地震灾害安全管理

四川汶川大地震后,燃气行业从业者面临了新的考验,能否在自然灾害发生时在最短的时间内将损失降到最低成为燃气行业从业者新的课题。是否可以通过大家的努力,消除由于地震造成的设备和管网的破坏,最大限度地减少次生灾害呢?我们可以借鉴他国经验,在其基础上,进行自我完善。

日本是世界著名的地震多发国,全世界震级在里氏6级以上的地震中,20%以上就发生在日本（图7.1)。20世纪60年代以后,日本积极推动各种对抗灾害的政策,特别针对灾害防范方面。从阪神地震之后,日本重新建立了地震监测系统,该系统与仙台地震后实施的地震监测系统比较起来,发生了巨大变化：从仙台地震后20万户自动停止供气发展到阪神地震后100万户停止供气；从仙台地震损伤推测、判断支援、自动切断的应急模式发展到阪神地震后可知道详细信息、远距离切断、执行情况掌握、经常演习的应急模式。

目前,日本燃气公司已经在东京、大阪、横滨等地建设了以地震感知器为基础,以震害快速评估结果为指导,以自动关闭、远程指令关闭装置为核心的燃气供应网络地震紧急处理系统,该系统可有效避免或减少地震发生时由于管道破裂、燃气泄漏导致的爆炸、火灾等次生灾害事件。

图7.1　为东京地区防震监测系统分布图

一些发达国家逐步提高工程结构抗震能力的同时,在防震减灾实践中探索出一种减轻地震灾害的技术手段,即在重大基础设施和生命线工程建立地震紧急处理系统。目前在一些城市和地区的燃气供应网络中,已经建设了多个地震紧急处理系统,有的系统经受了强烈地震的考验,取得了明显的减灾效果。他们的宝贵经验与相关成果可供我们借鉴。具体做法是：在每个用户端安装智能燃气表,当地震动超过设定报警值时自动关闭燃气调节阀；在各小区燃气管线调节阀附近安装地震感知器,当地震感知器感知的地震震动超过设定报警值时切断燃气供应；在中、高压燃气管网和供应源,布设地震感知器,通过快速评估进行综合决策,并由控制中心远程控制切断阀的关闭。

7.2.1　针对地震的应急对策

以日本为例研究针对地震的应急对策,“东京瓦斯”（全称东京瓦斯株式会社)通过十几年的研究,目前已形成预防对策、应急对策以及修复对策三大应急体系。

知识窗

东京瓦斯株式会社(Tokyo Gas Company, Limited)是日本最大的天然气(瓦斯)供应商,会社拥有员工7 000多名,用户超过1 000万户。主要拥有四大业务领域:城市燃气的生产、供应和销售,工业用、民用燃气工程与用具的供应与销售,区域制冷加热联动系统的供应与电力供应。主要服务区域包括东京都、神奈川、札幌、千叶、长野、茨城、枥木、群马、山梨、根岸等地。

（1)预防对策

为防止地震发生后引发二次灾害,就需要在地震发生的同时尽可能的停止供气。控制停气的方法之一便是在日常供气管理中要把供气区域进行分块,随时主动控制各块（区域)的供停气情况。

停止供气的实现方法需要借助地震仪来实现。当震级达到一定级别（通常为5级) 时,地震仪主动停止调压站与调压箱的工作,执行区域停气的目标。

停止供气的方法是停止目标区域的调压站和调压箱的工作,中压管道上的阀门紧急关闭,停止制造设备和储存设备的煤气送出工作。

许多燃气公司都增设了远距离监控系统,随时掌控各供气系统的切断情况。

（2)紧急对策

紧急对策指通过地震感知器对供气线路进行监控,当供气管线发生损坏时,迅速准确切断,防止次生灾害的发生,包括：第一时间掌握3 800处震级、燃气压力的数据收集,通过模拟损害情况,推算损失情况；对东京地区进行分片管理,高、中、压管线必须放散,各户燃气表能够自动切断,以及保证主要供给设备迅速、准确地切断。

（3)恢复措施

要建立行业集体相互救援体质。当地震发生时,要全行业共同行动进行支援。以日本燃气协会编织的《地震等非常事态下的救援体质》（概要)为例来说明。

①排遣先遣队：当发生地震,受灾煤气企业停止供气的情况出现时,首先由地方协会、近邻同行、行业大企业和煤气协会共通编成先遣队,赶赴事发地点。

②救援体制：受灾企业向地区协会会长发出救援申请,该会长要根据先遣队的意见与中央协会协调,决定救援体制。

③救助费用的负担：展开救援活动后,参加救援的各企事业单位的职员人工费由参加的企事业单位负担,其他的（如住宿费、材料费、工程费等)由受灾企业负担。

④救援金的支付：为减轻受灾企业的负担,1993年北海道釧路地区地震发生以后,由煤气供气企业共同努力,设立了“日本煤气协会受灾救援基金”,按照一定的规则进行发放。

7.2.2　地震紧急处理系统

1)系统基本原理

地震紧急处理系统,是通过安装在各地的地震感知器监测震动信息并根据振动频率和加速度值快速检测出结果（图7.2),当振动级别超过设定值时,迅速切断与地震感知器相连的切断阀,同时地震感知器通过无线或者网络,将信息传送到控制中心,必要时由控制中心对各地设备实行远程操作,以达到减轻地震灾害的目的。

图7.2　地震紧急处理系统原理图

2)系统组成

地震紧急处理系统包括信息获取、信息传输和综合决策三个部分。

（1)地震信息获取

在关键设备周边布设地震感知器,并与紧急切断阀相连,通过无线或网络技术,实时获取关键设备周边地面运动信息。由于地震纵波（P波)传播速度最快,这样一旦获取地震纵波信息,可以抢在地震面波（面波又称L波,是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波。其波长大、振幅强,只能沿地表面传播,是造成建筑物强烈破坏的主要因素)到达关键设备之前发布地震警报并迅速开启紧急切断阀。

（2)地震信息传输

在开启紧急切断阀之后,地震感知器可通过两种方式向控制中心发送数据。第一种,地震感知器可与专用的无线发射器相连向控制中心发送信息；第二种,地震感知器可与控制系统相连,通过一组4～20 mA的模拟信号向区域控制中心发送信息,并由设备控制中心向总控制中心。

（3)综合决策

总控制中心接受到地震感知器发送的信息后,可快速判定地震参数和地震影响场,并对受损设备进行监测,如发现由于地震引起的紧急切断阀工作异常情况,可由控制中心对关键设备进行远程控制,从源头杜绝漏气的发生,将次生灾害的发生概率进一步降低,并在此基础上进行紧急处理措施决策。

3)地震感知器的应用

结合图7.3,对地震感知器在日本燃气中的应用作进一步的介绍。