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論文中文名稱:天然氣管線震害災損量化推估與對策 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:The Quantitative Earthquake Loss Estimation and Mitigation Countermeasures for Gas Pipeline [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
畢業學年度:97
出版年度:98
中文姓名:洪泰昌
英文姓名:Tai-Chang Hung
研究生學號:94428523
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2008-07-14
論文頁數:135
指導教授中文名:施邦築
口試委員中文名:張哲豪;葉錦勳
中文關鍵詞:天然氣管線災損分析震害對策
英文關鍵詞:Natural Gas PipelineDamage AnalysisEarthquake Loss Countermeasure
論文中文摘要:天然氣(俗稱瓦斯)管線係現代社會重要維生管線之一,其管理良窳與否,關係供氣安全與供氣穩定。平時管理不善,稍有疏忽,極易肇致漏氣、爆炸、人員傷亡、財物損失。大地震發生時,管線斷裂,瓦斯外洩,造成二次災害。國內瓦斯管網採用之材料包括鋼管、PE管、鑄鐵管與鍍鋅鋼管等,不同之材料其耐震能力亦不同。日本阪神大地震時,大阪瓦斯公司有86萬餘戶突然停氣,曾動員約1萬人,費時約三個月搶修復舊對策總部方才解散,勉強全部恢復供氣,嚴重影響災民生活與災區社會秩序之恢復。
台灣地區地震頻繁,希望藉由國家地震工程研究中心所開發之TELES(Taiwan Earthquakes Loss Estimation System台灣地震損失評估系統)之協助,針對欣欣天然氣公司台北市文山區PE管,與台北縣永和市鑄鐵管等兩種不同瓦斯管線系統,實施震災境況模擬、災損推估分析、耐震能力評估、震災前後不同時期之震害對策等主題探討研究;並參考美國日本等先進國家作法,期能達到防災減災目標,且能提供瓦斯業界及政府相關機構決策參考。
論文英文摘要:Natural gas (a.k.a. Gas) pipeline is one of the most important daily supporting components in modern society. The quality of its operational management is essential to the safety as well as the stability of gas supply. If routine maintenance and management are not performed properly, it’s very easy to cause gas leaking and explosion which further results in human casualties and loss of properties. When earthquake hits, pipeline network broken, gas leaking and fire can cause secondary damage. The materials that are being used in Taiwan’s gas networks are steel, PE, cast iron and galvanized steel and they offer different levels of earthquake resistance. When the Osaka-Kobe earthquake hit Japan, 860,000 households of Osaka Gas Company suddenly lost the gas supply. The company had assembled approximately 10,000 workers and spent 3 months to barely restore the system. The impact of citizen’s daily life and social order in the affected areas were tremendous.
As earthquake happens in Taiwan frequently, we hope that by utilizing TELES (Taiwan Earthquakes Loss Estimation System) developed by National Center for Research on Earthquake Engineering, we can focus on the ShinShin Gas Company’s PE pipe in WenShan District of Taipei city and cast iron pipe in Yungho city of Taipei county to provide these different systems earthquake scenario simulation, earthquake damage simulation, earthquake resistance estimation and studies of strategies on different stages of earthquake disaster. We also consult the related subjects in United States and Japan in order to achieve the goals of disaster prevention and recovery. And lastly to provide constructive advise to the gas industries and government policy making institutions.
論文目次:目 錄

中文摘要 ……i
英文摘要 …..ii
誌謝 ….iv
目錄 …..v
表目錄 ….ix
圖目錄 ….xi
第一章 緒論………………………………….……………..…………………..1
1.1 研究背景 ...…1
1.2 研究目的……………………………….……….……………………..2
1.3 研究方法…………………………………….…………….……….….4
第二章 文獻回顧……………………………..………….……………….…….6
2.1 名詞定義……………………………………………………………...6
2.2 地震與瓦斯管線災損……………………………………………….12
2.2.1 阪神大地震與大阪瓦斯公司震害災損…………………….12
2.2.2 集集大地震與台灣中部地區天然氣公司震害災損…………15
2.2.2.1 集集大地震……………………………………….....15
2.2.2.2 欣林天然氣公司之管線震害災損…………..……...16
2.2.2.3 欣中天然氣公司之管線震害災損……………..…...18
2.2.2.4 欣彰天然氣公司之管線震害災損……………….....19
2.2.2.5 欣雲天然氣公司之管線震害災損……………….....19
2.2.2.6 竹名天然氣公司之管線震害災損…………..……...20
2.2.3 阪神與集集大地震震害災損比較…………………………...22
第三章 天然氣管線震害災損推估分析………………..…..…………………23
3.1 欣欣天然氣公司營業狀況概要…………………..………………...23
3.1.1 營業成長狀況概要……………………………………….….23
3.1.2 永和市與文山區營業狀況分析………..………………….…24
3.1.3 永和市與文山區空間環境比較……………………………...27
3.1.3.1 永和市空間環境概要……………….……..………..27
3.1.3.2 文山區空間環境概要…………….………..………..28
3.1.3.3 永和與文山之比較 ………………………..…….....29
3.2 研究地區天然氣管線系統介紹……………………………………..30
3.3 天然氣管線地震災損率公式分析…………………………………..32
3.4 分析結果…………………………..…………………………………34
3.4.1 地震規模假設………………………………………………..34
3.4.1.1 宜蘭外海事件地震設定資料及PGA分布圖………35
3.4.1.2 新城斷層錯動事件地震設定資料及PGA分布圖…36
3.4.1.3 山腳斷層錯動事件地震設定資料及PGA分布圖….37
3.4.2 瓦斯管線GIS地震災害潛勢分析……………………………38
3.4.2.1 TELES境況模擬災害潛勢分析……………………..40
3.4.2.2 震災災損分布圖……………………………..……...41
3.4.3 永和鑄鐵管與文山PE管線災損推估比較分析…………………44
3.4.4 瓦斯管線震害災損修復成本及時間推估分析…………………57
3.4.4.1各類瓦斯管線每處搶修平均成本及復原時間………...57
3.4.4.2 永和市及文山區災損模擬推估比較……………...60
3.4.5 地震模擬災損分析小結………………………………………65
第四章 天然氣管線地震減災因應對策…………………..…..…………………68
4.1 天然氣管線耐震能力評估………………….………………………71
4.1.1 鑄鐵管(CIP)與延性鑄鐵管(DIP)材質與接頭選擇…….....71
4.1.2 聚乙烯(英文名稱Polyethylene ,簡稱PE)管的使用…………73
4.1.2.1 美國與英國啟用聚乙烯(PE)管之沿革………………...73
4.1.2.2 中華民國瓦斯公司PE管使用狀況…………………..…75
4.1.3欣中公司921大地震PE管與鑄鐵管瓦斯管線災損比較……76
4.1.4 文山區PE管與永和市鑄鐵管災損推估分析……..…………77
4.1.5 其它……………………………………………..……………77
4.2 聚乙烯(Polyethylene ,簡稱PE)管的性質………………………………78
4.2.1 聚乙烯之物理與化學性質概述….……………………..….....79
4.2.2 PE管的優點及缺點…………………………………………...…80
4.2.3 PE管使用於低壓時防止積水影響供氣之防範對策………....81
4.2.4 PE管是否容易遭受白蟻蛀食…………………………………82
4.3 研究提昇高中壓瓦斯鋼管防蝕技術……………………………………83
4.3.1 陰極防蝕原理….…………………...…………………..….....83
4.3.2 犧牲陽極防蝕法….…………………...………………..….....83
4.3.3 外部電源防蝕法….…………………...………………..….....83
4.3.4 檢測防蝕電位….………..……………...………………..….....83
4.3.5 緊密電位防蝕檢測原理….……………...……..………….....84
4.3.6 鋼管的防蝕包覆….……………………...……..………….....85
4.4 檢測汰換老舊管線………………………..…………………………86
4.4.1 後巷管線檢測與汰換….……………………………….….....86
4.4.2 高中壓鋼管防蝕檢測與檢修….……………………….….....86
4.5 建立瓦斯中央監控系統…………………..…………………………87
4.5.1 儲氣槽監控系統….…………………………………….….....87
4.5.2 各地區整壓站監控系統….……………………………….….....88
4.6 建立天然氣供應管網區塊化…………………………………………..89
4.7 裝設微電腦瓦斯表………………………..…………………………89
4.8 建置瓦斯管線GIS資訊管理系統………....………………………..90
4.9 天然氣災害防救緊急應變計劃……….... ...………………………..92
4.9.1 總則….………………………………………………….….....92
4.9.1.1 計畫概述………………………………………...…..92
4.9.1.2 公用氣體與油料管線災害之定義與緊急應變中心成 立時機……….……………..………………………..92
4.9.1.3 公用氣體與油料管線災害之特性及案例…………..93
4.9.1.4 計畫之訂定實施程序……………………...………..93
4.9.1.5 計畫檢討修正期程與時機……………………...…..93
4.9.2 災害預防….…………………………………………….….....93
4.9.3 災害緊急應變….……………………………………….….....94
4.9.4 災後復原重建….…………………………………….…….....95
4.9.5 計畫實施與管制考核….…………………………….…….....95
4.10 建築物耐震能力評估與補強……..….... ...………………………..97
4.11 提高輸儲設備管線維護能力……..….... ...………………………..98
4.11.1 瓦斯管網設備檢查維護….……………………………….....98
4.11.1.1 輸配氣管線的檢查維護…………………….....…..98
4.11.1.2 輸配氣管線的巡查………………………….....…..98
4.11.1.3 輸配氣管線洩漏檢測……………………….....…..99
4.11.1.4 輸配氣管線的記錄………………………….....…..99
4.11.1.5 閥(valve)類的檢查維護………………………....…..99
4.11.2 儲氣槽檢查維護….……………...………………………...100
4.11.3 配氣站與整壓站檢查維護….……………...……………....101
4.11.3.1 機械設備檢查維護………………………….....…101
4.11.3.2 局限空間作業…………….…………………....…102
4.11.3.3 動火許可作業………….. ……………………....…102
第五章 天然氣震災整備對策………………...………..…..………………..103
5.1 規劃設置「防災公園天然氣緊急供氣設備」………………………104
5.1.1 提昇前述設備供應管線耐震等級及定期檢查計畫….………....105
5.1.2 依據公園容納人數及緊急水池等相關設施位置辦理規劃..105
5.1.3 中央及地方各級業務主管機關應主動要求設置並給予適當協 助……………………………………………………………...106
5.2 獨立無線電通訊系統以及災情蒐集技術…………...……………..107
5.2.1 建置PDA等災情搜集通訊設備系統….….….….……….....107
5.2.2 現場災情搜集與傳送管線圖資雙向通訊PDA設備….……107
5.3 緊急應變體系宣導與演練…………...………………………...…..108
5.3.1 建立分區緊急通知召集制度….….….….….…….………....110
5.3.2 職務代理人制度建立與落實….….….….….…….………....111
5.4 緊急發電系統及大樓緊急遮斷等重要設備建置與檢查測試…….113
5.5 建立搶修物料基本庫存量及緊急物料供應開口合約…………...114
5.6 供氣區塊開關閥門等重要設備定期檢查測試演練……………….114
5.7 GIS圖籍等重要電腦資料應有多個備份並分處置放………….…..115
5.8 應建立單一窗口主動提供媒體新聞稿件之制度……………...…..116
第六章 天然氣震災應變復原對策………………….....……..………………..117
6.1 震度超過標準自動成立甲級緊急應變中心…………………...…..118
6.2 應變中心下達停氣範圍指令…………………...…………...……..120
6.2.1 災情蒐集研判…………………………………...…………..120
6.2.2 防止二次災害發生……………………………...…………..120
6.2.3 通報連絡………………………………………...………….120
6.2.4 實地調查………………………………………...………….121
6.2.5 判斷供氣區塊災損情況………………………...…………..122
6.3 緊急動員檢查及設置重災區各防災公園瓦斯爐俱設備……...…..122
6.4 檢討釐定區分緊急搶修先後順序……………………………........123
6.5 專責單位適時提供技術工具支援搶修作業………...……….........130
6.6 經常檢討工安措施與作業進度………………………………........131
6.7 適時提供支援復原作業人員三餐伙食、飲水及解決住宿問題….131
6.8 加強提供新聞媒體稿件……………………………………..……..131
第七章 結論與建議……………………………….....……..………………..132
7.1 結論…………………………………………………………...…….132
7.2 建議…………………………………………………………...…….134
參考文獻……………………………………………………...………………135
論文參考文獻:參考文獻

[1] 日本瓦斯協會,阪神‧淡路大震災及復舊概要,東京,日本瓦斯協會,1995,第2-11頁。
[2] 施邦築,防災管理與安全文化,台北市,國家災害防救科技中心,2008,第16頁。
[3] 施邦築,防災管理與安全文化,台北市,國家災害防救科技中心,2008,第17頁。
[4] 施邦築,防災管理與安全文化,台北市,國家災害防救科技中心,2008,第18-19頁。
[5] 施邦築,「台灣都市維生管線現況、震害及對策」,台南市共同管道系統整體規劃-共同管道系統規劃技術及道路防災研討會論文集(一),台南市,2001/11/10,第10頁。
[6] 洪泰昌,「921大地震瓦斯管線災損之研究」,基隆市共同管道系統整體規劃-GIS與共同管道規劃技術研討會論文集,台北市,2004/2/5,第IV-10頁。
[7] 洪泰昌,「中密度PE管應用於瓦斯管之綜合檢討報告」,第六屆中日韓瓦協圓桌會議論文集,台北市,2001/11/28-29,第188-189頁。
[8] 洪泰昌,「中密度PE管應用於瓦斯管之綜合檢討報告」,第六屆中日韓瓦協圓桌會議論文集,台北市,2001/11/28-29,第192-193頁。
[9] 國立台灣大學綜合災害研究中心,加強台北縣防救災作業能力-期末報告,台北市,內政部消防署,2005,第4-13頁。
[10] 陳怡智,九二一地震對台中市天然氣管線之影響,碩士論文,國立台北科技大學土木與防災研究所,台北,2001。
[11] 葉錦勳、洪李陵、文慶霖(2005),瓦斯系統之耐震損害評估及其應用,國家地震工程研究中心研究報告,NCREE-05-021,2005。
[12] 戴岳志,污水下水道管線耐震對策與耐震設計之研究,碩士論文,國立臺北科技大學土木與防災研究所,台北,2002。
[13] Howard Hwang, M.EERI, Yi-Huei Chiu,Wei-Yao Chen,and Ban-Jwu Shihc,” Analysis of Damage to Steel Gas Pipelines Caused by Ground Shaking Effects during the Chi-Chi, Taiwan, Earthquake”, Earthquake Engineering Research Institute,Earthquake Spectra, Volume 20, No. 4, pages 1095–1110, November 2004.
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