油气长输管道的风险管理
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图 1 风险管理过程
2 、 风险分析 风险分析是一种基于数据资料 、运行管理经验 及直观认识的科学方法 ,通过将风险量化 ,便于进行 分析 、比较 ,为风险管理的科学决策提供可靠的依 据 ,以能够合理运用有限的人力 、物力和财力等资源 条件 ,采取最为适当的措施 ,达到最为有效地减小风 险的目的 。 (1) 风险辨识 风险辨识 ,即对特定系统的危险进行定义 ,并寻 找全部危险事件 。在进行风险辨识之前 ,首先应明 确进行分析的系统和进行系统界定 ,并将复杂的系 统分解成比较简单的容易认识的事物 ,然后根据收 集的资料和分析人员的衡量 ,采用有效的方法对系 统进行风险辨识 ,找出风险影响因素 。适于危险辨 识的方法有很多 ,如故障树法 、事件树法 、德尔菲法 (t he Dop hul Met ho d)〔2〕、智暴法 、结构系统可靠性 原理及模糊数学方法等 ,这些方法各有所长 ,分析者 应根据自己对各种方法的熟悉程度和具体的分析对
3 100011 , 北京市安德路 16 号洲际大厦 ;电话 : (010) 84886598 。 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
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油 气 储 运
2005 年
主题词 油气管道 风险管理 风险控制 措施 建议
一 、前 言
油气管道的安全问题始终是石油企业所关注的 焦点 。虽然油气管道在设计 、建设和运行管理中采 用越来越严格的规范 ,以及所选用性能越来越好的 管材和防腐覆盖层及相关设备 ,但影响管道安全性 的因素很多 ,管道运行期间的第三方破坏 、腐蚀穿 孔 、自然灾害 、误操作或管道设计施工遗留的缺陷 、 损伤等任何一种因素都有可能引发严重的管道事 故 ,造成人员伤亡和财产损失 。对于管道管理者而 言 ,最棘手的问题不是在事故后如何采取补救措施 , 而是不知道何时 、何地会发生事故 ,以及事故后果的 严重程度 。这种不能确定的潜在事故就是油气管道 运营面对的风险 。虽然事故是无法预测的 ,但对风 险进行评估后 ,采取必要的措施减少一定时期内事 故发生的频率和严重性却是能做到的 。管道的风险 管理是在经济与社会效益 、风险和费用的三度空间 中寻求达到风险最小 、效益最大的目标 ,必将在油气 管道输送中得到越来越广泛的应用 。
关于事件发生概率的客观估计与主观估计实际 上是两种极端情况 ,更为大量应用的是中间情况 。 这些中间情况的概率不是直接由大量试验或分析得 来的 ,但也不是完全由某个人主观确定的 ,而是两者 的合成 ,处于中间状态的概率 ,称为合成概率或称为 行为概率 。
风险估计包含事件发生的概率和事件后果估计 两个方面 。事件后果的估计同样有主观与客观之 分 。当其后果价值是可直接观测时称为客观后果估 计 。主观后果估计则是由某一特定风险承担者本人 的个人价值观和情况所决定的 ,对同一结果 ,比较保 守的人和比较激进的人估计会大不一样 。在对后果 主观估计与客观估计之间称为行为后果估计 ,即在 考虑客观估计或主观估计的同时要对当事者本人的 行为进行研究和观测 ,反过来对主观估计和客观估 计做出修正 。因为任何风险的估计都是由人来做出 的 ,所以研究行为后果估计就显得十分重要 ,当然也 更为复杂 , 还需要具备行为科学和心理学方面的 知识 。
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
第 24 卷第 2 期 马志祥 :油气长输管道的风险管理
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(1) AL A RP 原则 AL A RP 原则的意义是 ,任何工业系统都存在 风险 ,不可能通过预防措施来彻底消除风险 ,当系统 的风险水平超低时 ,要进一步降低就很困难 ,为此 , 所花费的成本往往呈上升趋势 ,也可以表示为 ,安全 风险改进措施投资的边际效益递减 ,趋于零 ,最终为 负值 。因此 ,必须在工业系统的风险水平和成本之 间做出折衷 。为此 ,工作人员常把 AL A RP 原则称 为二拉平原则 (见图 2) 。
风险区 (或称之为不可接受区) ,左下方为低风险区 (或称为可接受风险区) 。Farmer 曲线上各点所代 表的风险值为风险事件的风险概率与风险后果的乘 积 。从 Farmer 曲线的基本意义上 ,可将其视为某 风险目标的最高可接受风险曲线 。具体形式如图 3 所示 。
图 2 风险评价的最低合理可行原则
油气管道风险管理技术的核心是管道风险评价 技术 ,该技术的研究经历了定性 、半定量到定量分析 三个阶段 ,方法种类很多 ,适合于不同情况的需求 。
目前 ,北美和欧洲管道工业发达国家正在制定和完 善管道风险评价的标准 ,建立油气管道风险评价的 信息数据库 ,深入研究各种故障因素的全概率模型 , 研制开发实用的评价软件程序 ,使管道的风险评价 技术向着定量化 、精确化和智能化的方向发展 。我 国从 1996 年开始对油气长输管道的风险评价和风 险管理进行研究 ,目前还处在研究阶段 ,实际应用水 平较低 ,没有制定出针对我国油气管道实际情况的 风险评价技术标准 ,也没有相应的管道信息数据库 标准 ,主要是由于缺乏大量的基础研究和实测数据 支持 ,没有对油气管道所承受各种载荷的概率模型 进行系统研究 。
3 、 风险评价 在风险分析的基础上 ,需要根据相应的风险标 准 ,判断该系统的风险是否可被接受 ,是否需要采取 进一步的安全措施 ,这就是风险评价过程中要完成 的工作 。在此过程中首先要有一个风险标准 ,即参 照系 。工程上较多地采用最低合理可行 ( A s Low A s Reaso nably Practically ,AL A RP) 的原则 。
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
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பைடு நூலகம்
油 气 储 运 2005 年
1 、 油气长输管道的主要风险因素 由国内外相关文献与事故统计资料总结得出 , 可能导致长输管道失效的因素主要有五大类 ,即第 三方破坏 、腐蚀 、设计 、误操作和自然灾害 。 (1) 第三方破坏 第三方破坏是指由于在管道附近进行的采挖 、 耕种 、偷盗等人为活动所造成的管道结构或性能的
第 24 卷第 2 期 油 气 储 运
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综 述
油气长输管道的风险管理
马 志 祥3
(中国石油股份天然气与管道分公司)
马志祥 :油气长输管道的风险管理 ,油气储运 ,2005 ,24 (2) 1～7 。 摘 要 输油管道的风险管理作为一门新兴的学科 ,通过识别和评价管道运营中面临的风险 ,
三 、长输管道的风险评价与管理
油气管道的风险评价与管理就是指管道运营公 司通过对油气管道运营中面临的风险的识别和评 价 ,制定相应的风险控制对策 ,不断改善识别到的不 利影响因素 ,从而将管道运营的风险水平控制在合 理的 、可接受的范围内 ,达到减少事故发生 、经济合 理的保证管道安全运行的目的 。
风险评价的 AL A RP 原则包括以下内容 。 ( 1) 对工业系统进行风险评估 ,如果所评估出 的风险指标在不可容忍线之上 ,则落入不可容忍区 , 此时 , 除了特殊情况之外 , 无论如何不能接受该 风险 。 (2) 如果所评估出的风险指标在可忽略线之下 , 则落入可忽略区 ,此时 ,该风险是可以被接受的 ,无 需再采取安全改进措施 。 (3) 如果所评估出的风险指标在可忽略线和不 可容忍线之间 , 则落入可容忍区 , 风险水平符合 AL A RP 原则 ,此时 ,需要进行安全措施投资成本2 风险分析 (Co st2Risk Analysis) ,如果分析结果能够 证明 ,进一步增加安全措施投资 ,对工业系统的风险 水平降低贡献不大 ,则风险是可容忍的 ,即可以允许 该风险的存在 ,以节省一定的成本 。 (2) Far mer 曲线〔3〕 Farmer 曲线是油气管道及其它工程系统中另 外一种经常使用的风险标准 ,是对目标进行风险分 析 、风险管理和风险控制实施过程中的基本依据 。 它是以事件发生的可能性 (或概率) 作为横坐标 、以 事件的后果作为纵坐标所表示的一条曲线 。该曲线 将评价对象的风险值分为两个区域 ,其右上方为高
由此可见 ,风险的大小不仅取决于事件发生的 频率 ,而且与事件发生后造成的后果大小有关 。
危险是无法改变的 ,而风险却在很大程度上随 人们的意志而改变 ,即按照人们的意志可以改变事 故发生的概率 ,或一旦出现事故后 ,由于改进防范措 施而改变损失的程度 。减少风险是以资金的投入作 为代价的 ,通常的做法是把风险限定在一定的水平 上 ,然后研究影响风险的各种因素 ,再经过优化 ,找 出最佳的投资方案 ,也就是通常所说的风险管理 。 风险管理是指项目管理者通过对风险的识别 、选择 相应手段和寻求降低风险的措施 ,从而以最小支出 , 获取最大安全效果的过程 。其基本内容包括风险分 析 、风险评价及风险控制 (见图 1) 。
图 3 Farmer 曲线
4 、 风险控制 通过风险分析和评价可发现系统存在的风险因 素 ,计算出特定的管道面临风险值 R 和该段管道允 许的风险值 R ,根据风险评价的原则和标准 ,运用现 代科学技术知识和风险管理方面的理论与方法 ,提 出各种可能风险解决方案 ,经过分析论证与评价 ,从 中选择出最优方案来有效地控制这些风险因素 ,以 达到减少事故频率和损失幅度的目的 ,从而实现风 险控制 。
二 、油气管道的风险管理过程
1 、 风 险 风险存在的前提是有危险 。危险可以定义为 “可产生潜在损失的特征或一组特征”,危险转变成 为现实的概率的大小及损失严重程度的综合称为风 险〔1〕。所以通常把风险 R ( Risk) 定义为事件发生的 概率 P( Pro babilit y) 与事件后果 C( Co nsequence) 的 乘积 ,即 : 风险值 ( R) = 风险发生的概率 ( P) ×风险后果 ( C)
在长输管道的风险评价中 ,应先找出可能引发 管道失效的各种潜在危险 ,即引发管道事故的各种 原因及长输管道的风险来源 ,主要是管道在长期运 行中因腐蚀和力学作用引起的管道损伤而导致的泄 漏或爆炸 。管道失效的发生与管道的类型及内在质 量 、管道建设质量 、运行状态 ( 内压 、输送介质 、温 度) 、防腐覆盖层及阴极保护状态 、维修规范 、外来意 外机械作用等因素有关 。
象选择适合的分析方法 。 (2) 风险估计 基于客观概率对风险进行估计就是客观估计 ,
即通常所说的定量风险评估 ;基于主观概率对风险 进行估计就是主观估计 ;介于主观估计和客观估计 之间的估计称之为行为估计 。在风险估计中 ,实际 进行的大量估计是行为估计 。由决策者或专家对事 件的概率做出一个主观估计 ,就是主观概率 。主观 概率是用较少信息量做出估计的一种方法 。这种主 观估计并不是不切实际的胡乱猜测 ,而是根据合理 的判断 、搜集到的信息及过去长期的经验进行的估 计 ,将过去的经验与目前的信息相结合 ,通常可以得 出合理的估计值 。一旦概率估计出来 ,即使它的科 学依据不足 ,也可将其数值看作是客观概率的近似 值加以使用 ,而其中间过程可以采取数学方法来增 加主观估计的准确性和客观性 。
制定出相应的风险控制对策 ,从而将风险水平控制在合理的范围之内 ,达到减少事故发生 、资源合 理配置的目的 。从我国管道的实际情况出发 ,以风险理论和管道风险评价模型为基础 ,讨论了油气 长输管道的风险管理过程 ,并采用事故树的分析方法 ,提出了辨识长输管道所面临的第三方破坏 、 腐蚀 、误操作 、设计和自然灾害五种可能的风险源 ,以及这些风险的控制措施和建议 。
2 、 风险分析 风险分析是一种基于数据资料 、运行管理经验 及直观认识的科学方法 ,通过将风险量化 ,便于进行 分析 、比较 ,为风险管理的科学决策提供可靠的依 据 ,以能够合理运用有限的人力 、物力和财力等资源 条件 ,采取最为适当的措施 ,达到最为有效地减小风 险的目的 。 (1) 风险辨识 风险辨识 ,即对特定系统的危险进行定义 ,并寻 找全部危险事件 。在进行风险辨识之前 ,首先应明 确进行分析的系统和进行系统界定 ,并将复杂的系 统分解成比较简单的容易认识的事物 ,然后根据收 集的资料和分析人员的衡量 ,采用有效的方法对系 统进行风险辨识 ,找出风险影响因素 。适于危险辨 识的方法有很多 ,如故障树法 、事件树法 、德尔菲法 (t he Dop hul Met ho d)〔2〕、智暴法 、结构系统可靠性 原理及模糊数学方法等 ,这些方法各有所长 ,分析者 应根据自己对各种方法的熟悉程度和具体的分析对
3 100011 , 北京市安德路 16 号洲际大厦 ;电话 : (010) 84886598 。 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
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油 气 储 运
2005 年
主题词 油气管道 风险管理 风险控制 措施 建议
一 、前 言
油气管道的安全问题始终是石油企业所关注的 焦点 。虽然油气管道在设计 、建设和运行管理中采 用越来越严格的规范 ,以及所选用性能越来越好的 管材和防腐覆盖层及相关设备 ,但影响管道安全性 的因素很多 ,管道运行期间的第三方破坏 、腐蚀穿 孔 、自然灾害 、误操作或管道设计施工遗留的缺陷 、 损伤等任何一种因素都有可能引发严重的管道事 故 ,造成人员伤亡和财产损失 。对于管道管理者而 言 ,最棘手的问题不是在事故后如何采取补救措施 , 而是不知道何时 、何地会发生事故 ,以及事故后果的 严重程度 。这种不能确定的潜在事故就是油气管道 运营面对的风险 。虽然事故是无法预测的 ,但对风 险进行评估后 ,采取必要的措施减少一定时期内事 故发生的频率和严重性却是能做到的 。管道的风险 管理是在经济与社会效益 、风险和费用的三度空间 中寻求达到风险最小 、效益最大的目标 ,必将在油气 管道输送中得到越来越广泛的应用 。
关于事件发生概率的客观估计与主观估计实际 上是两种极端情况 ,更为大量应用的是中间情况 。 这些中间情况的概率不是直接由大量试验或分析得 来的 ,但也不是完全由某个人主观确定的 ,而是两者 的合成 ,处于中间状态的概率 ,称为合成概率或称为 行为概率 。
风险估计包含事件发生的概率和事件后果估计 两个方面 。事件后果的估计同样有主观与客观之 分 。当其后果价值是可直接观测时称为客观后果估 计 。主观后果估计则是由某一特定风险承担者本人 的个人价值观和情况所决定的 ,对同一结果 ,比较保 守的人和比较激进的人估计会大不一样 。在对后果 主观估计与客观估计之间称为行为后果估计 ,即在 考虑客观估计或主观估计的同时要对当事者本人的 行为进行研究和观测 ,反过来对主观估计和客观估 计做出修正 。因为任何风险的估计都是由人来做出 的 ,所以研究行为后果估计就显得十分重要 ,当然也 更为复杂 , 还需要具备行为科学和心理学方面的 知识 。
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
第 24 卷第 2 期 马志祥 :油气长输管道的风险管理
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(1) AL A RP 原则 AL A RP 原则的意义是 ,任何工业系统都存在 风险 ,不可能通过预防措施来彻底消除风险 ,当系统 的风险水平超低时 ,要进一步降低就很困难 ,为此 , 所花费的成本往往呈上升趋势 ,也可以表示为 ,安全 风险改进措施投资的边际效益递减 ,趋于零 ,最终为 负值 。因此 ,必须在工业系统的风险水平和成本之 间做出折衷 。为此 ,工作人员常把 AL A RP 原则称 为二拉平原则 (见图 2) 。
风险区 (或称之为不可接受区) ,左下方为低风险区 (或称为可接受风险区) 。Farmer 曲线上各点所代 表的风险值为风险事件的风险概率与风险后果的乘 积 。从 Farmer 曲线的基本意义上 ,可将其视为某 风险目标的最高可接受风险曲线 。具体形式如图 3 所示 。
图 2 风险评价的最低合理可行原则
油气管道风险管理技术的核心是管道风险评价 技术 ,该技术的研究经历了定性 、半定量到定量分析 三个阶段 ,方法种类很多 ,适合于不同情况的需求 。
目前 ,北美和欧洲管道工业发达国家正在制定和完 善管道风险评价的标准 ,建立油气管道风险评价的 信息数据库 ,深入研究各种故障因素的全概率模型 , 研制开发实用的评价软件程序 ,使管道的风险评价 技术向着定量化 、精确化和智能化的方向发展 。我 国从 1996 年开始对油气长输管道的风险评价和风 险管理进行研究 ,目前还处在研究阶段 ,实际应用水 平较低 ,没有制定出针对我国油气管道实际情况的 风险评价技术标准 ,也没有相应的管道信息数据库 标准 ,主要是由于缺乏大量的基础研究和实测数据 支持 ,没有对油气管道所承受各种载荷的概率模型 进行系统研究 。
3 、 风险评价 在风险分析的基础上 ,需要根据相应的风险标 准 ,判断该系统的风险是否可被接受 ,是否需要采取 进一步的安全措施 ,这就是风险评价过程中要完成 的工作 。在此过程中首先要有一个风险标准 ,即参 照系 。工程上较多地采用最低合理可行 ( A s Low A s Reaso nably Practically ,AL A RP) 的原则 。
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
·4 ·
பைடு நூலகம்
油 气 储 运 2005 年
1 、 油气长输管道的主要风险因素 由国内外相关文献与事故统计资料总结得出 , 可能导致长输管道失效的因素主要有五大类 ,即第 三方破坏 、腐蚀 、设计 、误操作和自然灾害 。 (1) 第三方破坏 第三方破坏是指由于在管道附近进行的采挖 、 耕种 、偷盗等人为活动所造成的管道结构或性能的
第 24 卷第 2 期 油 气 储 运
·1 ·
综 述
油气长输管道的风险管理
马 志 祥3
(中国石油股份天然气与管道分公司)
马志祥 :油气长输管道的风险管理 ,油气储运 ,2005 ,24 (2) 1～7 。 摘 要 输油管道的风险管理作为一门新兴的学科 ,通过识别和评价管道运营中面临的风险 ,
三 、长输管道的风险评价与管理
油气管道的风险评价与管理就是指管道运营公 司通过对油气管道运营中面临的风险的识别和评 价 ,制定相应的风险控制对策 ,不断改善识别到的不 利影响因素 ,从而将管道运营的风险水平控制在合 理的 、可接受的范围内 ,达到减少事故发生 、经济合 理的保证管道安全运行的目的 。
风险评价的 AL A RP 原则包括以下内容 。 ( 1) 对工业系统进行风险评估 ,如果所评估出 的风险指标在不可容忍线之上 ,则落入不可容忍区 , 此时 , 除了特殊情况之外 , 无论如何不能接受该 风险 。 (2) 如果所评估出的风险指标在可忽略线之下 , 则落入可忽略区 ,此时 ,该风险是可以被接受的 ,无 需再采取安全改进措施 。 (3) 如果所评估出的风险指标在可忽略线和不 可容忍线之间 , 则落入可容忍区 , 风险水平符合 AL A RP 原则 ,此时 ,需要进行安全措施投资成本2 风险分析 (Co st2Risk Analysis) ,如果分析结果能够 证明 ,进一步增加安全措施投资 ,对工业系统的风险 水平降低贡献不大 ,则风险是可容忍的 ,即可以允许 该风险的存在 ,以节省一定的成本 。 (2) Far mer 曲线〔3〕 Farmer 曲线是油气管道及其它工程系统中另 外一种经常使用的风险标准 ,是对目标进行风险分 析 、风险管理和风险控制实施过程中的基本依据 。 它是以事件发生的可能性 (或概率) 作为横坐标 、以 事件的后果作为纵坐标所表示的一条曲线 。该曲线 将评价对象的风险值分为两个区域 ,其右上方为高
由此可见 ,风险的大小不仅取决于事件发生的 频率 ,而且与事件发生后造成的后果大小有关 。
危险是无法改变的 ,而风险却在很大程度上随 人们的意志而改变 ,即按照人们的意志可以改变事 故发生的概率 ,或一旦出现事故后 ,由于改进防范措 施而改变损失的程度 。减少风险是以资金的投入作 为代价的 ,通常的做法是把风险限定在一定的水平 上 ,然后研究影响风险的各种因素 ,再经过优化 ,找 出最佳的投资方案 ,也就是通常所说的风险管理 。 风险管理是指项目管理者通过对风险的识别 、选择 相应手段和寻求降低风险的措施 ,从而以最小支出 , 获取最大安全效果的过程 。其基本内容包括风险分 析 、风险评价及风险控制 (见图 1) 。
图 3 Farmer 曲线
4 、 风险控制 通过风险分析和评价可发现系统存在的风险因 素 ,计算出特定的管道面临风险值 R 和该段管道允 许的风险值 R ,根据风险评价的原则和标准 ,运用现 代科学技术知识和风险管理方面的理论与方法 ,提 出各种可能风险解决方案 ,经过分析论证与评价 ,从 中选择出最优方案来有效地控制这些风险因素 ,以 达到减少事故频率和损失幅度的目的 ,从而实现风 险控制 。
二 、油气管道的风险管理过程
1 、 风 险 风险存在的前提是有危险 。危险可以定义为 “可产生潜在损失的特征或一组特征”,危险转变成 为现实的概率的大小及损失严重程度的综合称为风 险〔1〕。所以通常把风险 R ( Risk) 定义为事件发生的 概率 P( Pro babilit y) 与事件后果 C( Co nsequence) 的 乘积 ,即 : 风险值 ( R) = 风险发生的概率 ( P) ×风险后果 ( C)
在长输管道的风险评价中 ,应先找出可能引发 管道失效的各种潜在危险 ,即引发管道事故的各种 原因及长输管道的风险来源 ,主要是管道在长期运 行中因腐蚀和力学作用引起的管道损伤而导致的泄 漏或爆炸 。管道失效的发生与管道的类型及内在质 量 、管道建设质量 、运行状态 ( 内压 、输送介质 、温 度) 、防腐覆盖层及阴极保护状态 、维修规范 、外来意 外机械作用等因素有关 。
象选择适合的分析方法 。 (2) 风险估计 基于客观概率对风险进行估计就是客观估计 ,
即通常所说的定量风险评估 ;基于主观概率对风险 进行估计就是主观估计 ;介于主观估计和客观估计 之间的估计称之为行为估计 。在风险估计中 ,实际 进行的大量估计是行为估计 。由决策者或专家对事 件的概率做出一个主观估计 ,就是主观概率 。主观 概率是用较少信息量做出估计的一种方法 。这种主 观估计并不是不切实际的胡乱猜测 ,而是根据合理 的判断 、搜集到的信息及过去长期的经验进行的估 计 ,将过去的经验与目前的信息相结合 ,通常可以得 出合理的估计值 。一旦概率估计出来 ,即使它的科 学依据不足 ,也可将其数值看作是客观概率的近似 值加以使用 ,而其中间过程可以采取数学方法来增 加主观估计的准确性和客观性 。
制定出相应的风险控制对策 ,从而将风险水平控制在合理的范围之内 ,达到减少事故发生 、资源合 理配置的目的 。从我国管道的实际情况出发 ,以风险理论和管道风险评价模型为基础 ,讨论了油气 长输管道的风险管理过程 ,并采用事故树的分析方法 ,提出了辨识长输管道所面临的第三方破坏 、 腐蚀 、误操作 、设计和自然灾害五种可能的风险源 ,以及这些风险的控制措施和建议 。