间的责任关系。而后以应急人员 为行、以应急各项任务为列，形成责任矩阵。 2、责任矩阵评价 形成责任矩阵后，对责任矩阵进行评价32-35如下： 角色的确定：在燃气泄漏事故的应急救援中，角色是指参与此类事故应 急过程的部门或单位。 应急过程的分解：根据我国2007年11月1日颁布实施的突发事件应 对法 ，可将应急过程分解为预防与应急准备、监测与预警、应急处置与救援、 事后恢复与重建4个部分42。预防与应急准备和监测与预警属于应急管理的预 防和准备阶段，是常态的应急管理，对处于潜伏期的事故起到控制作用，意在 尽可能将事故消灭在萌芽状态。但有些事故的爆发还是很难控制的，故只能通 过疏散、救护、抢修等应急处置和救援，使人员伤亡、财产损失、环境破坏的 程度减少到最小，应急处置和救援是非常态的应急管理，在应急管理中处于重 要环节。在这里仅对应急处置和救援过程进行任务分解。 责任的划分：在发生燃气事故时，许多部门或单位由于事故的突发性和 复杂性，虽及时启动应急预案，迅速到达事故地点，参与到应急救援和处置工 作中。但实际救援时往往会出现有些任务无人问津，有些任务却是一个或多个 部门联合完成，区分哪个部门处于直接责任地位，哪个处于支持地位显得尤为 重要；所以需要涉及所有机构，根据所承担的责任调配资源，特别是指挥机关 做到更好地配合，以便迅速完成救援任务。 将应急过程中的责任划分为三类： 主要责任r (responsibility)： 对应急救援 和处置负有主要责任，协调应急人员，合理调配所需资源，并根据事故发展趋 势的变化作出相应变化。支持责任s (support)：参与应急过程工作，为应急救 援提供人员、物资等应急资源的保障。约束责任p (press)：如上级部门，不是 直接参与应急过程，但是对应急过程的每个阶段具有强制性的影响。建议责任 a (advice)：对应急决策和应急救援方案等提出意见和建议。 20 处于第一责任，具有主要责任r的主体具有最高的决策权和执行权，控制 整个应急资源调度过程；处于第二责任，具有约束责任p的主体是具有高的决 策权和低的执行权，对资源调度的执行有强制性的影响；处于第三责任，具有 支持责任s的主体拥有低的决策权和高的执行权，提供燃气事故救援所需的人 力、物资资源，参与救援执行过程；处于第四责任，具有建议责任a的主体对 应急救援中的决策提出意见和建议。 燃气泄漏事故应急救援责任矩阵的建立：对于应急过程的每项任务，将 参与应急救援的角色对应地找到其责任地位，然后以任务为行、角色为列，在 行列交叉处填入角色的责任地位，按照责任矩阵建立的方法和步骤，建立燃气 泄漏事故应急救援和处置过程的责任矩阵。 4.2.2 泄漏事故的应急资源管理 4.2.2 泄漏事故的应急资源管理 应急资源的贮存选址与配置属于事故的预防和预警阶段，应在突发事件发 生前已经完成。根据事故发生的预期地点和可能事态，合理调度应急资源，使 应急资源调度更加科学、合理，在优化资源配置的基础上，使应急资源有效流 动。应急资源调度是应急管理的主要阶段和重要环节，是突发事件发生时的应 急管理内容。在实际的应急资源调度过程中，可按模型进行调度。 1、资源调度的特点 在具体的应急处置过程中为了使应急活动得以顺利进行，需要将各种人员 和物资，从不同的位置以最短的时间到达事故发生地。所以应急资源调度有其 不同于一般的资源调度的独有特点43-49： 时间紧迫性和弱经济性：由于突发事件的事发突然，应急资源调度的最 显著特点就是时间的紧迫性，它主要是由演变迅速的特点所决定的。突发事件 发生后，如果不及时实施救援，延误时机，会造成更大的财产损失和人员伤亡。 所以应急管理中的资源调度首要原则是反应时间最短，在这种情况下经济效益 原则往往不能再作为应急过程的中心目标来考虑。 调度过程的动态性和需求的随机性：由于突发事件的特性，应急资源调 21 度是一个动态管理的过程。突发事件出现以后，发展及衍生情况不可能完全预 见，同时很多因素左右着事故的发展趋势，随着事故的进展所需要的应急资源 的种类、数量等也存在着很大的随机性，所以应急资源调度必须抓住事故发生 的这一特性，随着事故的发展和周边环境的变化而做出动态调整，最终使应急 资源得到有效的利用。 应急资源的整合和多部门联动：由于事故具有突发性、复杂性的特点， 事故责任很难分清，在救助时就需要多部门资源的及时调配和各部门的积极配 合，才能有效的控制事故，减少损失。 有效利用和区域就近：由于应急救援时间的紧迫性，应急资源调用须遵 循有效利用和区域就近的原则，根据应急资源的分布和配置地点的存储情况快 速调用资源。 2、需注意的问题 根据应急资源调度本身所独有的一些特点，我们需要