Решение задачи количественной оценки техногенных рисков для магистральных газопроводов в среде геоинформационной системы ArcGis Desktop



Нормативные и методические документы (НМД) по анализу и оценке рисков для опасных производственных объектов газотранспортных предприятий 1–3, разработанные ПАО «Газпром» с целью обеспечения стабильного функционирования единой системы газоснабжения, служат основой для внедрения современных инновационных методов планирования диагностики, технического обслуживания и ремонта (ДТОиР) линейной части (ЛЧ) магистральных газопроводов (МГ).

До последнего времени в ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» при планировании ДТОиР ЛЧ МГ рассматривались только показатели их технического состояния, и не учитывался потенциально возможных ущерб, в случае аварий. Оценка техногенных рисков производилась специалистами ООО «Газпром ВНИИГАЗ» независимо от газотранспортного общества. Это приводило к тому, что предложения разработанные ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» по проведению ДТОиР ЛЧ МГ, могли существенно отличаться от того перечня ремонтируемых объектов, который окончательно утверждался в ПАО «Газпром».

Для корректного планирования ДТОиР на ЛЧ МГ, с учетом требований НМД 1–3, в среде геоинформационной системы ArcGis Desktop был разработан расчетно-аналитический модуль (РАМ) «Риск», который позволяет определять зоны поражения и величину техногенного риска в случае аварий на ЛЧ МГ.

В соответствии с НМД 2 обоснование приоритета вывода в ремонт участка ЛЧ МГ производится путем формирования двух уровней техногенного риска эксплуатации объекта : недопустимого и приемлемого ожидаемого годового ущерба в зависимости от интервала ожидаемой удельной частоты аварий на участке ЛЧ МГ.

Приемлемый техногенный риск, предполагает необходимость планирования и выполнения мероприятий по техническому диагностированию участка ЛЧ МГ в пределах планового периода, а также мероприятий, направленных на снижение возможного ущерба.

Недопустимый техногенный риск, обязывает к планированию и выполнению мероприятий по снижению, как вероятности (частоты) аварии, так и возможного ущерба.

Данный критерий является основным для принятия решений при планировании ремонтов и/или реконструкции участка ЛЧ МГ.

Прогнозирование ожидаемых частот аварий на ЛЧ МГ проводится в соответствии с Разделом № 7 НМД [3].

В соответствии с пунктом 5.5.4 НМД [1] на ЛЧ МГ рекомендуется учитывать 3 расчетных группы сценариев аварий, которые представлены в таблице 1.

Таблица 1

Набор расчетных сценариев аварий на ЛЧ МГ

Название расчетного сценария	Поражающие факторы
Пожар в котловане	Разлет осколков, воздушная волна сжатия, тепловое излучение от пламени.
Струевые пламена	Разлет осколков, воздушная волна сжатия, прямое воздействие пламени, тепловое излучение от пламени.
Рассеивание низкоскоростного шлейфа газа	Разлет осколков, воздушная волна сжатия.

В соответствии с пунктом 5.6.2 НМД [1] для определения условных вероятностей загорания/незагорания газа на ЛЧ МГ, а также для определения характера истечения газа рекомендуется использовать статистические данные по относительным частотам при разрыве МГ, зависящим от его условного диаметра.

Условные вероятности, рассчитанные для МГ диаметром D_у=1400 мм в соответствии с рисунком 5.7 [1], представленные на рисунке 1.

Рис. 1. Дерево событий для идентификации аварий на МГ

Для каждого выбранного сценария определяются возможное количество имущественных и природных компонентов, уничтоженных или поврежденных в результате аварии на выделенном потенциально-опасном участке (ПОУ).

При оценке негативного воздействия на объекты используется характеристический критерий поражающего воздействия. Данный критерий задается путем указания пороговых значений основной физической характеристики поражающего фактора соответствующей разрушению объектов. Пороговые значения поражающих факторов в соответствии с НМД [1] приведены в таблице 2.

Таблица 2

Пороговые значения поражающих факторов

Название расчетного сценария	Пороговые значения превалирующих поражающих факторов
Пожар в котловане	для наружных установок, лесных насаждений, зданий и сооружений для подземных коммуникаций
Струевые пламена
Рассеивание низкоскоростного шлейфа газа	для наружных установок

При попадании объекта в любую из этих зон он учитывается как пораженный, и стоимость его восстановления добавляется к общей сумме материального ущерба на выделенном ПОУ.

По алгоритмам, изложенным в пункте 5.12 НМД [1], на территории, прилегающей к ПОУ, строится расчетная сетка, в узлах которой определяются значения потенциального риска, как это показано на рисунке 2.

Рис. 2. Распределение потенциального риска

Интерфейс РАМ «Риск» представляет собой панель, встроенную в среду геоинформационной системы ArcGis Desktop, состоящую из набора команд и инструментов, как показано на рисунке 3.

Рис. 3. Набор команд и инструментов РАМ «Риск»

Модуль РАМ «Риск» имеет следующие функциональные возможности: построение полей зон поражения в выбранной точке участка МГ; расчет индивидуального риска в выбранной точке вблизи участка МГ; расчет среднего ущерба и техногенного риска на выбранном участке МГ.

Исходными данными для расчетов в РАМ «Риск» служат: отчеты по внутритрубной дефектоскопии; данные собранные специалистами Инженерно-технического центра ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург» по форме, заявленной в таблице 5 НМД [3], а также пространственные данные, получаемые на основе топографических карт, по результатам топографо-геодезических работ и аэро-космического мониторинга.

На первом этапе производится оцифровка (векторизация) объектов окружения и объектов ЛЧ МГ, которые затем публикуются на геопортале ArcGis Desktop для заполнения атрибутивных данных.

Оцифровка и управление пространственными данными осуществляется в геоинформационной системе ArcGis Desktop, хранение и публикация данных проводится в Postgree SQL на ArcGis Server.

Общая схема формирования пространственных данных, необходимых в качестве исходной информации для РАМ «Риск», представлена на рисунке 4.

Рис. 4. Общая схема формирования пространственных данных

Разработанный РАМ «Риск» позволил рассчитать количественные оценки техногенных рисков для всей ЛЧ МГ ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург», что стало основой для формирования корректных и обоснованных планов для их ДТОиР.

Основными направлениями дальнейшего расширения функциональных возможностей РАМ «Риск» является совершенствование его алгоритмов для повышения скорости вычислений, верификация и формализация подходов к определению стоимостных характеристик объектов окружения ЛЧ МГ, а также реализация возможности расчета техногенных рисков для площадных объектов.

Литература:

1. СТО Газпром 2–2.3–351–2009 Документы нормативные для проектирования, строительства и эксплуатации объектов ОАО «Газпром». Методические указания по проведению анализа риска для опасных производственных объектов газотранспортных предприятий ОАО «Газпром», утвержденные распоряжением ОАО «Газпром» от 30 марта 2009 г. № 83.
2. Р Газпром 2–2.3–691–2013 Рекомендации организации. Методика формирования программ технического диагностирования и ремонта объектов линейной части магистральных газопроводов ЕСГ ОАО «Газпром», внесенные на рассмотрение Управлением по транспортировке газа и газового конденсата Департамента по транспортировке, подземному хранению и использованию газа ОАО «Газпром».
3. Рекомендации по учету влияния технико-технологических, природно-климатических и других факторов при прогнозировании аварийности на МГ ОАО «Газпром», утвержденные начальником Департамента по транспортировке, подземному хранению и использованию газа ОАО «Газпром» от 27 марта 2007 г.