城市天然气管道占压隐患的模糊综合评价
作者:牛亚楠 张晓松 福鹏 张秀梅
评论: 更新日期:2012年03月29日
3 天然气管道占压隐患模糊综合评价
本次研究中,对燃气管道占压隐患的评判标准参照GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》中对燃气管道与建筑物、构筑物、各类相邻管道之间的水平净距、垂直净距的要求。
① 建立因素集
据统计,截至2007年底,北京市共有天然气管道占压隐患695个。通过对管道占压隐患特点、国内外占压事故成因及后果进行综合分析,本次研究确定对天然气管道占压隐患有影响的因素主要有7个,因素集:U={占压物类型,占压形式,管道设计压力,管径,管材,使用时间,占压隐患发生区域}。
② 建立评价集
本次研究中将占压隐患的危险程度分为5级,即评价集:V={极大,较大,一般,较小,极小}。
③ 建立因素权重向量
确定各评价因素权重的常用方法有专家调查法、层次分析法、故障树法等,综合考虑评价指标的科学性、客观性、针对性、可操作性,本文采用专家调查法确定权重。专家调查法是确定事件发生概率的常用方法之一,该方法通过选择一定人数的专家组成评价小组,由分析人员把要评价的内容设计成含义明确的评价意见征询表,采用书面通信的方式请专家回答咨询,由专家根据自己的经验对评价事件发生的危险程度做出判断。影响因素权重评价意见征询空白表见表2。
本次研究课题组从专家库中随机选取城市燃气运行、管理、安全评价、设计等领域专家各3位,共计12位专家组成天然气管道占压隐患影响因素权重评价小组对各因素进行评价,并对评价结果进行处理。令评价等级V={极大,较大,一般,较小,极小}对应分值为V={9,7,5,3,1},将专家评分值取算术平均后再进行归一化处理,即得到各因素权重的最终结果。影响因素权重向量:E=(0.22,0.16,0.17,0.09,0.06,0.17,0.13)
表2 影响因素权重评价意见征询空白表
危险程度 | 占压物类型 | 占压形式 | 管道设计压力 | 管径 | 管材 | 使用时间 | 占压隐患发生区域 |
极大 | | | | | | | |
较大 | | | | | | | |
一般 | | | | | | | |
较小 | | | | | | | |
极小 | | | | | | | |
注:请在认为合适的等级上打“√”。 |
④ 建立模糊关系矩阵
根据北京市天然气输配管网现状和管道占压隐患调差结果,确定每种因素的水平,见表3。
与因素权重向量的确定方法相似,仍使用专家调查法对各因素水平对应的评分值进行评价。为了避免专家评分法中主观因素对评价结果的负面影响,选择与影响因素权重评价专家组不同的专家,仍包括城市燃气运行、管理、安全评价、设计等领域专家,各4位,共计16位专家。以天然气管道占压隐患中管道设计压力因素为例,管道设计压力对隐患影响程度专家意见征询空白见表4。
令评价等级V={极大,较大,一般,较小,极小}对应分值V={9,7,5,3,1},将专家评分值取算术平均后再进行归一化处理,即得到各因素水平评分值的最终结果。将管道占压隐患对应某因素uk的相应水平的评分值x代入三角形隶属度函数中,可得到占压隐患某因素uk的单因素评价向量。构造三角形隶属函数[4],其函数形式为:
表3 因素水平
影响因素名称 | 因素水平 |
占压物类型 | 砖混楼房 | 砖混平房 | 轻体建筑物 | 构筑物 | 市政设施 | 其他 | — |
占压形式 | 压线 | 近线 | — | — | — | — | — |
管道设计压力 | 高压A | 高压B | 次高压A | 中压 | 低压 | — | — |
管径D | D>700mm | 500mm≤D<700mm | 400mm≤D<500mm | 300mm≤D<400mm | 200mm≤D<300mm | 100mm≤D<200mm | D<100mm |
管材a | 焦化厂钢管 | 首钢公司钢管 | 燃气集团钢管 | PE管 | — | — | — |
使用时间/a | >40 | 30~40 | 20~30 | 10~20 | <10 | — | — |
占压隐患发生区域 | 四环路以内 | 四环至 五环之间 | 五环路以外 | — | — | — | — |
注a:北京市天然气管网钢管系统中,除由北京市燃气集团敷设外,另有部分钢管为20世纪90年代首钢公司与北京焦化厂敷设,该部分管道在管材选择、施工工艺要求、施工质量管理上与北京市燃气集团敷设的管道均存在一定差异,因此将钢管管材细分为3类:燃气集团钢管、首钢公司钢管、焦化厂钢管。 |
表4 管道设计压力对隐患影响程度专家意见征询空白表
危险程度 | 高压A | 高压B | 次高压A | 中压 | 低压 |
极大 | | | | | |
较大 | | | | | |
一般 | | | | | |
较小 | | | | | |
极小 | | | | | |
注:[1]请在认为合适的等级上打“√”。 [2]表中设计压力为目前北京市天然气输配系统中使用的设计压力。 |
式中x——专家评分值,x∈[0,10]
f1(x)、f2(x)、f3(x)、f4(x)、f5(x)——隶属度函数,依次为被评价因素对评价集V的5个评价指标的隶属度
因此,占压隐患某因素uk的单因素评价向量为:(fk1(x)、fk2(x)、fk3(x)、fk4(x)、fk5(x))。模糊关系矩阵R的表达式为:
R=[fkl(x)]7×5