荆宏远

国家管网集团北方管道公司 

 

摘要：本文系统分析了河道与山谷地区地质灾害发育特征及对管道的危害，提出了应急抢险工作在预警、管道安全状态判别、抢险作业等方面存在的难点。从管道工艺运行、管体保护、灾害体防治等角度提出了应对措施，对提升河道与山谷地区地质灾害防治工作给出了建议，为今后管道灾害防治和抢险作业提供参考。

关键词：山地管道；地质灾害；应急抢险

 

我国油气管道线路长，分布地域面广，所属输油气管道几乎穿越了我国所有地貌单元，管道沿线地形、地貌、气象等自然地理条件及地层岩性、构造、水工环地质背景复杂多样。每年汛期高山及沟谷区、河道穿越段、黄土分布区等区域地质灾害频发，油气管道不可避免受到地质灾害的威胁。为此管道企业每年需耗费巨大的人力物力进行管道应急抢险。

1  河道与山谷地区灾害特点

1.1  地质灾害发育情况

山区管道敷设方式可分为横坡敷设段和纵坡敷设段，以涩宁兰、兰成渝、忠武和兰郑长管道2005年至2010年排查出的4084处地质灾害为例，90%以上水毁灾害发育在河道与山谷地区，崩滑流等其他灾害则主要分布在山区横坡敷设段（图 1、图 2）。

图 1 水毁灾害分布地区统计图

图 2 其他灾害分布地区统计图

1.2  地质灾害规模

地质灾害发育与自身重力势能和水动能密切相关。山谷地区地形陡峭，落差较大，岩土体积累势能较高，河道地区水流速高、动能大，造成这些区域内的地质灾害规模大、风险高，失事后果严重。

经统计，滑坡是造成油气管道断管的主要原因。泥石流、洪水、河沟道水毁常导致管道长距离悬空，严重时会发生断管；崩塌易造成管道凹陷变形，影响使用寿命；坡面水毁、台田地水毁、黄土塌陷往往使管道出现露管、悬空的现象。

1.3  管道敷设方式与灾害的关系

地质灾害对管道的影响与管道的敷设方式息息相关。山谷地区管道横坡敷设带是崩塌、滑坡等岩土体移动类地质灾害集中发育的区域，且沟内洪水、泥石流等灾害会对坡内管道产生较大影响。管道沿纵坡和山脊敷设工况下，受降雨影响，沟顶水土流失，也会造成管道埋深不足和少量露管悬空现象，但总体来看危害相对较小（图 3）。

图 3 山谷地区管道敷设方式示意图

管道沿不稳定河道敷设时，受河床摆动和砂砾石河床影响较大。河床摆动、改道使原本在岸上的管道进入河水中，易造成埋深不足、悬空漂管的现象，涉水作业更使汛期应急抢险工作难度大大增加；砂砾石河床岩土体结构疏松，极不稳定，易被洪水冲走，也会造成以上现象。

1.4  降雨与灾害的关系

降雨是诱发地质灾害的主要因素。近年来，北方地区极端降雨天气频发，主要表现在降雨天数变少，暴雨天数增加，降雨越来越集中。经统计，绝大多数的重大灾情都是在台风等极端气象情况下的降雨导致的，这也是近年来非常明显的规律。通过对近几年某公司汛期水毁情况的分析可以看出，少数极端暴雨导致的水毁数量占水毁总数量的一半以上（图 4）。

图 4 2016年以来全年水毁数量统计

2  河道与山谷地区应急抢险难点

2.1  识别预警难

（1）管道伴行光缆对地质灾害发生有预警作用，但对中断位置准确定位存在误差，特别是山区段现场定位往往花费数个小时，影响抢险效率。台风期间光缆多处中断，两端中断位置能较快找到，但是两端之间中断点定位十分困难。

（2）遇到台风、极端暴雨等天气情况，基础设施破坏严重，交通道路和通讯中断，并且伴随塌方、洪水等潜在风险，巡线员很难及时到现场排查。现在短距离的应急抢险点可以采用无人机前去查看，但飞行距离有限，最终排查结果仍需人员进场确认。

2.2  管道安全状态判别难

（1）行洪期间水流湍急，人员无法下水检查管道悬空状况，2022年汛前曾在黄河穿越点以测试无人船+声呐设备检测的方式，运用单波束、多波束、侧扫声呐等多种技术手段对管道现状进行探测，但因河水浑浊，效果均不理想。

（2）当河道管道发生漂管时，水下漂管长度、管道摆动方式、应力大小及管道疲劳状态难以确定，现在只能在尽可能靠近的位置做一些应力检测和监测，但只能反映该处点位的情况，无法将整条管道的应力分布状态查清楚。

2.3  抢险资源短缺

抢险就是抢资源。台风等造成区域规模性灾害，交通、电力、通讯等多行业都在进行抢险，往往会造成挖掘机等大型机械、块石、混凝土等大宗材料以及人力短缺，给管道应急抢险造成困难。

2.4  抢险进场难

山谷地区应急抢险时，点位一般距离交通干道较远，大型设备和大宗材料进场十分困难，需要修建进场路。洪水、强降雨过后，土体饱和松软，很难提供足够的承载力，使得进场路的修筑周期长、难度大，拖慢抢险进度。

2.5  涉水作业抢险场地和抢险措施受限

河道行洪时，水深且流速较大，为抢险作业人员带来很大的安全隐患。河床地形差，底部泥沙结构松散，承载力低，对脚手架的搭建和设备进场作业也带来很大风险和难度。应急抢险需要在最短时间内控制风险，避免管道疲劳强度失效，恢复生产，但受限于工期、场地、资源供给等条件，许多方法、技术难以实施。

3  河道与山谷地区应急抢险应对

3.1  做足准备积极应对

汛前开展防汛重点地段排查，完善应急预案，储备必要的防汛物资，建立大型抢险设备和大宗抢险物资的社会依托。对极端气象、水库和江河重大汛情积极响应，必要时提前布置抢险力量，加密现场巡检，识别灾害活动迹象，对险情早发现、早准备、早启动。确认险情后，应迅速调集足够抢险资源，尽早启动修筑进场路，为抢险作业创造条件。

3.2  抢险工艺措施

管道泄漏会对河水、土壤等周边环境产生严重污染，当管道存在泄漏风险时，需根据输送介质采取相应的工艺措施。对于输油类管道可采取降压、停输，关闭来油方向阀室阀门等，同时密切关注管输压力变化。对存在凝管风险的管道，如有条件可调整油品类型，必要时进行扫线。输气管道可采取降压、停输和放空等措施，并在抢险现场做好可燃气体监测工作。

3.3  针对灾害体的抢险措施

河沟道水毁主要灾害体为洪水，首先应跟上游水库相关管理部门进行沟通，调整水库泄洪计划，降低下游水位，为抢险作业留出足够的时间和空间。其次应采取工程措施对管道进行保护，通过修筑围堰、挑流坝、河道疏浚等工程措施改变水流方向，降低洪水对管道的影响，同时留出空间使大型设备入场作业，或在管道下游修筑临时淤土坝、石笼、抛石等措施来抬升河床高度，使管道重新埋入地下，起到保护管道的作用。

3.4  针对管道的保护措施

河道应急抢险时可采取在下游打钢管桩、搭建脚手架、放置平衡压袋等措施对管道进行支撑加固，控制管道的位移和震动，避免管道材料疲劳，强度失效。另外要对管道的安全状态进行监测，包括管道位移监测、应变监测以及管道泄漏监测，实时掌握现场情况。

3.5  安全和环境保护措施

应急抢险时应注意人员安全和环境保护。油气管道介质输送压力高，要做好管道泄漏监测，以免危害抢险作业人员安全，现场涉水作业人员要严格管理，避免出现安全事故。汛期还应对抢险区域及周边地区进行气象和洪水监测，为抢险作业人员的安全保驾护航。油品管道泄漏会对周边环境造成严重污染，可在下游位置预设多处油品拦截点，一旦出现极端情况，能够减少对河水、土壤等周边环境的影响。

4  结语

为更加经济合理、安全高效地控制河道和山谷地区管道地灾风险，降低抢险难度，保障管道安全，建议从下面几方面来改进提升：

（1）提高管道建设质量标准，从根本上减少险情发生。尽可能减少管道横坡敷设，避免管道在河床摆动等不稳定河道内长距离敷设和穿越。

（2）管道投产运营后，应积极开展地质灾害调查识别，降低地质灾害风险。综合运用遥感、光纤震动等技术手段提高滑坡等地质灾害的早期识别率，早发现早治理，对不稳定河床敷设段可采取改线、提高设防标准等。

（3）引进新方法、新技术、新装备，多借鉴公路、铁路等行业的创新技术和经验，化为己用，从而提高河道与山谷地区管道应急抢险效率。

 

（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：荆宏远，1983年生，高级工程师，北方管道公司管道部从事防汛与管道地质灾害防护等管道完整性管理工作。SY/T 6828《油气管道地质灾害风险管理技术规范》第一起草人，GB/T 40702《油气管道地质灾害防护技术规范》、ISO 20074《Geological hazard risk management for onshore pipeline》主要编写人，压力管道检验师。