???② 熱輻射通量

熱輻射通量是距射流軸線距離r處(火災危險區(qū)域半徑)的熱輻射強度，它表示距點源一定距離的熱接收量，它與點源輻射量和位置有關(guān)。

?

式中τ——輻射率，此處取0.2^{[6、7、10]}

??? Φ——點熱源的輻射量，w

??? r——火災危險區(qū)域半徑，m

???③ 點熱源的輻射量

???火焰熱輻射可簡化為熱量都是由一點釋放的，點熱源的輻射量與燃氣熱值和泄漏量有關(guān)，當發(fā)生穩(wěn)定持續(xù)燃燒時點熱源的輻射量由下式計算：

??? Φ=ηq_mQ_L??? (8)

式中η——效率因子，此處取0.35^{[6、7、10]}

???Q_L——燃氣低熱值，J/kg，天然氣的低熱值取5.002×10⁷J/kg

④ 火災危險區(qū)域半徑

聯(lián)立式(7)、(8)得：

?

由彼德森模型式(5)得：

?

聯(lián)立式(9)、(10)得：

???

??? 因為q_m是關(guān)于A和P的函數(shù)，P是關(guān)于D的函數(shù)，所以r是關(guān)于管道破損面積、管道運行壓力、人員暴露時間及死亡百分數(shù)的函數(shù)。

??? 北京市玉泉營燃氣管道被第三方施工破壞。2006年6月9日凌晨2:40左右，玉泉營南三環(huán)路北側(cè)輔路旁，某汽車銷售公司委托某施工單位在該公司院內(nèi)施工，在安裝廣告牌過程中使用破碎炮，將地下DN 500mm中壓燃氣管道打破，產(chǎn)生了一個直徑為15cm的圓洞，造成燃氣大量泄漏。經(jīng)燃氣輸配分公司應(yīng)急搶險隊伍緊急處理，于當日中午約12時消除險情，恢復正常供氣。此次事故導致南三環(huán)路北側(cè)主、輔路封閉近6h。

??? 北京市中壓燃氣管網(wǎng)覆蓋面廣，中壓管道總長度約4100km，占管網(wǎng)總長度的比例為37.7%，事故發(fā)生的可能性較大，相對于低壓管網(wǎng)其危險性也更大。因此，此案例為第三方破壞燃氣管道的典型事故。

??? 代入基本參數(shù)計算泄漏速率，滿足式(1)的條件，屬于聲速流動，選擇式(2)計算得到泄漏速率為6.12kg/s；人員暴露的時間：緊急情況下在場人員尋找遮蔽、逃離火災傷害的時間約為15s，t取15s：將P分別等于2.67、5.00、8.06以及t、Q_L的值分別代入式(11)，得到r₁=7.3m，r₅₀=5.0m，r₉₉=3.1m。由式(6)可知其數(shù)學意義為：

??? ① 在場人員滯留15s，在半徑為7.3～5.0m的范圍內(nèi)，死亡百分數(shù)為：1%＜D＜50%。

???② 在場人員滯留15s，在半徑為5.0～3.1m的范圍內(nèi)，死亡百分數(shù)為：50%＜D＜99.9%。

??? ③ 在場人員滯留15s，在半徑小于3.1m的范圍內(nèi)，死亡百分數(shù)為：D＞99.9%。

??? D＞99.9%時的火災危險區(qū)域半徑大于城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范中規(guī)定的中壓管道距建筑物基礎(chǔ)的最小距離(1.5m)。

??? 安全距離究竟多少最為恰當，這是一個很難確定的問題，僅從安全角度出發(fā)，距離越遠越安全。然而發(fā)生火災和爆炸的原因是多方面的，影響因素很多，即使符合規(guī)定的安全距離，也有發(fā)生危險的可能，因此，安全距離只能是相對的。

??? 在國外的標準規(guī)范中關(guān)于防火間距沒有一個統(tǒng)一的標準。由于各國技術(shù)水平、消防設(shè)施等多方面因素的影響，因而制定的防火間距也不盡相同。例如，有些國家國土面積不大，土地昂貴，偏重于采用高程度的安全設(shè)備而較少占用土地，因而制定的防火間距較??；而另一些國家則相反，如美國石油保險協(xié)會推薦安全距離往往偏大^[14]。對于我國城市天然氣輸送管道，加強管道保護措施比安全距離劃分更切合實際。

???管道外力破壞的防護可以采取增大管道埋深、埋設(shè)警示帶、管頂覆土厚度較小的地方加蓋混凝土板等措施，對于大量的已建管道，主要依靠巡線人員的巡查和針對第三方施工單位的報建制度來保護管道。國內(nèi)外的一些天然氣輸送系統(tǒng)建立了相應(yīng)的通信服務(wù)系統(tǒng)，旨在加強管道運營方與第三方施工單位以及公眾的聯(lián)系。

???英國管道風險管理專家W.K.Muhlbauer所著《管道風險管理手冊》介紹了這種能夠加強信息通報與響應(yīng)的直呼系統(tǒng)(One-call System)。這種通信系統(tǒng)一般由政府部門、數(shù)個管道公司共同建立，獨立的管道運營企業(yè)也可以建立這種系統(tǒng)。它提供電話號碼給挖掘承包商及公眾，要求他們在開挖活動之前通告直呼系統(tǒng)中心，從而使管道運營者有機會與開挖人預先取得聯(lián)系，管道運營者在開挖活動中用臨時標記標示他們的管道設(shè)施，隨時跟蹤挖掘活動并檢測其地下設(shè)施^[15、16]。

???1964年，在紐約州的羅徹斯特(Rochester)建立了第一套現(xiàn)代直呼系統(tǒng)。1992年，在美國47個州及華盛頓特區(qū)中，已建有88個直呼系統(tǒng)，在加拿大、澳大利亞、蘇格蘭也運行著類似的直呼系統(tǒng)。美國運輸部通過對16個直呼系統(tǒng)中心的調(diào)查表明：該系統(tǒng)對于降低管道事故有著明顯效果。有10個例子(為16個研究例子中的一部分)與挖掘有關(guān)，事故減少了20%～40%；其余6例的事故發(fā)生率減少了60%～70%^[15、16]。

??? 提供聯(lián)系方式的管道標志牌也是類似于直呼系統(tǒng)的管道安全保障措施，如標明“此處有燃氣管道，施工前請聯(lián)系某某燃氣公司，電話為……”，它能夠提高公眾對燃氣設(shè)施的保護意識，減小盲目和違規(guī)開挖帶來的風險。管道標志牌向公眾展示了地下管道的位置，有可能增加蓄意破壞的可能性，但是缺少圖紙資料，確定地下管道位置的難度較大，蓄意破壞的可能性較小。

??? 結(jié)合現(xiàn)有安全防范措施，在地面開挖可能性較大的地段，設(shè)立提供電話號碼的管道標志牌，能夠加強管道運營公司與公眾的聯(lián)系，降低管網(wǎng)運行風險。

[1] 萬禮鋒，尹貽林，張麗君，等.城市燃氣管網(wǎng)安全分析體系[J].煤氣與熱力，2007，27(11)：50-53.

[2] 于京春，解東來，馬東蓮，等.城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)風險評估研究進展及建議[J].煤氣與熱力，2007，27(12)：38-42.

[3] GOODFELLOW G，HASWELL J.A comparison of inherent risk levels in ASME B3 1.8 and UK gas pipeline design codes[A].Proceedings of the 2006 ASME International Pipeline Conference[C].Calgary(Canada)：American Society of Mechanical Engineers，2007.1085-1096.

[4] 馮穎.城市燃氣管道應(yīng)急搶修的實踐和探討[J].煤氣與熱力，2008，28(7)：B38-B41.

[5] 孫永慶，鐘群鵬，張崢.城市燃氣管道風險評估中失效后果的計算[J].天然氣工業(yè)，2006，26(1)：120-122.

[6] 邵輝.系統(tǒng)安全工程[M].北京：石油工業(yè)出版社，2008.

[7] STEPHENS M J，LEEWIS K，MOORE D K.A Hiodel for sizing high consequence areas associated with natural gas pipelines[A].Proceedings of the International Pipeline Conference[c].Calgary(Canada)：American Society of Mechanical Engineers，2002.759-767.

[8] 王弢，帥健.天然氣長輸管道定量風險評價中的技術(shù)要點[J].油氣儲運，2005，24(增刊)：18-21.

[9] 彭世尼.燃氣安全技術(shù)[M].重慶：重慶大學出版社，2005.

[10] 鄭津洋，馬夏康，尹謝平.長輸管道安全風險辨識、評價、控制[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004.

[11] (美)克勞爾D A，盧瓦爾J F(著)，蔣軍成，潘旭海(譯).化工過程安全理論及應(yīng)用(第2版)[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006.

[12] JO Y D，BUM J A.A method of quantitative risk assessment for transmission pipeline carrying natural gas[J].Journal of Hazardous Materials，2005，(123)：1-12.

[13] 劉斐，劉茂.城市燃氣管線的定量風險分析[J].南開大學學報自然科學版，2006，39(6)：31-36.

[14] 宋岢岢.壓力管道設(shè)計及工程實例[M].北京：化學工業(yè)出版社，2007.

[15] (英)MUHLBAUER W K(著)，楊嘉瑜，張德彥，李欽華，等(譯).管道風險管理手冊(第2版)[M].北京：中國石化出版社，2005.

[16] MUHLBAUER W K.Pipeline risk management manual ideas，techniques，and resources(Third Edition)[M]Burlington(USA)：Gulf Professional Publishing，2004.