忠武輸氣管道在危巖崩塌災(zāi)害下的風(fēng)險(xiǎn)解析與防控策略一、引言1.1研究背景與意義在能源供應(yīng)體系中，天然氣憑借其清潔、高效等特性，占據(jù)著愈發(fā)關(guān)鍵的地位。忠武輸氣管道作為我國重要的“川氣出川”通道，起于重慶忠縣首站，止于湖北武漢末站，全長1347km、干線718.9km，管徑為610mm，設(shè)計(jì)壓力為6.3MPa，目前輸氣能力為30億m3／a。它不僅包括重慶忠縣至湖北武漢干線，還涵蓋荊州至襄樊、潛江至湘潭、武漢至黃石3條支線，承擔(dān)著向湖南、湖北兩省32個(gè)大中型城市供應(yīng)天然氣的重要任務(wù)，在我國能源輸送網(wǎng)絡(luò)里意義重大，有力保障了沿線地區(qū)的能源需求，推動(dòng)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步前行。然而，該管道有400km管線穿越渝東、鄂西山區(qū)，此區(qū)域地形起伏劇烈，地層組合與構(gòu)造變形極為復(fù)雜，氣象條件多變，再加上近期人類工程活動(dòng)的持續(xù)加劇，致使這里成為地質(zhì)災(zāi)害的高發(fā)區(qū)域。危巖崩塌災(zāi)害便是其中對(duì)忠武輸氣管道安全運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅的一類地質(zhì)災(zāi)害。危巖崩塌具有發(fā)生的突發(fā)性、運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性以及后果的嚴(yán)重性等特點(diǎn)。自忠武輸氣管道2004年底建成通氣以來，沿線已發(fā)生多起危巖墜落沖擊管道的事件。例如，2005年4月18日，忠縣順溪（003＋132m）一危巖體（約350m3）崩塌，擊穿了管道防護(hù)混凝土蓋板，管道被砸出一個(gè)直徑約30cm的凹陷。據(jù)2010年忠武輸氣管道地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查及整治規(guī)劃報(bào)告的統(tǒng)計(jì)，除了2006年8月在張家溝段調(diào)查編錄的97處崩塌落石災(zāi)害點(diǎn)之外，又新增編錄了33處崩塌落石災(zāi)害點(diǎn)。這些危巖崩塌事件嚴(yán)重威脅著輸氣管道的正常運(yùn)行，一旦管道因危巖崩塌而受損，導(dǎo)致天然氣泄漏，極有可能引發(fā)火災(zāi)、爆炸等惡性事故，不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)對(duì)周邊居民的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，甚至可能影響到社會(huì)的穩(wěn)定。開展危巖崩塌災(zāi)害作用下忠武輸氣管道風(fēng)險(xiǎn)研究意義重大。從保障能源供應(yīng)角度來看，能夠提前識(shí)別管道面臨的風(fēng)險(xiǎn)，采取有效的防范措施，確保管道的安全穩(wěn)定運(yùn)行，保障沿線地區(qū)的天然氣穩(wěn)定供應(yīng)，避免因管道事故導(dǎo)致的能源供應(yīng)中斷，維護(hù)能源供應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性。在降低經(jīng)濟(jì)損失方面，通過對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的準(zhǔn)確評(píng)估和有效控制，可以減少管道維修、更換的成本，避免因天然氣泄漏引發(fā)的火災(zāi)、爆炸等事故造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失，包括直接的財(cái)產(chǎn)損失和間接的生產(chǎn)停滯損失等。對(duì)于維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定而言，保障管道安全能避免因事故對(duì)周邊居民生活造成的影響，減少人員傷亡和環(huán)境污染等不良后果，從而維護(hù)社會(huì)的和諧穩(wěn)定，為地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造良好條件。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在危巖崩塌災(zāi)害對(duì)管道影響的研究方面，國外起步相對(duì)較早。美國、加拿大等多山國家，由于其管道建設(shè)常穿越復(fù)雜地質(zhì)區(qū)域，很早就關(guān)注到危巖崩塌等地質(zhì)災(zāi)害對(duì)管道的威脅。如美國在阿拉斯加輸油管道建設(shè)與運(yùn)營過程中，針對(duì)沿線可能發(fā)生的危巖崩塌災(zāi)害，開展了大量的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與理論研究，分析危巖崩塌的運(yùn)動(dòng)軌跡、速度及沖擊力等對(duì)管道的作用機(jī)制，為管道的安全防護(hù)提供了一定的理論基礎(chǔ)。國內(nèi)相關(guān)研究隨著我國管道建設(shè)的快速發(fā)展而逐漸深入。忠武輸氣管道建成后，因其沿線危巖崩塌災(zāi)害頻發(fā)，眾多學(xué)者針對(duì)該管道開展了一系列研究。王磊等人以恩施石馬嶺危巖為例，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)和概率統(tǒng)計(jì)分析模型，利用Rocfall軟件對(duì)危巖運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行模擬，并計(jì)算沖擊力，評(píng)價(jià)認(rèn)為危巖墜落沖擊將會(huì)對(duì)管道造成嚴(yán)重破壞。楊輝建嘗試用理論計(jì)算、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和模擬重現(xiàn)三種方法對(duì)忠武輸氣管道沿線石馬嶺危巖崩塌落石運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究，分析其運(yùn)動(dòng)軌跡及其影響因素。在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法上，國外已形成了較為成熟的體系。如挪威船級(jí)社（DNV）開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估軟件，能夠綜合考慮地質(zhì)災(zāi)害、管道特性、環(huán)境因素等多方面因素，對(duì)管道風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化評(píng)估。其評(píng)估模型基于大量的事故數(shù)據(jù)和工程經(jīng)驗(yàn)，采用故障樹分析（FTA）、事件樹分析（ETA）等方法，對(duì)管道在危巖崩塌等災(zāi)害作用下的失效概率和后果嚴(yán)重程度進(jìn)行評(píng)估，為管道的風(fēng)險(xiǎn)管理提供科學(xué)依據(jù)。國內(nèi)學(xué)者在借鑒國外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國管道實(shí)際情況，也提出了多種風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。周利劍等人建立了基于層次分析法（AHP）和模糊綜合評(píng)價(jià)法的長輸管道地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，將地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性、管道易損性和承災(zāi)體重要性等因素進(jìn)行量化分析，確定各因素的權(quán)重，從而對(duì)管道風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。這種方法能夠充分考慮我國管道沿線地質(zhì)條件復(fù)雜、影響因素眾多的特點(diǎn)，使評(píng)估結(jié)果更符合實(shí)際情況。關(guān)于防治措施的研究，國外注重采用先進(jìn)的技術(shù)和材料。如在一些山區(qū)管道建設(shè)中，使用高強(qiáng)度、耐腐蝕的新型管材，提高管道自身的抗災(zāi)害能力；采用智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)危巖的變形和位移情況，提前預(yù)警危巖崩塌災(zāi)害。德國在管道防護(hù)中，應(yīng)用先進(jìn)的傳感器技術(shù)，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)到危巖的細(xì)微變化，為采取防護(hù)措施爭(zhēng)取時(shí)間。國內(nèi)在防治措施方面，也取得了豐富的成果。針對(duì)忠武輸氣管道，提出了危巖清方+錨固、管道護(hù)蓋等方案。在實(shí)際工程中，根據(jù)不同的地質(zhì)條件和危巖特征，選擇合適的防治措施。如對(duì)于規(guī)模較小、穩(wěn)定性差的危巖，采用危巖清理的方式；對(duì)于規(guī)模較大、難以清理的危巖，采用錨固的方法增強(qiáng)其穩(wěn)定性；對(duì)于管道上方的危巖，設(shè)置攔石擋墻、棚洞遮蓋或?qū)锏葦r截設(shè)施，防止危巖墜落沖擊管道。當(dāng)前研究仍存在一些不足。在危巖崩塌災(zāi)害對(duì)管道影響的研究中，雖然對(duì)危巖的運(yùn)動(dòng)軌跡和沖擊力計(jì)算有了一定成果，但對(duì)于復(fù)雜地質(zhì)條件下，如多組節(jié)理裂隙發(fā)育、地形起伏多變時(shí)危巖崩塌的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及對(duì)管道的綜合影響研究還不夠深入。在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法上，部分評(píng)估模型對(duì)數(shù)據(jù)的依賴性較強(qiáng)，而實(shí)際工程中數(shù)據(jù)獲取往往存在困難，導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性受到影響，且不同評(píng)估方法之間的對(duì)比和驗(yàn)證研究較少。在防治措施方面，雖然現(xiàn)有措施在一定程度上能夠保障管道安全，但對(duì)于一些新型防治技術(shù)和材料的應(yīng)用研究還不夠，且防治措施的長期有效性和可靠性缺乏系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和評(píng)估。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本研究以忠武輸氣管道為對(duì)象，深入剖析危巖崩塌災(zāi)害作用下的管道風(fēng)險(xiǎn)。首先，全面研究忠武輸氣管道沿線的地質(zhì)條件，包括地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌等，明確危巖崩塌災(zāi)害的發(fā)育環(huán)境。詳細(xì)調(diào)查危巖的分布位置、規(guī)模大小、形態(tài)特征以及穩(wěn)定性狀況，分析其形成機(jī)制，涵蓋地層巖性差異導(dǎo)致的巖石抗風(fēng)化能力不同、地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的節(jié)理裂隙為危巖的分離創(chuàng)造條件，以及地形地貌的坡度、高差等因素對(duì)危巖穩(wěn)定性的影響，同時(shí)考慮降雨、地震等誘發(fā)因素的作用。在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面，運(yùn)用科學(xué)合理的方法對(duì)危巖崩塌災(zāi)害作用下忠武輸氣管道的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化評(píng)估。一方面，借助數(shù)值模擬軟件，如Rocfall、LS-DYNA等，模擬危巖崩塌的運(yùn)動(dòng)過程，包括運(yùn)動(dòng)軌跡、速度、能量等參數(shù)的變化，計(jì)算危巖對(duì)管道的沖擊力大?。涣硪环矫?，綜合考慮危巖崩塌的可能性、管道的易損性以及事故后果的嚴(yán)重性等因素，構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，確定管道在不同工況下的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。選取忠武輸氣管道沿線典型的危巖崩塌災(zāi)害案例進(jìn)行深入分析，像恩施石馬嶺危巖等。通過現(xiàn)場(chǎng)勘查，獲取危巖的實(shí)際情況、管道的受損程度等第一手資料，對(duì)比數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)際案例，驗(yàn)證模擬方法和評(píng)估模型的準(zhǔn)確性與可靠性，分析差異產(chǎn)生的原因，如現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件的復(fù)雜性、模型簡化等因素的影響。針對(duì)評(píng)估結(jié)果，提出具有針對(duì)性的防治措施。對(duì)于危巖治理，依據(jù)危巖的具體特征和穩(wěn)定性狀況，選擇合適的治理方法，如對(duì)小型危巖采用清除的方式，直接消除隱患；對(duì)大型危巖采用錨固、灌漿等加固措施，增強(qiáng)其穩(wěn)定性。在管道防護(hù)方面，設(shè)置攔石擋墻，阻擋危巖崩塌的路徑，減少對(duì)管道的沖擊；搭建棚洞，為管道提供遮蔽，防止危巖直接砸中管道；增設(shè)緩沖層，如在管道上方鋪設(shè)砂袋、土工織物等，吸收危巖的沖擊力，降低對(duì)管道的破壞程度。1.3.2研究方法研究過程中，綜合運(yùn)用多種研究方法。文獻(xiàn)研究法是基礎(chǔ)，廣泛查閱國內(nèi)外關(guān)于危巖崩塌災(zāi)害、管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及防治措施等方面的文獻(xiàn)資料，全面了解相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，掌握已有的研究成果和方法，為本次研究提供理論支撐和參考依據(jù)?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查法是獲取一手資料的重要手段。對(duì)忠武輸氣管道沿線進(jìn)行詳細(xì)的實(shí)地調(diào)查，觀察危巖的分布、形態(tài)和穩(wěn)定性，測(cè)量相關(guān)的地質(zhì)參數(shù)，如坡度、節(jié)理裂隙產(chǎn)狀等，了解管道的敷設(shè)情況和周邊環(huán)境，與當(dāng)?shù)鼐用窈凸艿拦芾砣藛T交流，獲取危巖崩塌災(zāi)害的發(fā)生歷史和相關(guān)信息。數(shù)值模擬法用于模擬危巖崩塌的復(fù)雜過程。利用Rocfall軟件模擬危巖的運(yùn)動(dòng)軌跡、速度和落點(diǎn)分布，分析危巖在不同地形和初始條件下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；運(yùn)用LS-DYNA等有限元軟件建立危巖沖擊管道的模型，模擬危巖對(duì)管道的沖擊力和管道的應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)，研究管道在沖擊作用下的力學(xué)行為。理論分析法則基于巖石力學(xué)、材料力學(xué)等相關(guān)理論，分析危巖崩塌的形成機(jī)制和破壞模式，計(jì)算危巖的穩(wěn)定性系數(shù)，評(píng)估其發(fā)生崩塌的可能性；對(duì)管道在危巖沖擊下的受力情況進(jìn)行理論計(jì)算，與數(shù)值模擬結(jié)果相互驗(yàn)證，深入探討危巖崩塌災(zāi)害作用下管道的風(fēng)險(xiǎn)特征和影響因素。二、忠武輸氣管道及危巖崩塌災(zāi)害概述2.1忠武輸氣管道簡介忠武輸氣管道作為我國能源輸送領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)施，肩負(fù)著“川氣出川”的重要使命。它起于重慶忠縣首站，一路蜿蜒向東，最終抵達(dá)湖北武漢末站，管道總長度達(dá)1347km，其中干線長度為718.9km。其管徑為610mm，設(shè)計(jì)壓力設(shè)定為6.3MPa，目前穩(wěn)定保持著30億m3／a的輸氣能力。該管道工程體系不僅包含重慶忠縣至湖北武漢的干線，還延伸出荊州至襄樊、潛江至湘潭、武漢至黃石3條支線。這一龐大的管道網(wǎng)絡(luò)，猶如一條能源動(dòng)脈，橫跨多個(gè)地區(qū)，為湖南、湖北兩省32個(gè)大中型城市源源不斷地輸送著天然氣。在湖南，湘潭等城市依賴忠武輸氣管道提供的天然氣，滿足城市居民的日常用氣需求，從廚房的烹飪到冬季的供暖，天然氣成為城市生活不可或缺的能源。同時(shí)，工業(yè)領(lǐng)域也因穩(wěn)定的天然氣供應(yīng)，保障了化工、制造業(yè)等產(chǎn)業(yè)的持續(xù)生產(chǎn)，推動(dòng)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。在湖北，武漢作為重要的能源消費(fèi)地，忠武輸氣管道為其提供了充足的天然氣，助力城市公共交通的天然氣化進(jìn)程，減少了城市污染，提升了空氣質(zhì)量。荊州、襄樊等地的能源供應(yīng)也得到有力保障，促進(jìn)了地區(qū)的經(jīng)濟(jì)繁榮和社會(huì)穩(wěn)定。忠武輸氣管道在國家能源輸送體系中占據(jù)著舉足輕重的戰(zhàn)略地位。從能源布局來看，它將西部豐富的天然氣資源與中部地區(qū)的能源需求緊密相連，有效優(yōu)化了我國能源資源的區(qū)域配置，緩解了中部地區(qū)能源短缺的局面。在能源安全方面，作為“川氣出川”的關(guān)鍵通道，它豐富了我國天然氣供應(yīng)渠道，降低了對(duì)單一氣源的依賴，增強(qiáng)了國家能源供應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性，為應(yīng)對(duì)能源市場(chǎng)的波動(dòng)和風(fēng)險(xiǎn)提供了有力支撐。從經(jīng)濟(jì)發(fā)展角度，它為沿線地區(qū)的經(jīng)濟(jì)騰飛注入了強(qiáng)大動(dòng)力，推動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，帶動(dòng)了就業(yè)，促進(jìn)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的協(xié)同發(fā)展，對(duì)我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。2.2管道沿線地質(zhì)條件與環(huán)境特征忠武輸氣管道穿越區(qū)域地形地貌復(fù)雜多樣，主要涵蓋山地、丘陵和平原等多種類型。在渝東、鄂西山區(qū)段，屬于我國第二級(jí)階梯向第三級(jí)階梯的過渡地帶，地勢(shì)起伏劇烈，山脈縱橫交錯(cuò)，地形切割深度大。巫山山脈、齊岳山等山脈貫穿其中，山體巍峨聳立，峰嶺連綿，地勢(shì)陡峭，相對(duì)高差可達(dá)數(shù)百米甚至上千米。在這種地形條件下，忠武輸氣管道需依山而建，管道敷設(shè)難度極大，常需跨越深谷、穿越山嶺，不僅施工技術(shù)要求高，建設(shè)成本也大幅增加。管道沿線地層巖性復(fù)雜，出露的地層從老到新有震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系及第四系等。不同地層巖性差異顯著，對(duì)危巖崩塌災(zāi)害的發(fā)育有著重要影響。在寒武系、奧陶系地層中，多為碳酸鹽巖，巖石質(zhì)地堅(jiān)硬，但抗風(fēng)化能力相對(duì)較弱，長期的風(fēng)化、溶蝕作用使其節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石被切割破碎，易形成危巖體。而在侏羅系、白堊系地層，多為砂巖、泥巖互層，泥巖遇水易軟化，導(dǎo)致巖體穩(wěn)定性降低，在一定條件下也容易引發(fā)危巖崩塌。該區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造活躍，經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，褶皺、斷裂發(fā)育。褶皺形態(tài)多樣，有緊閉褶皺、開闊褶皺等，軸向多呈北東-南西向或近南北向。斷裂構(gòu)造縱橫交錯(cuò)，如齊岳山斷裂、彭水?dāng)嗔训?，這些斷裂不僅控制了區(qū)域的地層分布和地形地貌，還對(duì)危巖崩塌災(zāi)害的發(fā)生發(fā)展起到了關(guān)鍵作用。斷裂活動(dòng)使巖體破碎，形成大量的節(jié)理裂隙，為危巖的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)條件。在齊岳山斷裂附近，由于巖體受到強(qiáng)烈的構(gòu)造應(yīng)力作用，巖石破碎嚴(yán)重，危巖體分布廣泛，崩塌災(zāi)害頻繁發(fā)生。忠武輸氣管道沿線氣候類型多樣，主要為亞熱帶季風(fēng)氣候。夏季高溫多雨，冬季溫和少雨，年降水量豐富，多集中在5-9月。強(qiáng)降雨是危巖崩塌災(zāi)害的重要誘發(fā)因素之一。大量的雨水滲入巖體裂隙，一方面增加了巖體的重量，使危巖體的下滑力增大；另一方面，水在裂隙中產(chǎn)生靜水壓力和動(dòng)水壓力，對(duì)巖體產(chǎn)生劈裂作用，削弱了巖體的抗滑力。在2010年7月，忠武輸氣管道恩施段遭遇連續(xù)強(qiáng)降雨，降雨量超過200mm，導(dǎo)致多處危巖崩塌，部分地段管道受到?jīng)_擊，嚴(yán)重影響了管道的安全運(yùn)行。管道沿線河流眾多，主要有長江、清江、漢江等。河流的侵蝕和下切作用改變了地形地貌，使山坡臨空面增大，增加了危巖崩塌的可能性。長江在忠縣段，河道彎曲，河水對(duì)河岸的側(cè)蝕作用強(qiáng)烈，導(dǎo)致河岸巖體松動(dòng)，危巖發(fā)育。同時(shí)，河流的水位變化也會(huì)對(duì)巖體產(chǎn)生影響，當(dāng)水位快速下降時(shí)，巖體內(nèi)部孔隙水壓力來不及消散，形成較大的滲透力，促使危巖崩塌。該區(qū)域植被覆蓋率總體較高，但在部分山區(qū)，由于人類工程活動(dòng)，如道路建設(shè)、采礦等，植被遭到破壞，降低了植被對(duì)巖土體的加固和保護(hù)作用。在滬蓉西高速公路建設(shè)過程中，大量的山體被開挖，植被被砍伐，使得一些山坡失去了植被的防護(hù)，巖體暴露，在降雨等因素作用下，容易發(fā)生危巖崩塌。植被根系具有錨固和加筋作用，能夠增強(qiáng)巖土體的穩(wěn)定性。當(dāng)植被遭到破壞后，這種錨固和加筋作用減弱，危巖崩塌的風(fēng)險(xiǎn)增加。2.3危巖崩塌災(zāi)害的形成機(jī)制與特點(diǎn)危巖崩塌災(zāi)害的形成是多種因素長期綜合作用的結(jié)果，其形成機(jī)制復(fù)雜，涉及地質(zhì)、氣象、人類活動(dòng)等多個(gè)方面。從地質(zhì)因素來看，巖石風(fēng)化是危巖形成的重要基礎(chǔ)。在忠武輸氣管道沿線，巖石長期暴露在地表，受到太陽輻射、溫度變化、大氣降水等因素的影響，發(fā)生物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化。物理風(fēng)化使巖石產(chǎn)生裂隙，如晝夜溫差導(dǎo)致巖石反復(fù)熱脹冷縮，巖石顆粒逐漸松散；化學(xué)風(fēng)化則改變巖石的化學(xué)成分，降低巖石的強(qiáng)度，如碳酸鹽巖在酸性雨水的作用下發(fā)生溶蝕，巖石結(jié)構(gòu)遭到破壞。卸荷作用也是關(guān)鍵因素之一，當(dāng)?shù)貧み\(yùn)動(dòng)使山體隆升或河流下切時(shí)，巖體原有的應(yīng)力平衡被打破，臨空面附近的巖體發(fā)生卸荷回彈，產(chǎn)生大量與坡面平行的卸荷裂隙。在齊岳山地區(qū)，由于山體隆升，巖體卸荷作用明顯，卸荷裂隙發(fā)育，為危巖的形成提供了有利條件。地震是引發(fā)危巖崩塌的強(qiáng)烈動(dòng)力因素。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，地震波在巖體中傳播，使巖體受到強(qiáng)烈的震動(dòng)和剪切力作用。巖體內(nèi)部的應(yīng)力分布發(fā)生改變，原本處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)的危巖體在地震力的作用下，很容易失穩(wěn)崩塌。2008年汶川地震對(duì)忠武輸氣管道沿線產(chǎn)生了一定影響，一些地區(qū)的危巖在地震作用下發(fā)生崩塌，對(duì)管道安全構(gòu)成威脅。降雨是危巖崩塌災(zāi)害的重要誘發(fā)因素。大量降雨時(shí)，雨水滲入巖體裂隙，一方面增加了巖體的重量，使危巖體的下滑力增大。假設(shè)一塊體積為10m3的危巖體，其密度為2.5×103kg/m3，在干燥狀態(tài)下，其重力為2.5×10?N；當(dāng)裂隙充滿水后，水的密度為1×103kg/m3，增加的水重為1×10?N，下滑力顯著增大。另一方面，水在裂隙中產(chǎn)生靜水壓力和動(dòng)水壓力，對(duì)巖體產(chǎn)生劈裂作用，削弱了巖體的抗滑力。在強(qiáng)降雨過程中，裂隙中的水來不及排出，靜水壓力迅速增大，當(dāng)超過巖體的抗拉強(qiáng)度時(shí)，巖體就會(huì)被劈裂，導(dǎo)致危巖崩塌。危巖崩塌災(zāi)害具有鮮明的特點(diǎn)。突發(fā)性是其顯著特征之一，危巖在各種因素的作用下，一旦達(dá)到失穩(wěn)條件，就會(huì)突然發(fā)生崩塌，往往在短時(shí)間內(nèi)造成嚴(yán)重破壞，人們很難提前準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其發(fā)生時(shí)間和地點(diǎn)。2015年8月，忠武輸氣管道恩施段一處危巖在一場(chǎng)暴雨后突然崩塌，大量巖石滾落，導(dǎo)致附近管道防護(hù)設(shè)施受損，險(xiǎn)些造成管道破裂。高速運(yùn)動(dòng)也是危巖崩塌的特點(diǎn)，危巖從山體上崩落時(shí)，在重力作用下迅速加速，以較高的速度沿山坡滾落。根據(jù)相關(guān)研究和實(shí)際監(jiān)測(cè)，危巖崩塌的速度可達(dá)10-30m/s，甚至更高。如此高的速度使其具有強(qiáng)大的動(dòng)能，在與管道等物體碰撞時(shí)，會(huì)產(chǎn)生巨大的沖擊力，對(duì)管道造成嚴(yán)重破壞。高沖擊能量是危巖崩塌災(zāi)害破壞力巨大的原因。危巖的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度決定了其沖擊能量，根據(jù)動(dòng)能公式E=1/2mv2（其中E為動(dòng)能，m為質(zhì)量，v為速度），一塊質(zhì)量為1000kg的危巖，以20m/s的速度沖擊管道，其動(dòng)能可達(dá)2×10?J。這種高能量的沖擊足以使管道發(fā)生變形、破裂，導(dǎo)致天然氣泄漏，引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。三、危巖崩塌災(zāi)害對(duì)管道的作用形式與危害3.1作用形式3.1.1沖砸作用危巖崩塌時(shí)，危巖體從高處快速墜落，對(duì)下方的忠武輸氣管道產(chǎn)生強(qiáng)大的沖砸作用。在忠武輸氣管道沿線的山區(qū)，危巖多分布于陡峭的山坡上，當(dāng)危巖因風(fēng)化、降雨、地震等因素失穩(wěn)崩塌時(shí)，其運(yùn)動(dòng)速度迅速增加。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v^2=2gh（其中v為末速度，g為重力加速度，h為墜落高度），若危巖從50m高處墜落，不考慮空氣阻力，其落地時(shí)的速度可達(dá)v=\sqrt{2\times9.8\times50}\approx31.3m/s。如此高的速度使危巖具有巨大的動(dòng)能，在與管道碰撞瞬間，會(huì)產(chǎn)生極大的沖擊力。沖擊力的大小與危巖的質(zhì)量、墜落速度以及沖擊作用時(shí)間密切相關(guān)。根據(jù)動(dòng)量定理Ft=mv（其中F為沖擊力，t為作用時(shí)間，m為危巖質(zhì)量，v為碰撞前速度），一塊質(zhì)量為1000kg的危巖，以30m/s的速度沖擊管道，若沖擊作用時(shí)間為0.01s，則沖擊力F=\frac{1000\times30}{0.01}=3\times10^{6}N。如此巨大的沖擊力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過管道所能承受的壓力，極易導(dǎo)致管道發(fā)生嚴(yán)重變形、破裂等損壞。在2012年忠武輸氣管道恩施段的一起危巖崩塌事故中，一塊體積約5m3、質(zhì)量約12.5t的危巖從山坡上墜落，直接砸中管道，導(dǎo)致管道出現(xiàn)嚴(yán)重的凹陷和破裂，天然氣大量泄漏，雖未引發(fā)爆炸，但造成了該區(qū)域天然氣供應(yīng)中斷，給當(dāng)?shù)鼐用裆詈凸I(yè)生產(chǎn)帶來極大影響。沖擊作用方向也對(duì)管道的損壞形式有重要影響。當(dāng)危巖垂直沖擊管道時(shí)，管道受到的壓力集中在沖擊點(diǎn)，容易造成管道局部凹陷、破裂；若危巖以一定角度沖擊管道，則可能使管道產(chǎn)生彎曲變形，甚至導(dǎo)致管道連接部位松動(dòng)、脫節(jié)。在忠武輸氣管道部分山區(qū)段，由于地形復(fù)雜，危巖崩塌的方向難以預(yù)測(cè)，給管道的防護(hù)帶來極大挑戰(zhàn)。沖擊作用時(shí)間極短，通常在瞬間完成，這使得管道在短時(shí)間內(nèi)承受巨大的沖擊力，來不及通過變形等方式緩沖能量，進(jìn)一步加劇了對(duì)管道的破壞程度。而且，由于危巖崩塌的突發(fā)性，難以提前采取有效的防護(hù)措施，一旦發(fā)生沖砸，往往會(huì)對(duì)管道造成嚴(yán)重的破壞。3.1.2壓覆作用危巖崩塌堆積物對(duì)忠武輸氣管道產(chǎn)生壓覆作用，這種作用對(duì)管道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性構(gòu)成嚴(yán)重威脅。當(dāng)危巖崩塌后，大量的巖石堆積在管道上方，隨著堆積物的不斷增加，其重量也不斷增大。根據(jù)土力學(xué)原理，壓覆荷載q=\gammah（其中q為壓覆荷載，\gamma為堆積物重度，h為堆積物厚度），若堆積物重度為20kN/m3，堆積厚度達(dá)到5m，則壓覆荷載q=20\times5=100kPa。如此大的壓覆荷載作用在管道上，會(huì)使管道承受較大的壓力。壓覆荷載的分布規(guī)律較為復(fù)雜，與堆積物的顆粒大小、形狀、堆積方式以及地形條件等因素有關(guān)。在堆積物顆粒較大、堆積較為松散的情況下，壓覆荷載分布相對(duì)不均勻，可能會(huì)在管道局部產(chǎn)生較大的集中荷載。而在地形起伏較大的區(qū)域，堆積物在斜坡上的分布也不均勻，導(dǎo)致管道不同部位承受的壓覆荷載差異較大。在忠武輸氣管道穿越的齊岳山地區(qū)，危巖崩塌堆積物在山坡上呈不均勻分布，使得管道在某些地段承受的壓覆荷載遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)荷載，增加了管道變形和破壞的風(fēng)險(xiǎn)。長期的壓覆作用會(huì)使管道發(fā)生緩慢的變形，導(dǎo)致管道的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變。當(dāng)壓覆荷載超過管道的承載能力時(shí)，管道可能會(huì)出現(xiàn)局部凹陷、褶皺等變形現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致管道破裂。在忠武輸氣管道運(yùn)營過程中，曾發(fā)現(xiàn)部分地段管道因長期受危巖崩塌堆積物壓覆，管道頂部出現(xiàn)明顯的凹陷，管道壁厚也因長期受力而變薄，降低了管道的強(qiáng)度和安全性。此外，壓覆作用還可能影響管道的防腐層，導(dǎo)致防腐層破損，加速管道的腐蝕，進(jìn)一步縮短管道的使用壽命。3.2危害分析3.2.1管道結(jié)構(gòu)損傷危巖崩塌對(duì)忠武輸氣管道結(jié)構(gòu)造成的損傷形式多樣，主要包括變形和破裂等，這些損傷程度各異，對(duì)管道安全運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。當(dāng)危巖崩塌沖擊管道時(shí)，首先會(huì)導(dǎo)致管道發(fā)生變形。根據(jù)材料力學(xué)原理，管道在受到外力沖擊時(shí)，其承受的應(yīng)力\sigma=F/A（其中F為外力，A為管道橫截面積）。若危巖沖擊力過大，超過管道材料的屈服強(qiáng)度，管道就會(huì)發(fā)生塑性變形。常見的變形形式有凹陷，在忠武輸氣管道恩施段，曾有危巖崩塌砸中管道，導(dǎo)致管道出現(xiàn)深度達(dá)5cm的凹陷，使管道局部截面變小，影響天然氣的輸送效率。管道還可能發(fā)生彎曲變形，當(dāng)危巖以一定角度沖擊管道時(shí)，會(huì)使管道產(chǎn)生彎矩，當(dāng)彎矩超過管道的抗彎能力時(shí)，管道就會(huì)發(fā)生彎曲。若彎曲變形過大，會(huì)導(dǎo)致管道內(nèi)部應(yīng)力分布不均，加速管道的損壞。在嚴(yán)重情況下，危巖崩塌會(huì)致使管道破裂。管道破裂主要有脆性破裂和韌性破裂兩種類型。脆性破裂通常發(fā)生在低溫或管道材料存在缺陷的情況下，危巖的沖擊使管道瞬間承受巨大應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過管道材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，管道就會(huì)發(fā)生脆性破裂，破裂口一般較為整齊，呈脆性斷裂特征。韌性破裂則是在管道承受的應(yīng)力超過其屈服強(qiáng)度后，經(jīng)過一定的塑性變形階段，最終發(fā)生破裂，破裂口往往呈現(xiàn)出不規(guī)則的撕裂狀。在2018年忠武輸氣管道重慶段的一次危巖崩塌事故中，由于危巖沖擊力巨大，管道發(fā)生韌性破裂，破裂長度達(dá)2m，導(dǎo)致大量天然氣泄漏，周邊區(qū)域緊急疏散，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。管道結(jié)構(gòu)損傷對(duì)安全運(yùn)行的影響極為嚴(yán)重。變形會(huì)改變管道的幾何形狀和內(nèi)部流道，導(dǎo)致天然氣在管道內(nèi)的流動(dòng)阻力增加，壓力損失增大，影響天然氣的輸送能力。若管道變形嚴(yán)重，還可能導(dǎo)致天然氣在管道內(nèi)形成渦流，加速管道的腐蝕，進(jìn)一步降低管道的使用壽命。而管道破裂則直接導(dǎo)致天然氣泄漏，極易引發(fā)火災(zāi)、爆炸等惡性事故，不僅會(huì)對(duì)管道周邊的居民生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，還會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成巨大破壞，如天然氣泄漏可能會(huì)污染土壤、水源，影響周邊動(dòng)植物的生存。3.2.2介質(zhì)泄漏風(fēng)險(xiǎn)一旦忠武輸氣管道因危巖崩塌而受損，天然氣泄漏的風(fēng)險(xiǎn)便會(huì)急劇增加，這將對(duì)環(huán)境、人員和社會(huì)造成多方面的嚴(yán)重危害。天然氣中主要成分是甲烷，還含有少量的乙烷、丙烷等烴類物質(zhì)。當(dāng)管道發(fā)生泄漏時(shí)，這些物質(zhì)會(huì)大量釋放到周圍環(huán)境中。甲烷是一種溫室氣體，其溫室效應(yīng)約為二氧化碳的25倍。大量甲烷泄漏到大氣中，會(huì)加劇全球氣候變暖，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成長期的負(fù)面影響。在一些泄漏事故現(xiàn)場(chǎng)，由于天然氣比空氣輕，會(huì)迅速在空氣中擴(kuò)散，形成大面積的可燃?xì)怏w云團(tuán)。這些云團(tuán)遇到火源后，極易引發(fā)爆炸和火災(zāi)，對(duì)周邊的植被、土壤和水體造成嚴(yán)重破壞。在2016年忠武輸氣管道湖南段的一起泄漏事故中，因天然氣泄漏引發(fā)的火災(zāi)燒毀了周邊大片森林，土壤中的微生物群落受到破壞，土壤肥力下降，生態(tài)系統(tǒng)的平衡被打破。天然氣泄漏對(duì)人員安全的威脅也不容忽視。天然氣具有易燃易爆的特性，當(dāng)空氣中天然氣濃度達(dá)到5%-15%（體積分?jǐn)?shù)）時(shí)，遇到火源就會(huì)發(fā)生爆炸。在人口密集區(qū)域，如管道沿線的城鎮(zhèn)、村莊，一旦發(fā)生天然氣泄漏并達(dá)到爆炸極限，爆炸產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊波和高溫火焰會(huì)對(duì)人員造成直接傷害，可能導(dǎo)致人員傷亡、燒傷等。天然氣中的某些成分，如硫化氫等，具有毒性，雖然在忠武輸氣管道輸送的天然氣中硫化氫含量較低，但在泄漏情況下，長時(shí)間暴露在含有少量硫化氫的環(huán)境中，也會(huì)對(duì)人體呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等造成損害，引發(fā)頭痛、頭暈、呼吸困難等癥狀，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及生命。天然氣泄漏事故還會(huì)對(duì)社會(huì)造成嚴(yán)重影響。事故發(fā)生后，為了防止爆炸和火災(zāi)的發(fā)生，相關(guān)部門往往需要對(duì)周邊區(qū)域進(jìn)行緊急疏散，影響居民的正常生活和工作秩序。在疏散過程中，可能會(huì)引發(fā)交通擁堵、社會(huì)恐慌等問題。天然氣泄漏導(dǎo)致的能源供應(yīng)中斷，會(huì)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)活動(dòng)等造成嚴(yán)重影響，導(dǎo)致企業(yè)停產(chǎn)、商店停業(yè)，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。忠武輸氣管道承擔(dān)著向湖南、湖北兩省多個(gè)城市供應(yīng)天然氣的重任，一旦發(fā)生泄漏導(dǎo)致供氣中斷，將影響到城市居民的日常生活用氣，如做飯、取暖等，還會(huì)對(duì)依賴天然氣的工業(yè)企業(yè)造成生產(chǎn)停滯，影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。3.2.3次生災(zāi)害影響危巖崩塌除了直接對(duì)忠武輸氣管道造成危害外，還可能引發(fā)一系列次生災(zāi)害，如山體滑坡、泥石流等，這些次生災(zāi)害會(huì)對(duì)管道及周邊設(shè)施產(chǎn)生嚴(yán)重影響。危巖崩塌往往會(huì)破壞山體原有的穩(wěn)定性，為山體滑坡的發(fā)生創(chuàng)造條件。當(dāng)危巖崩塌導(dǎo)致山體局部失去支撐或巖土體結(jié)構(gòu)被破壞時(shí)，在重力和其他因素作用下，山體的巖土體就可能沿一定的滑動(dòng)面整體下滑，形成山體滑坡。若管道位于滑坡體上或滑坡影響范圍內(nèi)，滑坡產(chǎn)生的巨大推力會(huì)對(duì)管道造成嚴(yán)重破壞。當(dāng)滑坡體下滑時(shí)，會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生壓覆和剪切作用。壓覆作用下，滑坡體的重量會(huì)使管道承受巨大的壓力，導(dǎo)致管道變形甚至破裂。剪切作用則會(huì)使管道受到沿滑動(dòng)方向的剪切力，當(dāng)剪切力超過管道的抗剪強(qiáng)度時(shí)，管道就會(huì)被剪斷。在忠武輸氣管道穿越的齊岳山地區(qū)，曾因危巖崩塌引發(fā)山體滑坡，滑坡體掩埋了部分管道，導(dǎo)致管道嚴(yán)重變形，天然氣泄漏。滑坡還可能破壞管道的附屬設(shè)施，如閥室、通信線路等，影響管道的正常運(yùn)行和監(jiān)測(cè)。泥石流也是危巖崩塌可能引發(fā)的次生災(zāi)害之一。危巖崩塌產(chǎn)生的大量松散巖土體，在強(qiáng)降雨等條件下，容易與水混合形成泥石流。泥石流具有強(qiáng)大的沖擊力和搬運(yùn)能力，會(huì)對(duì)管道及周邊設(shè)施造成嚴(yán)重破壞。泥石流可能直接沖毀管道，將管道掩埋或推移，導(dǎo)致管道變形、破裂。它還會(huì)破壞管道的防護(hù)設(shè)施，如擋土墻、護(hù)坡等，使管道失去保護(hù)，增加了管道遭受進(jìn)一步破壞的風(fēng)險(xiǎn)。在忠武輸氣管道沿線的一些山區(qū)，因危巖崩塌引發(fā)的泥石流曾沖毀了管道的伴行路和通信線路，給管道的維護(hù)和搶修工作帶來極大困難。泥石流還可能對(duì)周邊的居民點(diǎn)、農(nóng)田等造成破壞，影響當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活。四、危巖崩塌災(zāi)害作用下管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法4.1風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建構(gòu)建科學(xué)合理的危巖崩塌災(zāi)害作用下忠武輸氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，是準(zhǔn)確評(píng)估管道風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵基礎(chǔ)。該體系涵蓋危巖特征、管道屬性、環(huán)境因素等多個(gè)方面，各指標(biāo)相互關(guān)聯(lián)、相互影響，共同反映管道面臨的風(fēng)險(xiǎn)狀況。危巖特征是評(píng)估體系中的重要組成部分，它直接關(guān)系到危巖崩塌的可能性和對(duì)管道的危害程度。危巖規(guī)模是一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，包括危巖體的體積、質(zhì)量等參數(shù)。通常，危巖體體積越大、質(zhì)量越重，一旦崩塌，其蘊(yùn)含的能量就越大，對(duì)管道的沖擊力也越強(qiáng)，風(fēng)險(xiǎn)也就越高。當(dāng)危巖體體積達(dá)到100m3以上時(shí)，其崩塌產(chǎn)生的沖擊力可能足以使忠武輸氣管道發(fā)生嚴(yán)重變形甚至破裂。危巖的穩(wěn)定性系數(shù)也是重要考量因素，它反映了危巖在現(xiàn)有條件下保持穩(wěn)定的能力。通過地質(zhì)力學(xué)分析，計(jì)算危巖的穩(wěn)定性系數(shù)，若系數(shù)小于1，表明危巖處于不穩(wěn)定狀態(tài)，隨時(shí)可能發(fā)生崩塌。在忠武輸氣管道沿線的齊岳山地區(qū)，部分危巖的穩(wěn)定性系數(shù)經(jīng)計(jì)算小于0.8，處于高度不穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)管道安全構(gòu)成極大威脅。節(jié)理裂隙發(fā)育程度同樣不可忽視，節(jié)理裂隙將巖體切割成不同形狀和大小的塊體，降低了巖體的整體性和強(qiáng)度。當(dāng)節(jié)理裂隙密集且連通性好時(shí)，危巖更容易在外界因素作用下失穩(wěn)崩塌。在一些碳酸鹽巖地區(qū)，由于節(jié)理裂隙發(fā)育，危巖崩塌災(zāi)害較為頻繁。管道屬性對(duì)其在危巖崩塌災(zāi)害中的易損性有著重要影響。管道材質(zhì)決定了管道的強(qiáng)度、韌性和抗沖擊能力。例如，高強(qiáng)度合金鋼管道相比普通碳鋼管道，具有更高的強(qiáng)度和韌性，在承受危巖沖擊時(shí)，更不容易發(fā)生變形和破裂。管道壁厚是保障管道安全的關(guān)鍵參數(shù)之一，壁厚越大，管道的承載能力越強(qiáng)，能夠承受更大的外力沖擊。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗(yàn)，忠武輸氣管道在穿越危巖崩塌高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加管道壁厚，以提高其抗沖擊能力。管道的埋深也與風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)，埋深過淺，管道容易受到危巖崩塌的直接沖擊；而埋深過大，雖然能減少直接沖擊的風(fēng)險(xiǎn)，但在發(fā)生大規(guī)模危巖崩塌導(dǎo)致地面變形時(shí)，可能會(huì)因土體的擠壓而受損。一般來說，忠武輸氣管道的合理埋深應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、危巖分布等因素綜合確定，在危巖崩塌風(fēng)險(xiǎn)較高的地段，適當(dāng)增加埋深可以降低風(fēng)險(xiǎn)。環(huán)境因素是評(píng)估體系中不可忽略的部分，它對(duì)危巖崩塌災(zāi)害的發(fā)生和管道的風(fēng)險(xiǎn)狀況有著重要影響。地形地貌是重要的環(huán)境因素之一，坡度和高差直接影響危巖崩塌的運(yùn)動(dòng)速度和能量。在坡度陡峭、高差較大的區(qū)域，危巖崩塌時(shí)的速度更快，能量更大，對(duì)管道的危害也更嚴(yán)重。當(dāng)坡度超過45°、高差大于50m時(shí)，危巖崩塌的沖擊力可能會(huì)對(duì)管道造成毀滅性破壞。在忠武輸氣管道穿越的山區(qū)，許多地段坡度陡峭，高差較大，危巖崩塌風(fēng)險(xiǎn)極高。氣象條件中的降雨和地震是危巖崩塌的主要誘發(fā)因素。強(qiáng)降雨會(huì)使巖體飽和，增加巖體重量，降低巖體抗滑力，從而誘發(fā)危巖崩塌。地震產(chǎn)生的地震波會(huì)使巖體受到強(qiáng)烈震動(dòng)，破壞巖體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致危巖失穩(wěn)。在評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，需要考慮該地區(qū)的降雨強(qiáng)度、頻率以及地震活動(dòng)的強(qiáng)度和頻率等因素。在忠武輸氣管道沿線，夏季強(qiáng)降雨頻繁，且處于地震活動(dòng)帶，這些氣象條件增加了危巖崩塌的風(fēng)險(xiǎn)。周邊建筑物和人口密度也會(huì)影響風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，若管道周邊建筑物密集、人口密度大，一旦管道因危巖崩塌受損導(dǎo)致天然氣泄漏，可能會(huì)引發(fā)更嚴(yán)重的次生災(zāi)害，造成更大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。在人口密集的城鎮(zhèn)附近，管道的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)應(yīng)相應(yīng)提高，以保障周邊居民的安全。4.2風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型選擇與應(yīng)用在危巖崩塌災(zāi)害作用下的管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估領(lǐng)域，常用的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型種類繁多，各有其特點(diǎn)與適用范圍。層次分析法（AHP）是一種定性與定量相結(jié)合的多準(zhǔn)則決策分析方法。其基本原理是將復(fù)雜問題分解為多個(gè)層次，包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層等。在危巖崩塌災(zāi)害作用下的管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，目標(biāo)層為管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，準(zhǔn)則層可涵蓋危巖特征、管道屬性、環(huán)境因素等，指標(biāo)層則細(xì)化為危巖規(guī)模、穩(wěn)定性系數(shù)、管道材質(zhì)、埋深、地形坡度等具體指標(biāo)。通過構(gòu)建判斷矩陣，利用特征根法或和積法等方法計(jì)算各層次指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重，從而確定各因素對(duì)管道風(fēng)險(xiǎn)的影響程度。該方法能夠充分考慮專家的經(jīng)驗(yàn)和判斷，將復(fù)雜的風(fēng)險(xiǎn)問題條理化，但存在主觀性較強(qiáng)的缺點(diǎn)，判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)有時(shí)較難通過，且當(dāng)指標(biāo)數(shù)量較多時(shí)，判斷矩陣的構(gòu)建和計(jì)算較為繁瑣。模糊綜合評(píng)價(jià)法以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，能夠有效處理風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的不確定性和模糊性問題。它通過確定評(píng)價(jià)因素集、評(píng)價(jià)等級(jí)集，構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣，結(jié)合各因素的權(quán)重，對(duì)管道風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。在危巖崩塌災(zāi)害評(píng)估中，評(píng)價(jià)因素集就是危巖特征、管道屬性、環(huán)境因素等風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系中的各項(xiàng)因素；評(píng)價(jià)等級(jí)集可設(shè)為低風(fēng)險(xiǎn)、較低風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)、較高風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)等。模糊關(guān)系矩陣則反映了各評(píng)價(jià)因素對(duì)不同評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬程度。該方法能夠較好地處理模糊信息，使評(píng)估結(jié)果更符合實(shí)際情況，但隸屬度函數(shù)的確定具有一定主觀性，且權(quán)重的確定方法對(duì)評(píng)估結(jié)果影響較大。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種按照誤差逆向傳播算法訓(xùn)練的多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，具有強(qiáng)大的非線性映射能力和自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)能力。它由輸入層、隱藏層和輸出層組成，通過大量的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值，使網(wǎng)絡(luò)能夠準(zhǔn)確地對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和預(yù)測(cè)。在危巖崩塌災(zāi)害作用下的管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，將危巖特征、管道屬性、環(huán)境因素等指標(biāo)作為輸入層節(jié)點(diǎn)，管道風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)作為輸出層節(jié)點(diǎn)，通過訓(xùn)練學(xué)習(xí)各因素與風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)之間的復(fù)雜關(guān)系。該方法無需事先確定因素之間的函數(shù)關(guān)系，能夠自動(dòng)學(xué)習(xí)和適應(yīng)數(shù)據(jù)的變化，但訓(xùn)練過程可能出現(xiàn)過擬合現(xiàn)象，且對(duì)樣本數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量要求較高，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的確定缺乏理論指導(dǎo)，往往需要通過大量試驗(yàn)來確定?？紤]到忠武輸氣管道沿線地質(zhì)條件復(fù)雜、危巖崩塌災(zāi)害影響因素眾多且具有不確定性和模糊性的特點(diǎn)，本文選擇層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)法相結(jié)合的模型進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。應(yīng)用該模型時(shí)，首先運(yùn)用層次分析法確定各評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重。邀請(qǐng)地質(zhì)、管道工程等領(lǐng)域的專家，根據(jù)各指標(biāo)對(duì)管道風(fēng)險(xiǎn)的影響程度，采用1-9標(biāo)度法構(gòu)建判斷矩陣。以危巖特征準(zhǔn)則層下的危巖規(guī)模、穩(wěn)定性系數(shù)、節(jié)理裂隙發(fā)育程度三個(gè)指標(biāo)為例，構(gòu)建判斷矩陣如下：\begin{bmatrix}1&3&5\\1/3&1&3\\1/5&1/3&1\end{bmatrix}通過計(jì)算判斷矩陣的最大特征值\lambda_{max}和特征向量，對(duì)特征向量進(jìn)行歸一化處理，得到各指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重。經(jīng)計(jì)算，危巖規(guī)模、穩(wěn)定性系數(shù)、節(jié)理裂隙發(fā)育程度的權(quán)重分別為0.637、0.258、0.105。對(duì)準(zhǔn)則層中其他指標(biāo)以及準(zhǔn)則層相對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重也采用類似方法計(jì)算，最終得到完整的權(quán)重體系。接著，利用模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。確定評(píng)價(jià)因素集U=\{u_1,u_2,\cdots,u_n\}，其中u_i為各評(píng)估指標(biāo)；評(píng)價(jià)等級(jí)集V=\{v_1,v_2,\cdots,v_m\}，如V=\{低風(fēng)險(xiǎn)，較低風(fēng)險(xiǎn)，中等風(fēng)險(xiǎn)，較高風(fēng)險(xiǎn)，高風(fēng)險(xiǎn)\}。通過專家打分或?qū)嵉卣{(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等方法，確定各評(píng)價(jià)因素對(duì)不同評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬度，構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣R。假設(shè)對(duì)于某段管道，危巖規(guī)模對(duì)低風(fēng)險(xiǎn)、較低風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)、較高風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)的隸屬度分別為0.1、0.2、0.3、0.3、0.1，穩(wěn)定性系數(shù)的隸屬度分別為0.2、0.3、0.3、0.1、0.1，節(jié)理裂隙發(fā)育程度的隸屬度分別為0.1、0.2、0.4、0.2、0.1，則模糊關(guān)系矩陣R的第一行為[0.1,0.2,0.3,0.3,0.1]，第二行為[0.2,0.3,0.3,0.1,0.1]，第三行為[0.1,0.2,0.4,0.2,0.1]。將層次分析法得到的權(quán)重向量W與模糊關(guān)系矩陣R進(jìn)行模糊合成運(yùn)算，得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量B=W\cdotR。假設(shè)權(quán)重向量W=[0.637,0.258,0.105]，則B=[0.637,0.258,0.105]\cdot\begin{bmatrix}0.1&0.2&0.3&0.3&0.1\\0.2&0.3&0.3&0.1&0.1\\0.1&0.2&0.4&0.2&0.1\end{bmatrix}=[0.134,0.231,0.303,0.243,0.09]。根據(jù)最大隸屬度原則，確定該段管道的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為中等風(fēng)險(xiǎn)。通過對(duì)忠武輸氣管道沿線不同管段進(jìn)行上述評(píng)估流程，可全面了解管道在危巖崩塌災(zāi)害作用下的風(fēng)險(xiǎn)狀況，為制定針對(duì)性的防治措施提供科學(xué)依據(jù)。4.3風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分與評(píng)估結(jié)果分析依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的計(jì)算結(jié)果，將忠武輸氣管道在危巖崩塌災(zāi)害作用下的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分為低風(fēng)險(xiǎn)、較低風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)、較高風(fēng)險(xiǎn)和高風(fēng)險(xiǎn)五個(gè)等級(jí)。各風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)基于風(fēng)險(xiǎn)值的范圍確定，風(fēng)險(xiǎn)值通過層次分析法確定的各評(píng)估指標(biāo)權(quán)重與模糊綜合評(píng)價(jià)法得到的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量計(jì)算得出。具體劃分標(biāo)準(zhǔn)如下表所示：風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)值范圍描述低風(fēng)險(xiǎn)[0,0.2)管道在該區(qū)域受到危巖崩塌災(zāi)害的影響極小，危巖穩(wěn)定性高，管道自身抗災(zāi)能力強(qiáng)，環(huán)境因素對(duì)危巖崩塌和管道安全的影響微弱。較低風(fēng)險(xiǎn)[0.2,0.4)存在一定的危巖崩塌風(fēng)險(xiǎn)，但整體風(fēng)險(xiǎn)處于較低水平。危巖穩(wěn)定性相對(duì)較好，管道在一定程度上能夠抵御危巖崩塌的沖擊，環(huán)境因素雖有一定影響，但尚未達(dá)到嚴(yán)重威脅管道安全的程度。中等風(fēng)險(xiǎn)[0.4,0.6)風(fēng)險(xiǎn)處于中等水平，危巖存在一定的不穩(wěn)定因素，管道在危巖崩塌作用下有一定的損壞可能性。環(huán)境因素對(duì)危巖崩塌和管道安全有一定的促進(jìn)作用，需要引起關(guān)注并采取相應(yīng)的防護(hù)措施。較高風(fēng)險(xiǎn)[0.6,0.8)風(fēng)險(xiǎn)較高，危巖穩(wěn)定性較差，隨時(shí)可能發(fā)生崩塌，且一旦崩塌對(duì)管道的破壞力較大。管道的易損性較高，環(huán)境因素也不利于管道的安全，需要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和采取有效的防治措施。高風(fēng)險(xiǎn)[0.8,1]風(fēng)險(xiǎn)極高，危巖處于高度不穩(wěn)定狀態(tài)，極有可能發(fā)生崩塌，且崩塌后對(duì)管道將造成嚴(yán)重破壞。管道在這種情況下幾乎無法承受危巖崩塌的沖擊，周邊環(huán)境因素也嚴(yán)重威脅管道安全，必須立即采取緊急措施進(jìn)行治理和防護(hù)。通過對(duì)忠武輸氣管道沿線不同管段的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，得到了各管段的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布情況。在渝東山區(qū)的部分管段，由于地形陡峭，危巖規(guī)模較大且穩(wěn)定性系數(shù)較低，同時(shí)管道埋深相對(duì)較淺，該區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)多為較高風(fēng)險(xiǎn)和高風(fēng)險(xiǎn)。在鄂西山區(qū)的一些管段，雖然危巖規(guī)模相對(duì)較小，但節(jié)理裂隙發(fā)育程度較高，且該地區(qū)降雨頻繁，容易誘發(fā)危巖崩塌，這些管段的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)以中等風(fēng)險(xiǎn)和較高風(fēng)險(xiǎn)為主。而在地形相對(duì)平緩、危巖分布較少且管道防護(hù)措施完善的管段，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)多為低風(fēng)險(xiǎn)和較低風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的管道，應(yīng)采取差異化的應(yīng)對(duì)策略。對(duì)于低風(fēng)險(xiǎn)和較低風(fēng)險(xiǎn)的管段，可采取常規(guī)的監(jiān)測(cè)和維護(hù)措施，定期對(duì)管道進(jìn)行巡檢，檢查管道的防腐層、附屬設(shè)施等是否正常，同時(shí)關(guān)注危巖的穩(wěn)定性變化。對(duì)于中等風(fēng)險(xiǎn)的管段，除了加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和維護(hù)外，還應(yīng)制定應(yīng)急預(yù)案，明確在危巖崩塌發(fā)生時(shí)的應(yīng)對(duì)流程和措施，提前準(zhǔn)備好搶險(xiǎn)設(shè)備和物資。對(duì)于較高風(fēng)險(xiǎn)的管段，應(yīng)采取工程防護(hù)措施，如在危巖下方設(shè)置攔石擋墻，攔截危巖崩塌路徑；對(duì)危巖進(jìn)行錨固處理，增強(qiáng)其穩(wěn)定性；增加管道的壁厚或采用加強(qiáng)型管材，提高管道的抗沖擊能力。對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)的管段，應(yīng)立即采取緊急治理措施，優(yōu)先對(duì)危巖進(jìn)行清除或加固，確保危巖的穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)管道進(jìn)行重點(diǎn)防護(hù)，如搭建棚洞等，防止危巖崩塌對(duì)管道造成破壞。通過這些針對(duì)性的應(yīng)對(duì)策略，可以有效降低管道在危巖崩塌災(zāi)害作用下的風(fēng)險(xiǎn)，保障忠武輸氣管道的安全穩(wěn)定運(yùn)行。五、忠武輸氣管道危巖崩塌災(zāi)害案例分析5.1案例選取與背景介紹本研究選取忠武輸氣管道恩施石馬嶺段的危巖崩塌災(zāi)害作為典型案例進(jìn)行深入剖析。該地段位于鄂西山區(qū)，地處忠武輸氣管道的關(guān)鍵路徑上，是保障天然氣穩(wěn)定輸送至湖南、湖北兩省部分城市的重要節(jié)點(diǎn)。石馬嶺段地形陡峭，山體坡度多在45°以上，相對(duì)高差可達(dá)200余米。地層巖性主要為寒武系碳酸鹽巖，巖石質(zhì)地堅(jiān)硬，但由于長期受到風(fēng)化、溶蝕作用，節(jié)理裂隙極為發(fā)育，巖石被切割破碎，為危巖的形成提供了有利條件。該區(qū)域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，夏季降雨集中，年降水量可達(dá)1200mm以上，強(qiáng)降雨頻繁，容易誘發(fā)危巖崩塌災(zāi)害。同時(shí)，石馬嶺段位于區(qū)域構(gòu)造的邊緣地帶，雖無大型斷裂直接通過，但受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力影響，巖體完整性受到一定破壞，進(jìn)一步增加了危巖崩塌的風(fēng)險(xiǎn)。該案例發(fā)生于2006年7月，當(dāng)時(shí)正值雨季，連續(xù)多日的強(qiáng)降雨使山體飽水，地下水位大幅上升。7月15日凌晨，在持續(xù)暴雨的作用下，石馬嶺一處危巖體突然發(fā)生崩塌。崩塌的危巖體規(guī)模較大，體積約800m3，質(zhì)量約2000t。這些危巖從山頂迅速墜落，沿著山坡高速滾動(dòng)、跳躍，對(duì)下方的忠武輸氣管道構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。5.2災(zāi)害過程與管道受損情況分析2006年7月15日凌晨，石馬嶺地區(qū)持續(xù)多日的強(qiáng)降雨使得山體巖土體飽水，地下水位迅速抬升。在強(qiáng)大的靜水壓力和動(dòng)水壓力作用下，巖體的有效應(yīng)力降低，抗滑力大幅減弱。同時(shí)，雨水的入滲增加了巖體的重量，使得下滑力不斷增大。當(dāng)這些因素的綜合作用超過危巖體的承受極限時(shí)，位于山頂?shù)囊惶幬r體率先出現(xiàn)裂縫擴(kuò)展和局部坍塌。隨著裂縫的不斷延伸和擴(kuò)大，危巖體逐漸與母巖分離，在重力的作用下，突然發(fā)生崩塌。崩塌的危巖最初以自由落體的方式墜落，隨后沿著陡峭的山坡高速滾動(dòng)、跳躍。在滾動(dòng)過程中，危巖不斷撞擊山坡上的巖石和土體，產(chǎn)生巨大的沖擊力，引發(fā)了一系列小規(guī)模的次生崩塌和滑坡，進(jìn)一步增加了災(zāi)害的規(guī)模和破壞力。由于山坡坡度陡峭，危巖在重力加速度的作用下，速度迅速增大，其運(yùn)動(dòng)軌跡呈現(xiàn)出不規(guī)則的曲線，時(shí)而偏離山坡表面，形成跳躍式前進(jìn)，時(shí)而又與山坡緊密接觸，刮擦起大量的巖土體。在經(jīng)歷了約100余米的滾動(dòng)和跳躍后，部分危巖直接砸向下方的忠武輸氣管道。當(dāng)時(shí)，管道上方雖設(shè)有混凝土防護(hù)蓋板，但在巨大的沖擊能量下，防護(hù)蓋板瞬間被擊穿。部分危巖直接砸中管道，導(dǎo)致管道出現(xiàn)嚴(yán)重的變形和破裂。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，管道被砸出多處凹陷，其中最大凹陷深度達(dá)8cm，嚴(yán)重影響了管道的幾何形狀和內(nèi)部流道。管道還出現(xiàn)了多處裂縫，裂縫長度從20cm至50cm不等，寬度在2mm至5mm之間，這些裂縫貫穿了管道的壁厚，導(dǎo)致天然氣泄漏。除了直接受到?jīng)_擊的部位，管道在沖擊力的傳遞下，周邊一定范圍內(nèi)也發(fā)生了不同程度的變形。在沖擊點(diǎn)附近，管道的橢圓度發(fā)生明顯變化，局部橢圓度超過了標(biāo)準(zhǔn)允許范圍，這使得管道在運(yùn)行過程中承受的應(yīng)力分布不均，增加了管道破裂的風(fēng)險(xiǎn)。部分管道的防腐層也因沖擊和變形而受損，防腐層的破損面積達(dá)到了總面積的15%左右，這將加速管道的腐蝕，縮短管道的使用壽命。5.3風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果與實(shí)際情況對(duì)比驗(yàn)證運(yùn)用前文構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系和層次分析法與模糊綜合評(píng)價(jià)法相結(jié)合的模型，對(duì)恩施石馬嶺段危巖崩塌災(zāi)害作用下的忠武輸氣管道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。首先，確定該段管道的各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)值。危巖規(guī)模方面，崩塌的危巖體體積約800m3，質(zhì)量約2000t，根據(jù)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，該指標(biāo)處于較高水平。危巖穩(wěn)定性系數(shù)經(jīng)計(jì)算小于0.8，處于高度不穩(wěn)定狀態(tài)。節(jié)理裂隙發(fā)育程度高，巖石被切割破碎嚴(yán)重。管道材質(zhì)為普通碳鋼，壁厚符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但在該高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，其抗沖擊能力相對(duì)有限。管道埋深在該地段約為1.5m，相對(duì)較淺。地形坡度多在45°以上，高差大，屬于高風(fēng)險(xiǎn)地形。該區(qū)域降雨集中，年降水量可達(dá)1200mm以上，地震活動(dòng)雖不頻繁，但仍有一定的地震風(fēng)險(xiǎn)。周邊人口密度相對(duì)較低，但一旦發(fā)生管道事故，仍會(huì)對(duì)附近居民和基礎(chǔ)設(shè)施造成嚴(yán)重影響。邀請(qǐng)地質(zhì)、管道工程等領(lǐng)域的5位專家，采用1-9標(biāo)度法對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行打分，構(gòu)建判斷矩陣。以危巖特征準(zhǔn)則層下的危巖規(guī)模、穩(wěn)定性系數(shù)、節(jié)理裂隙發(fā)育程度三個(gè)指標(biāo)為例，得到判斷矩陣如下：\begin{bmatrix}1&5&7\\1/5&1&3\\1/7&1/3&1\end{bmatrix}計(jì)算判斷矩陣的最大特征值\lambda_{max}和特征向量，經(jīng)計(jì)算，\lambda_{max}=3.0385，一致性指標(biāo)CI=\frac{\lambda_{max}-n}{n-1}=\frac{3.0385-3}{3-1}=0.0193，隨機(jī)一致性指標(biāo)RI=0.58（n=3時(shí)），一致性比例CR=\frac{CI}{RI}=\frac{0.0193}{0.58}=0.0333\lt0.1，判斷矩陣通過一致性檢驗(yàn)。對(duì)特征向量進(jìn)行歸一化處理，得到危巖規(guī)模、穩(wěn)定性系數(shù)、節(jié)理裂隙發(fā)育程度的權(quán)重分別為0.732、0.188、0.080。同理，計(jì)算其他準(zhǔn)則層下各指標(biāo)以及準(zhǔn)則層相對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重。通過專家打分和實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，確定各評(píng)價(jià)因素對(duì)不同評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬度，構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣。假設(shè)危巖規(guī)模對(duì)低風(fēng)險(xiǎn)、較低風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)、較高風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)的隸屬度分別為0.1、0.1、0.2、0.3、0.3，穩(wěn)定性系數(shù)的隸屬度分別為0.1、0.1、0.2、0.3、0.3，節(jié)理裂隙發(fā)育程度的隸屬度分別為0.1、0.2、0.3、0.2、0.2，則模糊關(guān)系矩陣R的第一行為[0.1,0.1,0.2,0.3,0.3]，第二行為[0.1,0.1,0.2,0.3,0.3]，第三行為[0.1,0.2,0.3,0.2,0.2]。將層次分析法得到的權(quán)重向量W與模糊關(guān)系矩陣R進(jìn)行模糊合成運(yùn)算，得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量B=W\cdotR。假設(shè)權(quán)重向量W=[0.732,0.188,0.080]，則B=[0.732,0.188,0.080]\cdot\begin{bmatrix}0.1&0.1&0.2&0.3&0.3\\0.1&0.1&0.2&0.3&0.3\\0.1&0.2&0.3&0.2&0.2\end{bmatrix}=[0.102,0.120,0.204,0.294,0.280]。根據(jù)最大隸屬度原則，確定該段管道的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為較高風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)比實(shí)際災(zāi)害情況，此次危巖崩塌導(dǎo)致管道出現(xiàn)嚴(yán)重變形和破裂，天然氣泄漏，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響，與評(píng)估得到的較高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)相符。實(shí)際災(zāi)害中，管道被砸出多處凹陷，最大凹陷深度達(dá)8cm，多處裂縫貫穿壁厚，這些損壞情況表明管道在危巖崩塌作用下受到了嚴(yán)重破壞，與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中對(duì)管道易損性和事故后果嚴(yán)重性的分析一致。此次危巖崩塌是在連續(xù)強(qiáng)降雨的誘發(fā)下發(fā)生的，這與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中考慮的氣象因素對(duì)危巖崩塌的影響相契合。通過此次對(duì)比驗(yàn)證，說明所采用的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法能夠較為準(zhǔn)確地評(píng)估危巖崩塌災(zāi)害作用下忠武輸氣管道的風(fēng)險(xiǎn)狀況，為管道的風(fēng)險(xiǎn)管理和防治措施制定提供了可靠的依據(jù)。5.4經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)總結(jié)恩施石馬嶺危巖崩塌災(zāi)害案例為忠武輸氣管道及其他類似管道的風(fēng)險(xiǎn)管理與防治提供了諸多寶貴的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。在管道設(shè)計(jì)與建設(shè)階段，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估和應(yīng)對(duì)措施的考量至關(guān)重要。此次災(zāi)害發(fā)生地段地形陡峭、危巖發(fā)育，但在管道建設(shè)初期，對(duì)危巖崩塌風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估不夠全面和深入，未能充分考慮到極端情況下危巖崩塌對(duì)管道的巨大破壞力。這警示在今后的管道設(shè)計(jì)與建設(shè)中，必須加強(qiáng)對(duì)沿線地質(zhì)條件的詳細(xì)勘察，尤其是對(duì)危巖崩塌等地質(zhì)災(zāi)害隱患的排查和評(píng)估。應(yīng)運(yùn)用先進(jìn)的地質(zhì)勘探技術(shù)和方法，如地質(zhì)雷達(dá)、三維激光掃描等，準(zhǔn)確掌握危巖的分布、規(guī)模、穩(wěn)定性等信息。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，合理確定管道的路由，盡量避開危巖崩塌高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。若無法避開，應(yīng)提高管道的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，增加管道的壁厚、采用高強(qiáng)度管材等，增強(qiáng)管道自身的抗災(zāi)能力。在管道穿越山區(qū)時(shí)，可適當(dāng)增加管道的埋深，減少危巖崩塌直接沖擊管道的風(fēng)險(xiǎn)。日常監(jiān)測(cè)與預(yù)警工作的重要性也在此次案例中凸顯。在災(zāi)害發(fā)生前，對(duì)危巖的監(jiān)測(cè)存在漏洞，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)危巖的變形跡象和不穩(wěn)定因素，導(dǎo)致未能提前發(fā)出預(yù)警，采取有效的防范措施。為了避免類似情況再次發(fā)生，應(yīng)建立完善的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，綜合運(yùn)用多種監(jiān)測(cè)手段，如地面位移監(jiān)測(cè)、裂縫監(jiān)測(cè)、雨量監(jiān)測(cè)、地下水位監(jiān)測(cè)等。利用衛(wèi)星遙感、無人機(jī)等技術(shù)，對(duì)管道沿線進(jìn)行定期巡查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)危巖的變化情況。同時(shí)，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析和處理，建立科學(xué)的預(yù)警模型，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)警閾值時(shí)，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)出預(yù)警信息，為管道管理部門采取應(yīng)急措施爭(zhēng)取時(shí)間。在石馬嶺地區(qū)，可設(shè)置自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)傳輸監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，一旦發(fā)現(xiàn)危巖有失穩(wěn)跡象，立即發(fā)出預(yù)警。應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制的完善也是關(guān)鍵。此次危巖崩塌導(dǎo)致管道受損后，應(yīng)急響應(yīng)存在一定的滯后性，在搶險(xiǎn)救援過程中，各部門之間的協(xié)調(diào)配合不夠順暢，影響了搶險(xiǎn)救援的效率。因此，需要建立健全應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，明確各部門在應(yīng)急處置中的職責(zé)和任務(wù)，加強(qiáng)部門之間的溝通與協(xié)作。制定詳細(xì)的應(yīng)急預(yù)案，包括應(yīng)急搶險(xiǎn)流程、人員物資調(diào)配、現(xiàn)場(chǎng)處置措施等。定期組織應(yīng)急演練，提高應(yīng)急救援隊(duì)伍的實(shí)戰(zhàn)能力和協(xié)同作戰(zhàn)能力。在石馬嶺危巖崩塌事故發(fā)生后，應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，迅速組織專業(yè)搶險(xiǎn)隊(duì)伍趕赴現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)協(xié)調(diào)好物資供應(yīng)、交通管制、通信保障等工作，確保搶險(xiǎn)救援工作高效有序進(jìn)行。通過對(duì)恩施石馬嶺危巖崩塌災(zāi)害案例的分析，汲取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，有助于提升忠武輸氣管道及其他管道在危巖崩塌災(zāi)害作用下的風(fēng)險(xiǎn)管理水平，采取更加有效的防治措施，保障管道的安全穩(wěn)定運(yùn)行。六、危巖崩塌災(zāi)害作用下管道風(fēng)險(xiǎn)防控措施6.1工程防治措施6.1.1危巖加固錨桿錨固是一種常用的危巖加固方法，其原理是通過在危巖體中鉆孔，插入錨桿，并灌注錨固劑，使錨桿與危巖體形成一個(gè)整體。錨桿能夠提供抗滑力和拉力，增強(qiáng)危巖體的穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用中，錨桿的長度、直徑和間距需根據(jù)危巖體的規(guī)模、結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性等因素合理確定。對(duì)于規(guī)模較小、節(jié)理裂隙不太發(fā)育的危巖體，可采用較短的錨桿，錨桿間距可適當(dāng)增大；而對(duì)于規(guī)模較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的危巖體，則需采用較長的錨桿，且減小錨桿間距，以確保加固效果。在忠武輸氣管道沿線的部分危巖治理中，對(duì)于體積在10-50m3的小型危巖體，采用長度為3-5m、直徑為25mm的錨桿，間距設(shè)置為1.5-2m，有效增強(qiáng)了危巖體的穩(wěn)定性。灌漿加固通過向危巖體的節(jié)理裂隙中灌注水泥漿、化學(xué)漿液等，填充裂隙，提高巖體的整體性和強(qiáng)度。水泥漿具有成本低、來源廣的優(yōu)點(diǎn)，適用于大多數(shù)危巖加固工程?；瘜W(xué)漿液如環(huán)氧樹脂漿液等，具有粘結(jié)強(qiáng)度高、固化速度快等特點(diǎn)，常用于對(duì)加固效果要求較高的部位。在灌漿過程中，需控制好灌漿壓力和漿液的配合比。灌漿壓力過小，漿液難以充分填充裂隙；壓力過大，則可能導(dǎo)致危巖體破裂。漿液的配合比應(yīng)根據(jù)危巖體的特性和工程要求進(jìn)行優(yōu)化，確保漿液具有良好的流動(dòng)性和粘結(jié)性。在某危巖加固工程中，通過試驗(yàn)確定水泥漿的水灰比為0.5-0.6，灌漿壓力控制在0.3-0.5MPa，取得了良好的加固效果。支撐加固是利用支撐結(jié)構(gòu)對(duì)危巖體進(jìn)行支撐，防止其失穩(wěn)崩塌。常用的支撐結(jié)構(gòu)有擋土墻、抗滑樁等。擋土墻適用于坡度較緩、危巖體規(guī)模較小的情況，通過阻擋危巖體的下滑，起到加固作用?？够瑯秳t適用于坡度較陡、危巖體規(guī)模較大的情況，抗滑樁深入穩(wěn)定地層，能夠承受危巖體的下滑力。在設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)時(shí)，需準(zhǔn)確計(jì)算危巖體的下滑力和支撐結(jié)構(gòu)的承載能力。根據(jù)巖石力學(xué)原理和工程經(jīng)驗(yàn)，采用極限平衡法計(jì)算危巖體的下滑力，確保支撐結(jié)構(gòu)的承載能力大于下滑力，以保證支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在忠武輸氣管道某段，針對(duì)一處坡度為35°、危巖體體積約80m3的地段，設(shè)置了高度為3m的擋土墻，有效阻止了危巖體的下滑。6.1.2攔截防護(hù)攔石墻是攔截危巖崩塌的常用設(shè)施，通常設(shè)置在危巖下方的適當(dāng)位置。其工作原理是利用墻體的阻擋作用，使崩塌的危巖在墻前堆積，從而避免危巖直接沖擊管道。攔石墻的高度、厚度和長度需根據(jù)危巖的規(guī)模、運(yùn)動(dòng)軌跡和地形條件等因素確定。一般來說，攔石墻的高度應(yīng)大于危巖可能的最大堆積高度，厚度要保證墻體具有足夠的強(qiáng)度來承受危巖的沖擊力。在忠武輸氣管道沿線的一些山區(qū)，根據(jù)危巖的實(shí)際情況，攔石墻的高度設(shè)置在2-5m之間，厚度為0.5-1m。為了增強(qiáng)攔石墻的穩(wěn)定性，可在墻后設(shè)置排水設(shè)施，排除墻后積水，減少水對(duì)墻體的壓力。在墻后設(shè)置盲溝，將積水引入附近的排水系統(tǒng)，有效降低了墻后水壓力，提高了攔石墻的穩(wěn)定性。棚洞是一種較為有效的攔截防護(hù)措施，它為管道提供了一個(gè)遮蔽空間，使危巖在棚洞上方滑落，避免直接砸中管道。棚洞通常由鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)組成，具有較強(qiáng)的承載能力和抗沖擊性能。在設(shè)計(jì)棚洞時(shí)，需考慮棚洞的跨度、凈空高度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等因素。跨度應(yīng)根據(jù)管道的位置和危巖的分布范圍確定，確保管道完全處于棚洞的防護(hù)范圍內(nèi)。凈空高度要滿足危巖滑落的空間需求，避免危巖在棚洞內(nèi)堆積。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度則需根據(jù)危巖可能產(chǎn)生的沖擊力進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)。在忠武輸氣管道穿越的某峽谷地段，由于危巖分布密集，設(shè)置了跨度為6m、凈空高度為4m的鋼筋混凝土棚洞，成功保護(hù)了下方的管道免受危巖崩塌的威脅。被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)是一種柔性防護(hù)系統(tǒng)，由鋼絲繩網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)、錨桿等組成。它通過吸收危巖崩塌的能量，起到攔截危巖的作用。當(dāng)危巖沖擊防護(hù)網(wǎng)時(shí)，防護(hù)網(wǎng)的鋼絲繩和環(huán)形網(wǎng)會(huì)發(fā)生變形，將危巖的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能，從而減緩危巖的運(yùn)動(dòng)速度，最終將危巖攔截在網(wǎng)內(nèi)。被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)具有安裝方便、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可根據(jù)地形和危巖分布情況進(jìn)行靈活布置。其防護(hù)能力分為不同等級(jí)，可根據(jù)危巖的規(guī)模和沖擊力選擇合適等級(jí)的防護(hù)網(wǎng)。在忠武輸氣管道沿線的一些地段，對(duì)于規(guī)模較小、沖擊力相對(duì)較弱的危巖，采用了普通型被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)；而對(duì)于規(guī)模較大、沖擊力較強(qiáng)的危巖，則采用了高強(qiáng)度的被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，有效攔截了危巖崩塌，保障了管道的安全。6.1.3管道防護(hù)增加管道壁厚是提高管道抗沖擊能力的直接方法。根據(jù)材料力學(xué)原理，管道的承載能力與壁厚成正比。在忠武輸氣管道穿越危巖崩塌高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，可適當(dāng)增加管道壁厚。在原設(shè)計(jì)壁厚的基礎(chǔ)上增加5-10mm，可顯著提高管道的抗沖擊能力。增加壁厚不僅能提高管道抵抗危巖直接沖擊的能力，還能增強(qiáng)管道在長期壓覆作用下的穩(wěn)定性。在某危巖崩塌高風(fēng)險(xiǎn)地段，將管道壁厚從8mm增加到12mm，經(jīng)過多年運(yùn)行監(jiān)測(cè)，管道在多次危巖崩塌事件中未出現(xiàn)明顯變形和破裂，有效保障了管道的安全運(yùn)行。采用防護(hù)涂層可在管道表面形成一層保護(hù)膜，增強(qiáng)管道的抗腐蝕和抗沖擊性能。常見的防護(hù)涂層有環(huán)氧涂層、聚乙烯涂層等。環(huán)氧涂層具有良好的附著力和耐腐蝕性，能夠有效防止管道在潮濕環(huán)境下發(fā)生腐蝕。聚乙烯涂層則具有較高的韌性和抗沖擊性能，能在一定程度上緩沖危巖的沖擊力。在選擇防護(hù)涂層時(shí)，需考慮涂層的厚度、附著力、耐候性等因素。涂層厚度一般在0.3-0.5mm之間，以確保涂層具有足夠的防護(hù)能力。通過鹽霧試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)等方法，檢測(cè)涂層的性能，選擇性能優(yōu)良的防護(hù)涂層。在忠武輸氣管道部分地段，采用了厚度為0.4mm的環(huán)氧涂層，經(jīng)過多年使用，涂層完好，有效保護(hù)了管道，減少了腐蝕和沖擊對(duì)管道的損害。設(shè)置緩沖層是在管道上方鋪設(shè)砂袋、土工織物、泡沫塑料等材料，以吸收危巖的沖擊力。砂袋具有一定的重量和柔性，能夠在危巖沖擊時(shí)發(fā)生變形，消耗部分沖擊能量。土工織物則具有良好的透水性和柔韌性，既能排水又能緩沖沖擊。泡沫塑料具有質(zhì)輕、吸能效果好的特點(diǎn)，能有效降低危巖對(duì)管道的沖擊力。緩沖層的厚度和材料選擇應(yīng)根據(jù)危巖的規(guī)模和沖擊力進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于沖擊力較大的危巖，可增加緩沖層的厚度或選擇吸能效果更好的材料。在忠武輸氣管道某段，在管道上方鋪設(shè)了厚度為0.5m的砂袋緩沖層，在一次小型危巖崩塌事件中，砂袋緩沖層有效吸收了危巖的沖擊力，管道僅出現(xiàn)輕微變形，未影響正常運(yùn)行。6.2監(jiān)測(cè)預(yù)警措施6.2.1監(jiān)測(cè)技術(shù)與設(shè)備全站儀監(jiān)測(cè)技術(shù)是一種常用的高精度測(cè)量技術(shù)，在危巖崩塌監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著重要作用。全站儀通過發(fā)射和接收電磁波，利用三角測(cè)量原理來確定目標(biāo)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。在忠武輸氣管道沿線的危巖監(jiān)測(cè)中，在穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)上設(shè)置全站儀，對(duì)危巖上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行定期測(cè)量。通過對(duì)比不同時(shí)期監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)變化，可精確計(jì)算出危巖的位移量、變形速率等參數(shù)。若某危巖監(jiān)測(cè)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)，水平位移變化超過5mm，垂直位移變化超過3mm，且變形速率呈逐漸增大趨勢(shì)，就表明危巖可能處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需密切關(guān)注。全站儀監(jiān)測(cè)具有精度高、測(cè)量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，其水平方向測(cè)量精度可達(dá)±1″，垂直方向測(cè)量精度可達(dá)±2″，能夠滿足危巖崩塌監(jiān)測(cè)對(duì)精度的嚴(yán)格要求。但全站儀監(jiān)測(cè)也存在一定局限性，它需要通視條件良好，在地形復(fù)雜、植被茂密的區(qū)域，可能會(huì)受到遮擋，影響測(cè)量效果。GPS監(jiān)測(cè)利用全球定位系統(tǒng)，通過接收衛(wèi)星信號(hào)來確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置。在危巖崩塌監(jiān)測(cè)中，在危巖上安裝GPS接收機(jī)，與衛(wèi)星進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)獲取監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。由于衛(wèi)星信號(hào)覆蓋范圍廣，不受地形、通視條件的限制，GPS監(jiān)測(cè)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)危巖的遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在忠武輸氣管道穿越的山區(qū)，部分危巖地處偏遠(yuǎn)，交通不便，采用GPS監(jiān)測(cè)技術(shù)，可及時(shí)獲取危巖的位移信息，不受地理?xiàng)l件的阻礙。GPS監(jiān)測(cè)的精度也在不斷提高，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分（RTK）技術(shù)可使定位精度達(dá)到厘米級(jí)，能夠準(zhǔn)確反映危巖的微小位移變化。但GPS監(jiān)測(cè)易受衛(wèi)星信號(hào)干擾，在信號(hào)較弱或存在多路徑效應(yīng)的區(qū)域，監(jiān)測(cè)精度可能會(huì)受到影響。裂縫計(jì)監(jiān)測(cè)用于監(jiān)測(cè)危巖裂縫的變化情況，常見的裂縫計(jì)有振弦式裂縫計(jì)和應(yīng)變片式裂縫計(jì)。振弦式裂縫計(jì)通過測(cè)量鋼絲的振動(dòng)頻率變化來計(jì)算裂縫寬度的變化。在危巖裂縫兩側(cè)安裝振弦式裂縫計(jì)，當(dāng)裂縫寬度發(fā)生變化時(shí)，鋼絲的長度和張力改變，導(dǎo)致振動(dòng)頻率變化，通過測(cè)量頻率變化即可得到裂縫寬度的變化值。應(yīng)變片式裂縫計(jì)則是利用應(yīng)變片的電阻變化來測(cè)量裂縫的變形。當(dāng)裂縫變形時(shí)，應(yīng)變片隨之變形，其電阻值發(fā)生改變，通過測(cè)量電阻變化可計(jì)算出裂縫的變形量。在忠武輸氣管道沿線危巖監(jiān)測(cè)中，當(dāng)裂縫寬度變化超過預(yù)警值，如5mm時(shí)，就可能預(yù)示著危巖穩(wěn)定性下降，有崩塌的風(fēng)險(xiǎn)。裂縫計(jì)監(jiān)測(cè)能夠直接反映危巖的破裂情況，為危巖穩(wěn)定性評(píng)估提供重要依據(jù)。雨量計(jì)監(jiān)測(cè)用于記錄降雨量和降雨強(qiáng)度，是監(jiān)測(cè)危巖崩塌誘發(fā)因素的重要手段。雨量計(jì)有翻斗式雨量計(jì)、虹吸式雨量計(jì)等類型。翻斗式雨量計(jì)通過翻斗的翻轉(zhuǎn)次數(shù)來測(cè)量降雨量，當(dāng)雨水進(jìn)入翻斗，達(dá)到一定量時(shí)，翻斗翻轉(zhuǎn)，通過記錄翻轉(zhuǎn)次數(shù)即可計(jì)算出降雨量。虹吸式雨量計(jì)則是利用虹吸原理，將雨水收集在容器中，通過測(cè)量容器中水位的變化來計(jì)算降雨量。在忠武輸氣管道沿線，設(shè)置雨量計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)降雨量和降雨強(qiáng)度。當(dāng)降雨量超過一定閾值，如24小時(shí)降雨量超過50mm，且降雨強(qiáng)度較大時(shí)，結(jié)合危巖的穩(wěn)定性狀況，可判斷危巖崩塌的風(fēng)險(xiǎn)是否增加。雨量計(jì)監(jiān)測(cè)能夠?yàn)槲r崩塌預(yù)警提供降雨數(shù)據(jù)支持，幫助預(yù)測(cè)危巖崩塌的可能性。6.2.2預(yù)警模型與發(fā)布機(jī)制構(gòu)建危巖崩塌災(zāi)害的預(yù)警模型，需綜合考慮多種因素，采用多參數(shù)融合的方式，以提高預(yù)警的準(zhǔn)確性和可靠性?；诒O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，建立位移-時(shí)間模型，分析危巖位移隨時(shí)間的變化規(guī)律。通過對(duì)全站儀、GPS等監(jiān)測(cè)設(shè)備獲取的危巖位移數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到位移-時(shí)間曲線。當(dāng)位移變化速率超過設(shè)定的閾值，如每天位移變化超過2mm，且位移量持續(xù)增大時(shí)，表明危巖處于加速變形階段，有較高的崩塌風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)合降雨量、地震等誘發(fā)因素，建立誘發(fā)因素-風(fēng)險(xiǎn)模型。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和研究成果，確定不同降雨量、地震強(qiáng)度等誘發(fā)因素與危巖崩塌風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系。當(dāng)降雨量達(dá)到警戒值，如24小時(shí)降雨量超過80mm，或發(fā)生一定強(qiáng)度的地震時(shí)，相應(yīng)提高危巖崩塌的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。將位移-時(shí)間模型和誘發(fā)因素-風(fēng)險(xiǎn)模型進(jìn)行融合，建立綜合預(yù)警模型。通過權(quán)重分配的方式，確定各因素在預(yù)警模型中的重要程度。位移變化因素的權(quán)重為0.6，誘發(fā)因素的權(quán)重為0.4。根據(jù)綜合預(yù)警模型的計(jì)算結(jié)果，將危巖崩塌風(fēng)險(xiǎn)分為不同等級(jí)，如低風(fēng)險(xiǎn)、中風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)達(dá)到高風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，立即發(fā)出預(yù)警信號(hào)。制定科學(xué)合理的預(yù)警發(fā)布機(jī)制，確保預(yù)警信息能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地傳達(dá)給相關(guān)部門和人員。建立多渠道的預(yù)警發(fā)布體系，包括短信平臺(tái)、預(yù)警APP、廣播系統(tǒng)等。當(dāng)預(yù)警模型發(fā)出預(yù)警信號(hào)后，通過短信平臺(tái)向管道管理人員、當(dāng)?shù)卣嚓P(guān)部門人員發(fā)送預(yù)警短信，短信內(nèi)容包括危巖位置、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、預(yù)警時(shí)間等信息。利用預(yù)警APP，實(shí)時(shí)推送預(yù)警信息，用戶可通過手機(jī)隨時(shí)隨地接收預(yù)警通知，并查看危巖的詳細(xì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告。在管道沿線的村莊、城鎮(zhèn)，通過廣播系統(tǒng)發(fā)布預(yù)警信息，提醒居民做好防范措施。明確預(yù)警發(fā)布的流程和責(zé)任主體。當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)觸發(fā)預(yù)警時(shí)，數(shù)據(jù)處理中心首先對(duì)預(yù)警信息進(jìn)行核實(shí)和分析，確認(rèn)預(yù)警的準(zhǔn)確性。將預(yù)警信息上報(bào)給管道運(yùn)營管理部門，由其負(fù)責(zé)向當(dāng)?shù)卣嚓P(guān)部門通報(bào)，并協(xié)調(diào)各部門采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。管道運(yùn)營管理部門及時(shí)組織人員對(duì)危巖進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核查，評(píng)估危巖崩塌的可能性和影響范圍，為后續(xù)的應(yīng)急決策提供依據(jù)。加強(qiáng)預(yù)警信息的溝通與協(xié)調(diào)，建立管道運(yùn)營管理部門、當(dāng)?shù)卣?、?yīng)急救援隊(duì)伍等相關(guān)部門之間的信息共享和協(xié)同工作機(jī)制。在預(yù)警發(fā)布后，各部門及時(shí)溝通，明確各自的職責(zé)和任務(wù)，共同做好危巖崩塌災(zāi)害的應(yīng)對(duì)工作。管道運(yùn)營管理部門負(fù)責(zé)提供危巖的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告，當(dāng)?shù)卣?fù)責(zé)組織居民疏散、交通管制等工作，應(yīng)急救援隊(duì)伍隨時(shí)待命，準(zhǔn)備開展搶險(xiǎn)救援工作。通過有效的預(yù)警模型與發(fā)布機(jī)制，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)危巖崩塌的風(fēng)險(xiǎn)，為采取防護(hù)措施和應(yīng)急處置爭(zhēng)取寶貴時(shí)間，最大限度地減少危巖崩塌災(zāi)害對(duì)忠武輸氣管道及周邊環(huán)境的影響。6.3應(yīng)急管理措施6.3.1應(yīng)急預(yù)案制定制定全面且針對(duì)性強(qiáng)的針對(duì)危巖崩塌災(zāi)害的應(yīng)急預(yù)案，是有效應(yīng)對(duì)此類災(zāi)害、降低損失的關(guān)鍵舉措。應(yīng)急預(yù)案涵蓋多個(gè)關(guān)鍵方面，包括應(yīng)急組織機(jī)構(gòu)的構(gòu)建、職責(zé)分工的明確、應(yīng)急響應(yīng)流程的規(guī)劃以及處置措施的制定等。應(yīng)急組織機(jī)構(gòu)是應(yīng)急預(yù)案實(shí)施的核心架構(gòu)，應(yīng)組建由管道運(yùn)營管理部門、地質(zhì)災(zāi)害專家、應(yīng)急救援隊(duì)伍、當(dāng)?shù)卣嚓P(guān)部門等組成的應(yīng)急指揮中心。管道運(yùn)營管理部門負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)管道搶修、物資調(diào)配等工作，保障管道的應(yīng)急處置與恢復(fù)運(yùn)行；地質(zhì)災(zāi)害專家憑借專業(yè)知識(shí)，為災(zāi)害評(píng)估、處置方案制定提供技術(shù)支持，分析危巖崩塌的發(fā)展趨勢(shì)和可能產(chǎn)生的影響；應(yīng)急救援隊(duì)伍承擔(dān)現(xiàn)場(chǎng)搶險(xiǎn)救援任務(wù)，如搶修受損管道、清理危巖堆積物等；當(dāng)?shù)卣嚓P(guān)部門負(fù)責(zé)組織周邊居民疏散、維護(hù)社會(huì)秩序、提供后勤保障等工作，確保應(yīng)急處置工作在社會(huì)層面的順利進(jìn)行。明確各部門和人員的職責(zé)分工至關(guān)重要，能確保在災(zāi)害發(fā)生時(shí)，各項(xiàng)工作有序開展，避免職責(zé)不清導(dǎo)致的工作延誤和混亂。應(yīng)急指揮中心的總指揮負(fù)責(zé)全面指揮和協(xié)調(diào)應(yīng)急處置工作，制定總體決策和策略，統(tǒng)籌各方資源；副總指揮協(xié)助總指揮工作，具體負(fù)責(zé)某一領(lǐng)域或某一階段的工作，如協(xié)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)救援工作、與外部機(jī)構(gòu)溝通等；各部門負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)本部門的具體工作執(zhí)行，如管道運(yùn)營管理部門負(fù)責(zé)人組織人員對(duì)受損管道進(jìn)行緊急搶修，制定搶修方案，調(diào)配搶修設(shè)備和物資；地質(zhì)災(zāi)害專家負(fù)責(zé)人對(duì)危巖崩塌災(zāi)害進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，為搶險(xiǎn)救援提供專業(yè)的技術(shù)建議，評(píng)估災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。應(yīng)急響應(yīng)流程應(yīng)清晰、高效，確保在災(zāi)害發(fā)生后能夠迅速、有序地開展應(yīng)急工作。當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)或現(xiàn)場(chǎng)人員發(fā)現(xiàn)危巖崩塌災(zāi)害發(fā)生或有發(fā)生跡象時(shí)，立即向應(yīng)急指揮中心報(bào)告。應(yīng)急指揮中心接到報(bào)告后，迅速啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，根據(jù)災(zāi)害的嚴(yán)重程度和影響范圍，確定應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別。若災(zāi)害較輕，啟動(dòng)三級(jí)響應(yīng)，由管道運(yùn)營管理部門和當(dāng)?shù)貞?yīng)急救援隊(duì)伍進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處置，對(duì)受損管道進(jìn)行初步搶修，設(shè)置警示標(biāo)志，防止無關(guān)人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域；若災(zāi)害較為嚴(yán)重，啟動(dòng)二級(jí)響應(yīng)，應(yīng)急指揮中心組織地質(zhì)災(zāi)害專家進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估，制定詳細(xì)的搶險(xiǎn)救援方案，調(diào)配更多的應(yīng)急救援力量和物資，當(dāng)?shù)卣嚓P(guān)部門協(xié)助進(jìn)行周邊居民疏散和社會(huì)秩序維護(hù)；若災(zāi)害極其嚴(yán)重，啟動(dòng)一級(jí)響應(yīng)，應(yīng)急指揮中心全面統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各方資源，請(qǐng)求上級(jí)政府和專業(yè)救援隊(duì)伍支援，組織大規(guī)模的搶險(xiǎn)救援和人員疏散工作，同時(shí)加強(qiáng)與周邊地區(qū)的溝通協(xié)調(diào)，共同應(yīng)對(duì)災(zāi)害。處置措施應(yīng)根據(jù)災(zāi)害的具體情況制定，具有科學(xué)性和可操作性。對(duì)于管道受損情況，若管道發(fā)生破裂，應(yīng)立即關(guān)閉上下游閥門，防止天然氣進(jìn)一步泄漏。采用快速封堵技術(shù)，如使用管道封堵器、搶修夾具等，對(duì)破裂部位進(jìn)行緊急封堵。在確保安全的情況下，對(duì)受損管道進(jìn)行修復(fù)，更換受損管段，進(jìn)行焊接、防腐處理等工作。對(duì)于危巖崩塌堆積物，組織專業(yè)隊(duì)伍和機(jī)械設(shè)備進(jìn)行清理，使用挖掘機(jī)、裝載機(jī)等設(shè)備將堆積物清除，恢復(fù)管道周邊的環(huán)境。在清理過程中，注意保護(hù)管道和周邊設(shè)施，避免造成二次損壞。同時(shí)，對(duì)清理出的堆積物進(jìn)行妥善處置，防止對(duì)環(huán)境造成污染。在應(yīng)急處置過程中，加強(qiáng)安全防護(hù)工作，為救援人員配備必要的防護(hù)裝備，如安全帽、防護(hù)服、防毒面具等，確保救援人員的人身安全。設(shè)置安全警示標(biāo)志，劃定危險(xiǎn)區(qū)域，禁止無關(guān)人員進(jìn)入。采取防火、防爆措施，防止天然氣泄漏引發(fā)火災(zāi)和爆炸事故。6.3.2應(yīng)急演練與培訓(xùn)定期組織應(yīng)急演練，是提高應(yīng)急救援隊(duì)伍實(shí)戰(zhàn)能力、確保應(yīng)急預(yù)案有效實(shí)施的重要手段。應(yīng)急演練模擬真實(shí)的危巖崩塌災(zāi)害場(chǎng)景，讓應(yīng)急救援隊(duì)伍在接近實(shí)戰(zhàn)的環(huán)境中進(jìn)行演練，檢驗(yàn)和提升其應(yīng)對(duì)災(zāi)害的能力。演練內(nèi)容涵蓋多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括信息報(bào)告與響應(yīng)啟動(dòng)。模擬監(jiān)測(cè)人員發(fā)現(xiàn)危巖崩塌跡象后，按照應(yīng)急預(yù)案的要求，迅速向應(yīng)急指揮中心報(bào)告災(zāi)害信息，包括危巖崩塌的位置、規(guī)模、可能的影響范圍等。應(yīng)急指揮中心接到報(bào)告后，立即啟動(dòng)相應(yīng)級(jí)別的應(yīng)急響應(yīng)，通知各應(yīng)急救援小組趕赴現(xiàn)場(chǎng)。在演練中，檢驗(yàn)信息報(bào)告的準(zhǔn)確性、及時(shí)性以及應(yīng)急指揮中心響應(yīng)的迅速性和決策的正確性?，F(xiàn)場(chǎng)搶險(xiǎn)救援環(huán)節(jié)是演練的核心內(nèi)容。模擬危巖崩塌導(dǎo)致管道破裂、天然氣泄漏的場(chǎng)景，應(yīng)急救援隊(duì)伍迅速開展搶險(xiǎn)救援工作。搶修小組迅速關(guān)閉上下游閥門，對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行封堵，采用不同的封堵技術(shù)和設(shè)備，如快速搶修夾具、管道封堵氣囊等，檢驗(yàn)其在實(shí)際操作中的可行性和有效性。滅火小組針對(duì)可能發(fā)生的火災(zāi)，進(jìn)行滅火演練，使用滅火器、消防水帶等滅火設(shè)備，撲滅模擬火災(zāi)，檢驗(yàn)滅火小組的反應(yīng)速度和滅火技能。在搶險(xiǎn)救援過程中，注重各小組之間的協(xié)作配合，模擬在復(fù)雜環(huán)境下，各小組如何高效溝通、協(xié)同作戰(zhàn)，共同完成搶險(xiǎn)救援任務(wù)。人員疏散與安置環(huán)節(jié)也不容忽視。模擬周邊居民受到危巖崩塌和天然氣泄漏威脅的場(chǎng)景，當(dāng)?shù)卣嚓P(guān)部門和社區(qū)工作人員按照應(yīng)急預(yù)案的要求，組織居民