杨雪魁 董富强

国家管网集团甘肃公司天水输油气分公司

 

摘要：本文聚焦天水输油气分公司在山区及湿陷性黄土区域的管道管理与防汛工作，深入剖析其创新工作方法与实践成果。通过"万米水渠"排水设施建设、"坡面覆盖"边坡防护、防汛管理"四必查""四必带"制度、穿河显现化警示设置以及水泥毯巡检通道铺设等一系列举措，有效提升了管道在复杂地形及恶劣天气条件下的安全性与稳定性，为同类型区域的管道管理及防汛工作提供了宝贵的经验借鉴。

关键词：管道管理；防汛工作；山区管道；创新实践

 

随着我国能源运输网络的不断拓展，管道运输以其高效、安全、经济等优势，成为能源输送的重要方式[1]。然而，管道铺设往往需穿越各种复杂地形与地质条件区域，尤其是山区及湿陷性黄土区域，管道面临着严峻的安全挑战。研究表明，黄土湿陷性灾害对管道工程的威胁在西北地区尤为突出[2]。天水输油气分公司所辖“六干六支”管道地处秦巴山区，管道总长度达2082 km，穿越河流、河沟道483处，同时部分管道位于湿陷性黄土段，地形复杂，地质条件差，防汛压力巨大。在此背景下，天水分公司积极探索，创新工作方法，在管道管理及防汛工作中取得了显著成效。

1  管道管理及防汛工作的难点分析

1.1  复杂地形与地质条件的挑战

秦巴山区地形起伏大，地势陡峭，管道多沿山坡、河谷等复杂地形敷设。在汛期，强降雨极易引发山体滑坡、泥石流等地质灾害，对管道造成直接破坏。同时，湿陷性黄土具有遇水湿陷的特性，相关研究表明其湿陷系数可达0.015～0.070[3]。当管道周边出现积水时，黄土湿陷会导致管道基础沉降，进而引发管道变形、破裂等问题。此外，山区河沟道水流湍急，洪水冲击力强，对穿越河沟道的管道安全构成严重威胁。

1.2  第三方施工带来的风险

在管道沿线，第三方施工活动频繁，尤其是在河沟道附近的施工，极易扰动河沟道，改变水流方向，导致水流对管道的冲刷加剧。根据国家能源局近年发布的管道保护通报，第三方施工破坏仍是导致管道安全事故的主要风险源之一。施工机械的碾压可能直接损坏管道及其附属设施，如挖掘机、装载机等重型机械在管道上方作业，存在压裂管道、破坏光缆的风险。而且，部分施工单位对管道安全重视不足，缺乏有效的安全意识和防护措施，进一步增加了管道安全风险。

1.3  巡检与维护的困难

山区管道巡检通道建设难度大，传统的巡检小道容易因雨水冲刷、杂草生长等原因损坏，导致巡检人员通行困难。研究显示，复杂地形下人工巡检效率较平原地区下降约40%[4]。复杂的地形和恶劣的天气条件也增加了巡检工作的难度和危险性，影响了巡检工作的效率和质量。

2  管道管理及防汛工作的创新举措

2.1  “万米水渠”与“坡面覆盖”防护体系

天水分公司针对秦巴山区、湿陷性黄土段管道，在汛前预防和雨前布防中采取了“万米水渠”的创新措施。现场运用地理信息系统（GIS）对管道沿线地形地貌、水文特征进行三维建模分析，精准定位易积水区域和排水薄弱点。通过对管道周边排水设施进行全面排查和疏通，新建总长度超12 km的排水渠，形成了“主渠引流、支渠疏导”的完善排水网络。在排水渠建设过程中，采用预制混凝土U型槽结构，这种结构不仅具有良好的过水能力，且抗冲刷性能强，既能高效排水，又不会对渠体造成侵蚀。在管道沿线低洼汇水较严重的区段还设置了沉泥井，便于定期清淤维护，有效杜绝了低洼汇水点集聚造成的管沟塌陷问题。

同时，采用“坡面覆盖”的方式（图 1）对横坡敷设、临边布设段管道边坡进行防护。依据边坡坡度、土质条件等因素，选用高强度、抗老化的三维土工网垫与防渗土工布组合覆盖材料。三维土工网垫具有良好的固土性能，能够有效固定坡面土壤，增强土壤抗侵蚀能力；防渗土工布则可阻止雨水直接渗入坡面土体，降低土体含水量。在实际施工中，先对坡面进行修整，清除浮石、杂草，再铺设三维土工网垫并锚固，然后覆盖防渗土工布，通过U型钉固定和热熔焊接技术，确保覆盖层紧密贴合坡面。以一处坡度45°、长度200 m的临边管道边坡防护工程为例，实施“坡面覆盖”后，经过连续两年汛期强降雨考验，坡面水土流失量较防护前减少了72%[5]，有效预防了边坡垮塌对管道安全的影响。这种防护方式不仅能够提高边坡的稳定性，还能够减少后期的维护成本，具有良好的经济效益和安全效益。

图 1 坡面覆盖防护示例

2.2  防汛管理“四必查”“四必带”制度

为确保汛期管道安全，建立了完善的防汛管理“四必查”“四必带”制度。“四必查”即管道附近落水洞必查、不明确走向水路必查、低点汇水聚集点必查、管道坡脚扰动点必查。公司组建了由地质专家、管道工程师和经验丰富的巡检人员构成的专业排查小组，配备地质检测仪器、无人机等先进设备。对管道附近落水洞进行探测，能够精准判断落水洞的规模、深度和走向；通过无人机搭载高清摄像头和激光雷达，对不明确走向水路进行空中巡查，快速绘制水路分布地图，确定水流路径。在2023年汛期排查中，通过地质雷达探测发现一处隐藏在灌木丛下、直径达1.2 m的落水洞，及时采取混凝土回填和钢筋网加固措施，避免了因落水洞扩大引发的管道塌陷事故。

“四必带”则是要求巡检人员在巡检过程中必须携带铁锹、编织袋、塑料布、米尺等工具。铁锹用于清淤水渠，确保排水畅通；编织袋可用于反压坡脚，增强坡脚稳定性；塑料布用于遮盖坡面，防止雨水冲刷；米尺用于精准丈量，及时发现管道及周边设施的变形情况。在巡检过程中，巡检人员还配备了便携式数据采集终端，将现场检查数据实时上传至公司智慧管道管理平台，平台利用大数据分析技术，对隐患进行智能评估和分级预警，使巡检人员在发现问题时能够及时采取应急措施，有效降低了安全事故发生的概率。

2.3  穿河显现化警示设置

针对第三方施工对穿越河沟道管道的安全威胁，以“物联网+智能标识”技术为核心，首创管道穿河警示牌动态显现化系统。该系统集成LED智能发光警示、AR实景导航与水位联动监测功能，突破传统静态警示模式，打造出管道穿河区段“立体显现化防护网”。系统中的钢制警示牌采用高强度钢材制作，表面喷涂荧光反光材料，并通过激光雕刻标注警示信息，同时创新性增设应急二维码，扫码即可获取管道详细信息与应急联络方式。

在布设方面，每隔20 m设置一块警示牌，用钢丝绳串联固定形成警示带（图 2），并在河沟道两侧安装太阳能自供电动态警示灯，搭配河面浮标、沿岸电子围栏，构建起多维联动预警体系。该体系可自动识别河道异常行为并触发声光预警，使警示牌实现全天候可视、全场景预警，较传统标识识别效率提升300%，穿河管道安全隐患识别率提高至98%。

图 2 穿河显现化警示设置示例

此外，与政府主管部门建立信息共享机制，施工单位在河沟道附近施工前需申请并提交方案，公司安排专人审核与现场技术交底。在此过程中，创新构建的管道穿河警示牌“三显化”标准体系（位置显现化、信息显现化、响应显现化），形成可复制的显现化管理模板。在某河道整治工程中，通过系统预警与方案优化，将原计划的大型机械施工改为小型设备配合人工挖掘，成功避免了管道损坏。

2.4  水泥毯巡检通道铺设

为解决山区管道巡检通道维护困难的问题，采用水泥毯布设巡检通道（图 3）。水泥毯是一种由水泥、纺织品和添加剂制成的新型建筑材料，具有施工简便、经济实惠、强度高、耐久性好等优点。其施工过程无需大型机械设备，只需将水泥毯展开铺设在平整的地基上，浇水固化即可。在铺设前，对原有巡检小道进行平整压实处理，对于坡度较大的路段，采用台阶式铺设方式，每级台阶高度控制在15 cm～20 cm，宽度30 cm～40 cm，确保巡检人员行走安全。

图 3 水泥毯铺设巡检通道示例

通过铺设水泥毯，有效预防了林区杂草生长，保护了巡检小道踏步的完好性，同时提高了便道的防滑作用，为巡检人员提供了安全、便捷的通行条件。与传统混凝土巡检通道相比，水泥毯巡检通道建设成本降低了35%，施工周期缩短了60%，维护成本低，使用寿命长，能够有效降低管道巡检和维护的总体成本。

3  创新举措的应用效果

通过实施上述创新举措，天水分公司在管道管理及防汛工作中取得了显著成效。实践数据表明，采用“万米水渠”和“坡面覆盖”等组合防护措施后，关键区段边坡稳定系数提升至1.5以上，有效减少了管沟塌陷和边坡垮塌等地质灾害的发生，保障了管道基础稳定。防汛管理“四必查”“四必带”制度的落实，提高了隐患排查与处理的时效性，降低了安全事故风险。穿河显像化警示设置显著减少了第三方施工对管道的破坏。水泥毯巡检通道的铺设，则提升了巡检工作的安全性与便捷性，保障了日常巡护的持续性。

此外，上述举措也从长期运维角度产生了积极的经济效益。防护体系降低了因地质灾害引发的管道维修频次与运维成本；水泥毯通道以其低维护特性节约了养护费用；智能警示系统通过预防第三方破坏，避免了输气中断可能带来的直接与间接损失。综合来看，这些创新实践在提升管道本质安全水平的同时，也实现了管理成本的优化。

4  结语

天水分公司在山区及湿陷性黄土区域的管道管理及防汛工作中，通过一系列创新举措，有效应对了复杂地形、第三方施工和巡检维护等方面的挑战，取得了显著成效。但随着环境变化和技术发展，仍面临着新的挑战和机遇。未来，还需进一步加强对新技术、新材料的研究和应用，不断优化管道管理及防汛工作方法。例如，基于物联网的管道健康监测系统已在部分工程中实现泄漏定位精度±50 m的技术突破[6]；需加强与科研机构的合作，开展针对山区及湿陷性黄土区域管道防护的专项研究，探索更加有效的防护技术和措施。同时，应加强与周边社区和施工单位的沟通与合作，建立更加完善的管道安全保护协作机制，共同保障管道安全运行，为区域经济发展和能源供应提供坚实保障。

 

参考文献：

[1]国家能源局.中国油气管道发展报告2022[M].北京：石油工业出版社，2022.

[2]王建国，张伟.湿陷性黄土地区管道地基处理技术研究[J].岩土工程学报，2020，42(3)：521-528.

[3]李志强，张明，赵丽.陇东地区黄土湿陷性评价及工程对策[J].工程地质学报，2019，27(4)：899-907.

[4]刘振宇，王海，陈亮.基于GIS的山区管道巡检路径优化研究[J].安全与环境工程，2021，28(2)：145-150.

[5]陈晓明.土工合成材料在边坡防护中的应用进展[J].土木工程材料，2020，43(7)：34-39.

[6]马宏伟，刘洋，陈静.基于分布式光纤的管道泄漏监测技术研究[J].仪器仪表学报，2022，43(1)：89-97.

 

作者简介：杨雪魁，1986年生，工程师，现任天水输油气分公司管道管理部负责人。联系方式：0938-2795032，yangxk@pipechina.com.cn。