狄莎莎 許銘 呂建國 曹康維

（中國地質(zhì)大學(xué)（北京）工程技術(shù)學(xué)院 北京100083）

基于蝴蝶結(jié)模型分析“11·22”東黃輸油管道泄漏爆炸事故*

狄莎莎 許銘 呂建國 曹康維

（中國地質(zhì)大學(xué)（北京）工程技術(shù)學(xué)院 北京100083）

為了找出“11·22”中石化東黃輸油管道泄漏爆炸事故發(fā)生原因及有效預(yù)防措施 ，利用蝴蝶結(jié)模型將事故樹與事件樹結(jié)合分析事故發(fā)生原因及后果，研究企業(yè)和政府相關(guān)部門在輸油管線管理及泄漏處理方面存在的問題，提出有效的防范措施，對提高類似事故的管理與應(yīng)急處置能力有一定的意義。

管道泄漏 蝴蝶結(jié)模型 事故樹 事件樹

0 引言

2013年11月22日，中石化東黃輸油管道發(fā)生泄漏爆炸特別重大事故 ，造成63人遇難、156人受傷，直接經(jīng)濟損失人民幣7.5億元［1］?！?1·22”事故集中反映了我國油氣管道安全管理的突出問題［2］，值得深思與研究。李晰睿［3］分析了暗渠下輸油管道泄漏失效原因、事故后果類型，根據(jù)結(jié)果提出暗渠內(nèi)預(yù)防爆炸的建議；徐永莉［4］用事故樹方法分析“11·22”輸油管道泄漏爆炸事故，得出誘發(fā)事件發(fā)生和發(fā)展的主要因素是在風險管理程序上未識別出風險 ，也沒有采取與風險相匹配的行動；崔維等［5］以青島“11·22”事故為例對我國應(yīng)急預(yù)案效力進行研究 ，從中總結(jié)出在我國現(xiàn)行應(yīng)急預(yù)案及其體系效力發(fā)揮中存在的共通性問題。

本文應(yīng)用蝴蝶結(jié)模型，對“11·22”事故發(fā)生原因、后果及采取措施進行評估，期望能全面反映出事故的基本原因及事故應(yīng)急處置的不足，進而提出加強管道安全管理的措施建議。蝴蝶結(jié)模型是歐盟ARAMIS［6］項目開發(fā)的一種分析工具。目前，學(xué)界對蝴蝶結(jié)模型的研究主要應(yīng)用在鐵路、石油、航空、燃氣等行業(yè)領(lǐng)域［7－9］，分析了事故發(fā)生原因、后果以及預(yù)防、控制措施，為這些行業(yè)提供了更多參考價值，避免了類似事故的發(fā)生。

1 “11·22”事故分析

1.1 事故概況

“11·22”事故發(fā)生的直接原因是東黃輸油管道泄漏，原油進入市政排水暗渠，在形成密閉空間的暗渠內(nèi)油氣積聚遇到火花發(fā)生爆炸［1］。企業(yè)凌晨2：12發(fā)現(xiàn)管道泄漏，3：20才關(guān)閉截斷閥，說明截斷閥之間距離設(shè)置不合理；7：00進行現(xiàn)場搶修，使用挖掘機作業(yè)，企業(yè)與政府相關(guān)部門沒有對事故風險進行研判，違規(guī)違章作業(yè)，為爆炸事故埋下重大隱患；4：00以后政府相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)才到達事故現(xiàn)場，企業(yè)沒有及時向政府報告管道泄漏情況，企業(yè)與政府之間信息通知報告效力發(fā)揮不足，協(xié)同發(fā)揮存在問題；10：25發(fā)生爆炸事故，從原油泄漏到發(fā)生爆炸8個多小時期間政府相關(guān)部門未及時設(shè)置警戒區(qū)、通知疏散周邊人員，才導(dǎo)致大量人員傷亡。

1.2 建立蝴蝶結(jié)分析模型

經(jīng)調(diào)查認定［1］，導(dǎo)致泄漏事故發(fā)生的主要原因有中石化及下屬企業(yè)安全生產(chǎn)責任不落實，隱患排查治理不徹底；管道保護工作部門未依法履行管道保護工作，管道隱患排查走過場；開發(fā)區(qū)和市政部門規(guī)劃審批不嚴格，事故發(fā)生地段交叉設(shè)計，規(guī)劃混亂。原油泄漏后，因政府與企業(yè)采取的措施不同 ，對其事件樹分析時分成兩個分支，企業(yè)端根據(jù)停泵停輸—通知報告—風險研判—溢油清理—工程搶修—應(yīng)急疏散的行動順序分析企業(yè)采取的減緩事故后果的措施，政府端根據(jù)信息報送—風險研判—溢油清理—工程搶修—應(yīng)急疏散的行動順序分析政府采取的減緩事故后果的措施。

以管道泄漏為頂上事件，對中石化東黃輸油管道泄漏點進行蝴蝶結(jié)模型分析，見圖1。

圖1 “11·22”蝴蝶結(jié)模型

事故樹的基本事件見表1。造成此次事故后果實際路徑有2方面，企業(yè)：及時停泵停輸—通知報告—風險研判失誤—溢油清理—工程搶修失敗—應(yīng)急救援不到位；政府：信息報送不及時—風險研判失誤—溢油清理—工程搶修失敗—應(yīng)急疏散不力。

1.3 事故樹定性分析

事故樹定性分析的任務(wù)是求出事故樹的全部最小割集、最小徑集和結(jié)構(gòu)重要度。求出最小割集可以掌握事故發(fā)生的各種可能性，了解系統(tǒng)危險性的大小，為事故調(diào)查和事故預(yù)防提供方便；最小徑集可以掌握系統(tǒng)的安全性如何，為控制事故提供依據(jù)；重要度分析是各基本事件的發(fā)生對頂上事件的發(fā)生所產(chǎn)生影響的大小，為人們修改系統(tǒng)提供信息的重要手段［10］。

表1事故樹事件列表

建立布爾代數(shù)表達式：

得出最小割集如下：

由結(jié)果可知，該原油管道泄漏事故樹有2個五階最小割集 ，14個二階最小割集。一般情況下，割集階數(shù)越少，發(fā)生事故的概率越大。在不同的最小割集中，底事件越重要，重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)越多。因此應(yīng)該多注意基本事件x2，x5，x6，x7，x8，x9，x10，x11，x12，x13，x14，x15，x16，x17，若基本事件x1與其中一個事件同時發(fā)生就可能造成事故的發(fā)生。

最小徑集如下：

要想防止頂上事件的發(fā)生應(yīng)該選取合適可行的最小徑集 ，其中單個基本事件組成的集合是最佳途徑和最有效的控制措施。在此事故樹最小徑集分析中，T2，T3，T4，T5的基本事件組成較多不易控制，T1中只有一個基本事件，因此需要在綜合分析評估的基礎(chǔ)上考慮是否對x1采取措施。

通過對最小割集與最小徑集的分析，得出結(jié)構(gòu)重要度排序為：

由結(jié)構(gòu)重要度分析結(jié)果可知，基本事件x1對頂上事件影響最大，基本事件x2，x5，x6，x7，x8，x9，x10，x11，x12，x13，x14，x15，x16，x17影響較大，其次是x3，x4，x20，最后是x18，x19。

1.4 分析討論

（1）通過求出最小徑集和結(jié)構(gòu)重要度可知，基本事件x1對管道泄漏事件影響最大，且“11·22”事故段管道自1987年投入運營至事故發(fā)生已服役27年，屬于超期服役管道，存在管道占壓、管線本體腐蝕、交叉等安全隱患，所以經(jīng)過分析應(yīng)該建議停止輸油。據(jù)“11·22”東黃輸油管道泄漏爆炸事故處置現(xiàn)場指揮部消息，指揮部已決定永久停用東黃輸油管道黃島事故段管線。

（2）近年來城鎮(zhèn)發(fā)展迅速 ，之前遠離城鎮(zhèn)居民區(qū)的油氣管道區(qū)域存在違章占壓、搭建以及多條管線交叉、并行等問題，需要考慮管道周邊地區(qū)等級升級，明確升級后的責任主體。輸油管道與市政管網(wǎng)的管理部門加強溝通，排除輸油管道與地下管網(wǎng)隱患，統(tǒng)籌考慮城市、市政規(guī)劃與管道的公共安全問題，保證管道運行的合理、合規(guī)。

（3）油氣管道運營企業(yè)要切實落實內(nèi)部主體責任，認真開展油氣管道檢測與隱患治理工作，規(guī)范油氣管道日常巡護管理制度，對特殊管段進行必要維護和保護，保證設(shè)備設(shè)施的完好，確保管道安全平穩(wěn)運行。政府相關(guān)部門要依法履行油氣管道保護職責，嚴格審批危及管道安全的工程許可。

（4）發(fā)生泄漏事故后，企業(yè)應(yīng)作出正確風險預(yù)判、避免盲目操作，及時通知企業(yè)和政府相關(guān)部門，立即設(shè)置警戒區(qū)、通報周圍可能受到危害的群眾。政府管道保護部門根據(jù)事故情況啟動應(yīng)急預(yù)案，采取處置措施。企業(yè)與政府應(yīng)該形成聯(lián)合協(xié)作機制，提高事故現(xiàn)場風險預(yù)判和處置能力。

2 結(jié)語

針對“11·22”輸油管道泄漏爆炸事故，應(yīng)用蝴蝶結(jié)模型剖析事故發(fā)展全過程，從事故的原因、后果、預(yù)防和控制措施幾個角度對事故進行綜合分析，較為清晰地指出了事故發(fā)生的原因及帶來的結(jié)果。此次事故暴露出的隱患排查走過場、監(jiān)管責任不明確、規(guī)劃不合理等諸多問題都是當前亟待解決的問題。針對管道本體風險、管網(wǎng)規(guī)劃、管道監(jiān)管、應(yīng)急處置提出建議對策，能有效加強管道管理工作，保障管道安全運行。

［1］國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.山東省青島市“11·22”中石化東黃輸油管道泄漏爆炸特別重大事故調(diào)查報告［EB／OL］.2014－01－11［2014－08－21］.http：／／www.chinasafety.gov.cn／newpage／Contents／Channel_5498／2014／0110／229142／content_229142.htm.

［2］吳宗之，王如君.關(guān)注油氣管道安全管理［J］.中國石油和化工經(jīng)濟分析，2014（7）：16－21.

［3］李晰睿.暗渠下輸油管道泄漏爆炸分析及事故后果研究［D］.成都：西南石油大學(xué) ，2015.

［4］徐永莉.基于事故樹分析“11·22”輸油管道泄漏爆炸事故［J］.安全，2015（7）：34－37.

［5］崔維，佘廉，劉士竹.我國應(yīng)急預(yù)案效力研究：以青島“11.22”東黃輸油管道泄漏爆炸特別重大事故為例［J］.國家行政學(xué)院學(xué)報，2015（4）：103－107.

［6］DE DIANOUSV，F(xiàn)IEVEZ C.ARAMIS project：A more explicit demonstration of risk control through the useof bow tie diagrams and the evaluation of safety barrier performance［J］.Journal of HazardousMaterials，2006，130：220－233.

［7］程學(xué)慶，王睿，李月，等 .基于蝴蝶結(jié)模型的高速鐵路車站安全風險管理［J］.鐵道運輸與經(jīng)濟，2015（12）：77－82.

［8］楊軼，孫美芳，竇林華.Bow－Tie分析技術(shù)在FPSO建造項目中的應(yīng)用研究［J］.項目管理技術(shù)，2012（8）：100－103.

［9］李婷婷，趙姚峰.基于FTA、ETA、Bow－tie三種評價方法的結(jié)合及其應(yīng)用研究［J］.價值工程，2013（27）：35－37.

［10］樊運曉，羅云.系統(tǒng)安全工程［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009：107－112.

Analysis of the“11·22”Leakage Explosion Accident of the Donghuang Oil Pipeline Based on Bow－tie Model

DIShasha XUMing LYU Jianguo CAOKangwei
（School of Engineering and Technology，China University of Geosciences（Beijing）Beijing100083）

Inorder to find out the causesand effective preventionmeasuresof“11·22”leakageexplosion accidentofoilpipeline，the Bow－tiemodel is applied to analyse on accident reasons and the accident consequences by combining fault treewith event treeand researcheson the problemsexisted in pipelinemanagementand leakage accident treatment.Some improvements are put forward，and significant to improve themanagementand emergency control ability of the similar accidents.

pipeline leakage Bow－tiemodel fault tree event tree

狄莎莎，女，碩士，1991年生，主要從事安全風險評價的研究。

2016－06－29）

國家科技支撐計劃項目（2015BAK16B00）。