高寒冻土区原油管道因冻胀融沉、热融滑坡、冻土退化等系列问题，建设与运营面临严峻的技术挑战。美国、加拿大及俄罗斯在多年冻土区建设了多条油气管道，通过实施冻土融沉监测、管道位移监测及内检测准确掌握管道运行状况，通过管沟分层回填控制施工质量，应用飞机巡线进行线路管理，同时研制适用于冻土区管道的开挖机、破冰工具、履带型机车等专用维抢修装备，并高度重视管道伴行路维护。国外较具代表性的高寒冻土区管道是阿拉斯加原油管道，其规划设计与施工历时9年，形成了高寒冻土区管道系列技术。中国较具代表性的高寒冻土区管道是中俄原油管道（漠河—大庆双线原油管道），通过该管道的建设与运营，中国也形成了独具特色的高寒冻土区管道系列技术与工程经验。

中俄原油管道途经多年冻土区、岛状及零星不连续多年冻土区、沼泽湿地等，多年冻土区与融区过渡频繁，且土壤差异性明显，存在冻胀丘、冰椎等不良冻土，致使管道敷设条件复杂，运行与维护难度较大。同时，该管道采用双线近距离并行敷设且交叉频繁，双线正温运行加剧了冻土退化，增加了冻土灾害以及褶皱、屈曲、上拱、开裂等管道事故的发生概率。

基于多年科研成果积累与运营管理实践，陈朋超教授^[1]在《Journal of Pipeline Science and Engineering》期刊上发表了《 Development of safe operation technology of crude oil pipeline in permafrost regions》（高寒冻土区原油管道安全运行技术发展）一文，提出中俄原油管道建设与运行困难主要集中在：①不稳定冻土与正温管道耦合作用机理复杂，尚未明晰。中俄原油管道沿线冻土温度高、不连续、含冰量大，且全线埋地敷设、管径大、双线并行、运行温度高，相比其他冻土地区管道工程具有明显特殊性。②管道工程建设及运行打破多年冻土环境平衡，加剧冻土与管道的不稳定性。管道施工打破管道附近原有表层地下水循环路径，容易造成冻土区水热平衡失调，但多年冻土水环境与热环境稳定设计与控制技术缺乏。③冻土区风险评价、管道稳定性连续检测及灾害监测预警缺乏技术支持。在全球气候变暖的影响下，中国东北地区多年冻土加速退化，导致中俄原油管道自投产运行以来，输油温度持续升高，沿线冻土融沉及管道失稳风险增大。然而，管道稳定性连续检测、多年冻土区管道系统风险防控技术尚不成熟，因而管道安全风险控制难度较大。

针对上述问题，陈朋超教授团队以“保护冻土、控制融沉、稳定管道”为原则，对多年冻土区管道工程的全生命周期重要问题开展技术攻关，在支持冻土区管道安全运行方面取得重要成果：①构建多年冻土区埋地管道工程“气候-环境-冻土-管道”协调共生的理论技术体系。建立了以GIS系统为底层架构的气温、地表温度、等效纬度冻土预报模型与考虑相变的非稳态热传导耦合预测预报模型，实现了未来几十年冻土区工程地质条件变化的有效预测；引入冰水相变理论，开发适用于双管敷设埋地管道的土壤温度场模拟算法，揭示了不稳定冻土环境及并行敷设管道正温输送条件下冻土周期性与累积性变化规律；基于应力准则与应变准则，模拟计算管道融沉量，确定了管道底部悬空极限状态下相关参数，发现不稳定冻土区埋地管道强融大变形灾害机理。②基于冻土-管道水热力三场耦合作用理论，提出稳定环境设计及主动控制技术。针对水环境稳定、热环境稳定、管道应力稳定，分别提出疏水截水共治、导散隔阻、管道应力-应变机器学习预测算法等新方法。③设计了冻土区与管道全域监测技术体系。提出管道冻土灾害风险评价方法，为全球冻土区管道地质灾害半定量风险评价提供了技术依据；研制出高精度激光惯性导航内检测装备，可对管道本体状态进行有效检测；建立“五位一体”监测预警系统，开发了多维数据融合算法及预警准则，实现多年冻土与管道状态的全方位感知与分析。

陈朋超教授指出，中俄原油管道自投产以来已在冻土区稳定运行10余年，管道的安全状态可能存在漏洞，亟需开展全面的“健康”检测与评价。此外，管道输油温度持续升高及管道沿线冻土环境变化改变模型的输入条件与边界条件，需要根据工程实际对现有管道安全状态评价方法及预测模型进行验证与优化。未来，需持续关注管道冻土灾害防控措施及工程技术手段的发展，不断提高管道冻土灾害风险防控能力。