洪水冲击下化工园区储罐失效概率及风险研究

摘要

近年来发生了多起由洪水引发的化工事故，这些事故首先会造成生产设备和储运装置的破坏，其次会引发危险物质泄漏进而造成严重的灾难。化学工业在国民经济中占有十分重要的战略地位，在洪水灾害作用下，化工园区立式、卧式储罐发生事故将会严重影响整个化工生产过程，进而对国民经济和人民生命财产造成严重影响。因此，研究洪水冲击下储罐的失效概率和风险问题对化工园区安全、国民经济和人民生命财产具有重要意义。 第二章、第三章基于受力分析，建立了不同洪水冲击角度下立式、卧式储罐的力学失效模型。其中，立式储罐得到了基于罐壁弹性失稳倒塌的力学失效模型，卧式储罐得到了基于鞍座螺栓失效的力学失效模型。卧式储罐基于正向冲击模型建立了不同洪水冲击角度下卧式储罐鞍座螺栓受力分析模型，并定义了不同洪水冲击角度下的卧式储罐易损系数，然后将其他冲击角度下的易损系数与正向冲击易损系数作比较，得到了不同洪水冲击角度下冲击效果的衰减变化规律。研究结果表明：洪水以一定角度侧向冲击卧式储罐时，储罐尺寸越大，洪水冲击作用力越接近正向角度冲击下的情形，储罐越容易失效；对同一型号储罐，装量水平越大，储罐受到的冲击作用力越小，储罐越安全。 第四章、第五章分别基于应力-强度干涉理论、Copula 函数理论同时对相同型号的立式、卧式储罐可靠性进行了分析，并将两种理论计算的结果作比较。研究表明：卧式储罐失效概率与储罐的尺寸有明显的正相关关系，即储罐尺寸越大，在相同的洪水冲击情景下卧式储罐越容易失效，立式储罐的规律正好相反。基于传统应力-强度干涉模型计算的立式、卧式储罐失效概率均要大于基于Copula函数计算的立式、卧式储罐失效概率。 第六章基于第四章和第五章得到的立式、卧式储罐失效概率，对洪水灾害作用下全国部分省份化工园区储罐风险进行分析排序，初步得到了部分省份的化工园区储罐风险分布图，为化工园区储罐防洪、抗洪提供科学依据，旨在提高化工园区灾害事件的风险防范决策能力。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目的

1.4 研究内容及技术路线

第2章 洪水作用下立式储罐失效分析

2.1 研究对象

2.2 洪水作用下立式储罐受力分析

2.3 洪水不同角度冲击下储罐失效分析

2.4 本章小结

第3章 洪水作用下卧式储罐失效分析

3.1 研究对象

3.2 洪水作用下卧式储罐地脚螺栓受力分析

3.3 洪水不同角度冲击下卧式储罐失效规律分析

3.4 本章小结

第4章 基于应力-强度干涉理论的洪水作用下储罐失效影响规律

4.1 立式储罐的失效概率

4.2 卧式储罐的失效概率

4.3 本章小结

第5章 基于Copula函数的储罐失效影响规律分析

5.1 立式储罐失效概率分析

5.2 卧式储罐的失效概率

5.3 两种储罐失效概率计算结果对比分析

5.4 本章小结

第6章 洪水灾害作用下化工园区储罐失效风险评估

6.1 化工园区聚集程度

6.2 洪水发生频率

6.3 一定区域内化工园区洪水作用下储罐失效评估

6.4 本章小结

结论

参考文献

附录A Copula函数计算程序

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢