埋地成品油管道泄漏扩散规律研究

摘要

在日常的生产生活中，埋地管道被广泛应用于输送饮用水、污水、油品、天然气等重要的物资，所以它也被称为地下生命线。目前，管道运输已成为石油类产品及天然气最主要的输送方式。埋地成品油管道作为远距离输送成品油的主要方式之一，承担着连接石油化工中心与石化产品主要消费地的重任。随着石化产业的发展，埋地成品油管道的里程和规模不断扩大，因此事故的风险也在不断增加。埋地成品油管道具有高压力、大输送量、大管径等特点，埋地成品油管道一旦发生泄漏事故，不但会造成巨大的经济损失，还会对当地的水源、土壤、公众安全及环境造成长期的负面影响。由此可见，研究埋地成品油管道泄漏扩散运移规律对于制定出恰当的应急抢险方案，减少因事故造成的损失具有重要意义。
　　本文研究对象是我国“兰成渝成品油管道”工程主线，基于光学成像技术搭建埋地成品油管道泄漏模拟实验平台，以0＃柴油为输送介质开展实验研究。本文主要选取泄漏口位置、孔径及输油压力为实验变量，详细研究泄漏油品在土壤中的渗流特征和运移规律。
　　通过实验研究获得，管道泄漏量及泄漏强度随着输油压力和泄漏孔面积的不断增大而逐步增加，在输油压力较小时，泄漏孔位置对管道泄漏量及泄漏强度有影响，但随着输油压力的逐步增加，泄漏孔位置对泄漏量及泄漏强度的影响逐渐减小。同时根据伯努利方程推导得出埋地成品油管道泄漏强度模型，将实验参数代入模型，比对模型计算值与实验数据，结果表明计算结果与实验数据吻合良好，验证埋地成品油管道泄漏强度模型的正确性，可用于指导埋地成品油管道泄漏事故的定量风险评价及处理。
　　通过实验研究获得，埋地成品油管道发生泄漏之后，油品在管道内压力作用下以高压射流形式进入地下土壤环境，形成油池，同时以油池为污染源向四周连续入渗，泄漏油品在土壤中横向和纵向向下的入渗速率随着入渗过程的继续而逐步减小，最终趋于稳定，实验中土体内气相压力变化不大，不同位置液相压力随着泄漏油品的连续入渗而呈先增大后稳定的规律。基于实验结果提出泄漏油品油流锋面预测模型，模型计算结果与实验数据吻合度较高，该模型可应用于埋地成品油管道泄漏事故的应急抢险。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 问题的提出

1．2 国内外研究进展

1．2．1 国外研究进展

1．2．2 国内研究进展

1．2．3 国内外研究存在的问题

1．3 研究难点

1．4 研究内容

2 埋地成品油管道泄漏过程及处理

2．1 成品油简介

2．1．1 成品油的定义

2．1．2 成品油特性

2．2 泄漏发现

2．3 管道堵漏

2．3．1 管道带压堵漏技术特点

2．3．2 管道带压堵漏技术分类

2．3．3 管道带压粘补堵漏技术

2．4 泄漏油品地下入渗过程

2．4．1 基本概念

2．4．2 宏观机理

2．4．3 微观机理

2．4．4 泄漏油品地下存在形态

2．5 污染处理

2．5．1 现场处理

2．5．2 后处理

2．6 本章小结

3 埋地成品油管道泄漏扩散模拟实验设计

3．1 实验设计思路

3．1．1 选择实验研究的原因

3．1．2 实验目的

3．1．3 实验参数及其测量设备的选择

3．2 实验装置与工作原理

3．2．1 实验装置介绍

3．2．2 实验装置工作原理

3．3 实验方案设计

3．3．1 埋地成品油管道泄漏量测定实验

3．3．2 埋地成品油管道泄漏扩散实验

3．4 本章小结

4 埋地成品油管道泄漏量及泄漏强度分析

4．1 埋地成品油管道泄漏量及泄漏强度模型

4．1．1 泄漏量及泄漏强度简介

4．1．2 伯努利方程

4．1．3 管道内油品流动状态

4．1．4 模型建立

4．2 埋地成品油管道泄漏量测定实验结果分析

4．2．1 泄漏孔位置对泄漏量及泄漏强度的影响

4．2．2 输油压力对泄漏量及泄漏强度的影响

4．2．3 漏失面积比对泄漏量及泄漏强度的影响

4．3 埋地成品油管道泄漏量及泄漏强度模型验证

4．4 本章小结

5 泄漏油品扩散规律研究

5．1 埋地成品油管道泄漏扩散过程分析

5．2 埋地成品油管道泄漏扩散实验结果分析

5．3 泄漏扩散预测模型及验证

5．3．1 达西定律

5．3．2 模型设定

5．3．3 管道下部发生泄漏预测模型

5．3．4 管道上部发生泄漏预测模型

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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