吴斌

中国石化青岛液化天然气有限责任公司 

 

摘要：LNG码头及附属设施由于其特殊的地理位置和结构特征，普遍存在遭受气象灾害、海洋灾害、地质灾害等自然灾害的风险。以山东某LNG码头自然灾害监测预警及风险防控为例，通过对LNG码头遭受自然灾害风险进行识别与评价，构建了LNG码头自然灾害风险识别与评价体系，完善了风险评估方法、标准、防治体系，建立了自然灾害监测预警平台，科学有效地开展LNG码头自然灾害风险防控，可供同行业参考借鉴。

关键词： LNG码头；自然灾害；监测预警；风险防控

 

LNG码头作为接收进口LNG资源的重要中转站，是构建多元化天然气供应体系的重要场所，对于保障国家能源安全有重要意义。LNG码头及附属设施由于特殊的地理位置和结构特征，普遍存在遭受自然灾害的风险。

通过资料收集、现场调查及相关调研，LNG码头自然灾害主要包括气象灾害、海洋灾害、地质灾害三大类。其中气象灾害主要包括台风、暴雨、大雾等；海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰等；地质灾害主要包括地面沉降、地震灾害等。为此，需开展自然灾害识别与评价、监测预警、应急处置等工作，构建科学有效的自然灾害防控体系，保障LNG码头安全建设与运营。

1  自然灾害风险评价

1.1  风险评价方法

LNG码头自然灾害风险评价可采用风险矩阵方法、数值模拟、层次分析法、专家经验法等综合评价方法。

台风、风暴潮、海浪等灾害风险评价。采用风险矩阵方法将致灾体危险性和承灾体的敏感性进行量化，由量化结果确定致灾体的危险性等级和承灾体的敏感性等级，灾害的风险等级由致灾体的危险性等级和承灾体的敏感性共同决定，见表 1。

表 1 灾害风险分级矩阵

地质灾害风险评价。主要通过构建灾害风险评估指标体系，依照公式（1）综合考虑灾害危险性、易损性和失效后果来确定，同时基于层次分析法、风险指数法、专家经验法计算得出各评价因素权重，并通过一致性检验。层次分析模型见图 1。

式中：R为灾害风险；H为危险性；V为易损性；C为失效后果。

图 1 层次结构模型

根据灾害风险评价中各因子取值大小，依照公式（2）对各评价对象的风险评价指数进行计算，进而对评级结果进行风险分级，最终确定灾害的风险等级。

式中：R为灾害风险评价指数；Wi为权重；Ni为各因素指数。

暴雨积水风险评价。采用基于GIS与SWMM的城市雨洪模拟模型，结合地方经验设计暴雨公式（3），按照国家气象局公布的暴雨预警等级，得到其对应的设计暴雨时间序列图。

式中：P为设计重现期（年）；q为设计暴雨强度（升/秒/公顷）；t为降雨历时（分钟）。

分别选取四个不同暴雨预警等级的降雨时间序列，并进行降雨模拟，得到厂区积水情况，见图 2。综合考虑历史降雨量，结合国家预报暴雨量级，依据模拟结果对厂区内各区域暴雨灾害积水风险进行分级，分级标准见表 2。

图 2 不同暴雨预警等级下场区积水情况预测

表 2 暴雨灾害积水风险等级划分标准

1.2  风险评价结果

基于上述风险评价方法，对LNG码头气象灾害、海洋灾害、地质灾害进行调查与风险评价，各类自然灾害风险统一划分成四级，分别为高风险（I级）、较高风险（II级）、较低风险（III级）和低风险（IV级），风险评价等级结果详见表 3。

表 3 LNG码头自然灾害风险等级汇总表

2  自然灾害风险防控体系

2.1  基本原则及防控思路

自然灾害防控应坚持“以防为主、防治结合、抓早抓小、风险可控、应对科学、处置规范、经济合理、保障有力”的基本思路。

预警监测以“资源整合、数据共享”为原则，整合气象、海洋行业资源，针对孕灾环境、灾害本体、诱发因素、工程本体四要素进行监测。

风险排查以自然灾害（隐患）与LNG码头运营安全的相互关系为核心，科学制定不同阶段不同时期防治对策，做到相互衔接、有机结合，最大限度降低各类自然灾害风险。

2.2  防控体系建设方面

建立码头结构质量风险评价模型。根据码头的结构特点和自然灾害风险，研究码头结构的损伤机理，找出影响码头结构质量风险的各影响因素。

建立风险分析方法和风险评价指标体系。对已经建立的码头结构质量风险评价体系进行风险评价，风险分析要着重考虑影响码头结构质量风险因素的复杂性和模糊性，并且在分析时要尽量减少人为主观因素的影响。

建立剩余使用寿命预测模型和质量风险的预警系统，分析在役码头结构的质量风险状态。

2.3  监测预警平台建设方面

建立动态在线监测系统。对LNG码头承受风、浪、流、地震等环境荷载和车辆荷载、船舶荷载、机械荷载等作用下的码头结构变形、位移等状况进行长期监测。①对沉箱结构、桩基结构及工作平台构件的变形、位移及裂纹裂缝风化等表面质量和结构尺寸、钢筋锈蚀、抗渗透能力等进行监测；②对引桥、引堤箱梁、梁板和桩基结构的水平和垂直位移、结构变形以及钢筋混凝土表面质量、内部质量进行监测；③对基床和基础的淘刷及不均匀沉降、重要的结构部件进行监测。

分析结构应力应变和变形位移规律。建立码头结构及构件应力、变形数学预测模型，得到码头横梁钢筋锈蚀深度及体系可靠度随时间的变化曲线，根据变化曲线建立预测模型，预测码头寿命。

建立码头设施健康监测预警平台。主要包括自然灾害的预警信息预警预报，LNG码头结构实时监测数据与失效预警，云端数据计算与分析，失效时间预测，各类监测预警信息的实时互通联动、分析计算，辅助LNG码头自然灾害防控决策四个方面（图 3）。

图 3 LNG码头结构设施健康监测预警平台

2.4  应急处置

坚持“以人为本、预防为主，统一领导、分级负责，反应迅速、措施得当，依靠科技、提高素质”的原则，建立应急处置组织机构，明确各层级职责，遵循分级响应程序，根据突发自然灾害事件的等级，确定应急启动相应级别的应急预案。现场应急处置人员定期进行自然灾害突发事件应急业务培训，熟练掌握本预案内容和工作流程，不断提高自然灾害应急处置和指挥协调能力。

3  结语

就研究结果来看，LNG码头自然灾害风险最高的是海洋灾害，然后是气象和地质灾害。LNG船舶受台风、海浪灾害威胁，同时存在与码头结构碰撞的风险。地面沉降不易被发现，一旦发生灾害后果严重。

LNG码头自然灾害防治是一个复杂的系统工程，要建立政府主导、企业主责、社会参与的灾害防治责任体系。进一步完善监测预警技术体系与技术标准，从海况、地质环境、海洋灾害（浪蚀、洋流堆积、海岸带地质灾害、海水腐蚀）、气象灾害、第三方视频监测等方面，形成系统完善的LNG码头自然灾害监测、预警与应急标准。同时建立专业监测与巡查巡测相结合的监测预警体系，对重大灾害点进行重点监控，防患于未然。

 

（本文系作者2023年10月13日在第四届管道自然灾害防治研讨会上的发言）

作者简介：吴斌，1979年生，高级工程师，现任中国石化青岛液化天然气有限责任公司总经理/党委书记。多年从事天然气储运、液化天然气工程建设和运营工作，参与管道保护、自然灾害防治等相关标准的编制。