确定高陡边坡输油管道溢油扩散范围的方法及计算系统技术方案

本发明专利技术提供了一种确定高陡边坡输油管道溢油扩散范围的方法及计算系统，所述确定高陡边坡输油管道溢油扩散范围的方法包括步骤：确定输油管道目标管段所处区域的基本数据，计算目标管段发生溢油扩散后油品在竖直方向的渗流距离、以及油品沿山地表面的溢油面积和溢油距离，其中，所述沿油品沿山地表面的溢油面积和溢油距离通过ZM模型计算；根据油品的渗流距离、溢油面积和溢油距离确定目标管段溢油扩散的管控范围。所述高陡边坡输油管道溢油扩散范围计算系统能够实现所述确定高陡边坡输油管道溢油扩散范围的方法。本发明专利技术具有计算准确度高、现场使用方便、能够针对整条输油管线上不同类型的高后果管段土壤的变化情形计划制定出管理决策等优点。出管理决策等优点。出管理决策等优点。

【技术实现步骤摘要】
确定高陡边坡输油管道溢油扩散范围的方法及计算系统


[0001]本专利技术涉及输油管道防护
，具体地，涉及一种确定高陡边坡输油管道溢油扩散范围的方法及计算系统。

技术介绍

[0002]近几年来，我国许多油气管道相继投产，数量呈飞速增长趋势，其安全运行对国民生活和经济的发展都有着举足轻重作用。然而，不难发现，西南管道公司所辖的中缅油气管道是保障社会经济平稳运行的“大动脉”。中缅油气管道翻越横断山脉、云贵高原，跨越澜沧江、怒江等国际河流，经过多处四级地区，在雨季来临时极易发生滑坡或崩塌等地质灾害从而导致管道破坏，安全、环保风险极大，运行、维抢修难度世界罕见。此外，中缅管道还面临着以下问题：(1)地方经济发展和管道保护矛盾突出；(2)对管道复杂受力缺乏有效检测手段；(3)排查方式难以满足焊缝质量管控要求，这些社会、技术问题和中缅管道特殊的地质、水文条件严重威胁着中缅管道的安全运行；(4)地形起伏大：大落差管段较多，油品泄漏距离远，影响范围大。
[0003]公开号为“CN110070243A”、名称为“输油管道高后果区识别评价系统及方法”，公开了利用影像处理模块中得到的影像识别数据中提取出与管道高后果区相关的后果要素信息数据，根据预先设定的输油管道高后果区识别评价准则，对识别出的所述高后果区的后果严重程度进行分级评价，可提高识别质量和效率。公开号为“CN107862156A”、名称为“一种基于风险的陆上输油管道目标可靠度确定方法”公开了通过合理的基于风险的方法建立了陆上输油管道目标可靠度，实现了基于可靠性的方法对新建输油管道的设计、施工方案进行优化，保持管道全生命周期内的风险水平一致。公开号为“CN103994334B”、名称为“基于KPCA
‑
RBF曲线拟合的输油管道泄漏流量估计装置及方法”公开了利用KPCA核主元分析，对输油管道存在非线性关系的数据进行有效降维，大大减少主元变量个数，减少了开发周期和技术风险，并且更适用于实时数据处理，系统功能划分明确，大大提高系统整体性能指标。
[0004]综上所述，现有技术中还没有针对高陡边坡输油管道溢油范围的计算方法，同时也没有基于溢油范围计算的管道管控方法，通过建立一种针对高陡边坡输油管道高后果区溢油影响范围计算方法，可以有效的对管道溢油进行拦截和抢险，减少管道溢油对对环境中水域、土壤和植被的污染，提高输油管道的管控效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本专利技术的目的之一在于提供一种计算准确度高、现场使用方便、能对整条管线的不同类型的高后果管段土壤的变化情形计划制定出管理决策的确定高陡边坡输油管道溢油扩散范围的方法。又如，本专利技术的另一目的在于提供一种建立了针对高陡边坡输油管道高后果区影响范围计算方法，使得溢油扩散范围具体化的高陡边坡输油管道溢油扩散范围计算系统。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种确定高陡边坡输油管道溢油扩散范围的方法，所述方法包括步骤：
[0007]确定输油管道目标管段所处区域的基本数据，计算目标管段发生溢油扩散后油品在竖直方向的渗流距离、以及油品沿山地表面的溢油面积和溢油距离，其中，
[0008]所述沿油品沿山地表面的溢油面积和溢油距离通过式1和2计算，
[0009]式1为：
[0010][0011]其中，r为液池半径，m；t为溢油时间，s；g为重力加速度，m/s2；Δ为液面以上部分的油膜厚度所占的比例，无因次为山地坡度，
°
；为扩散的扇形面积的角度，
°
；Φ为形状因子，与前沿油膜厚度h
f
和油膜平均厚度h的比值有关，无因次；C
F
为摩擦阻力，m/s2；
[0012]式2为：
[0013][0014]其中，V
p
为液池中油品体积，m3；t为溢油时间，s；Q
in,m
为油品的质量泄漏速率，kg/s；ρ
L
为液池中油品的密度，kg/m3；根据油品的渗流距离、溢油面积和溢油距离确定目标管段溢油扩散的管控范围。
[0015]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述方法还可包括运用模拟软件目标管段进行非结构化网格划分模拟验证，模拟目标管道的溢油面积，与计算的溢油面积进行对比，校正计算模型。
[0016]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述液池中油品的体积可通过式3计算，
[0017]式3为：
[0018][0019]其中，V
p
为液池中的油品体积，m3；A
p
为液池面积，m2；为扩散的扇形面积的角度，
°
；h为液池中油品的高度，m；r为液池半径，m。
[0020]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述油品在竖直方向的渗流距离可通过式4计算，
[0021]式4为：
[0022][0023]其中，θ为土壤体积含油率，％；H为渗透系数，mm；t为渗透时间，s；α为流向与垂直方向夹角，rad；K
f
为非饱和渗透系数，mm/s；S0为油品渗入土壤的深度。
[0024]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述式4可通过以下步骤得到：
[0025]对不同类型土壤进行溢油渗透实验，记录油品在不同类型土壤中的渗透深度和时间，将渗透系数、渗透时间和渗透深度进行拟合得到式4。
[0026]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述目标管段可包括输油管道上不同类型高后果区域管道。
[0027]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述方法还可包括确定油膜停止蔓延的步骤：
[0028]当液池前沿位置处的油膜厚度小于油膜的临界厚度时，判定油品停止蔓延；
[0029]所述油膜的临界厚度通过式5或6计算，
[0030]式5为：
[0031][0032]式6为：
[0033][0034]其中，σ为液体燃料的表面张力，N/m；V
L
为液体燃料的运动粘性系数，m2/s；h
σ,f
为重力
‑
表面张力平衡计算的油膜厚度，mm；h
c,f
为重力
‑
粘性力平衡计算的油膜厚度，mm。
[0035]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述基本数据可包括管道坡度、油品的粘度、土壤类型、溢油时间和油品密度中至少一种，其中，
[0036]所述土壤类型可包括岩石、黏土、中砂和砂砾石中至少一种。
[0037]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述方法还可包括步骤：
[0038]将模拟扩散面积和计算扩散面积进行对比，得到修正后的扩散面积计算公式，其中，
[0039]针对岩石、黏土居多土壤通过式7计算，
[0040]式7为：
[0041][0042]针对中砂、砂砾石居多土壤通过式8计算，
[0043]式8为：
[0044][0045]本专利技术还提供了一种高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定高陡边坡输油管道溢油扩散范围的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：确定输油管道目标管段所处区域的基本数据，计算目标管段发生溢油扩散后油品在竖直方向的渗流距离、以及油品沿山地表面的溢油面积和溢油距离，其中，所述沿油品沿山地表面的溢油面积和溢油距离通过式1和2计算，式1为：其中，r为液池半径，m；t为溢油时间，s；g为重力加速度，m/s2；Δ为液面以上部分的油膜厚度所占的比例，无因次为山地坡度，
°
；为扩散的扇形面积的角度，
°
；Φ为形状因子，与前沿油膜厚度h
f
和油膜平均厚度h的比值有关，无因次；C
F
为摩擦阻力，m/s2；式2为：其中，V
p
为液池中油品体积，m3；t为溢油时间，s；Q
in,m
为油品的质量泄漏速率，kg/s；ρ
L
为液池中油品的密度，kg/m3；根据油品的渗流距离、溢油面积和溢油距离确定目标管段溢油扩散的管控范围。2.根据权利要求1所述的确定高陡边坡输油管道溢油扩散范围的方法，其特征在于，所述方法还包括运用模拟软件目标管段进行非结构化网格划分模拟验证，模拟目标管道的溢油面积，与计算的溢油面积进行对比，校正计算模型。3.根据权利要求1所述的确定高陡边坡输油管道溢油扩散范围的方法，其特征在于，所述液池中油品的体积通过式3计算，式3为：其中，V
p
为液池中的油品体积，m3；A
p
为液池面积，m2；为扩散的扇形面积的角度，
°
；h为液池中油品的高度，m；r为液池半径，m。4.根据权利要求1所述的确定高陡边坡输油管道溢油扩散范围的方法，其特征在于，所述油品在竖直方向的渗流距离通过式4计算，式4为：其中，θ为土壤体积含油率，％；H为渗透系数，mm；t为渗透时间，s；α为流向与垂直方向夹角，rad；...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴东容，王彬彬，朱建平，鲁青龙，王明波，陈利琼，谢跃辉，杨川，陈晶，轩恒，刘宇婷，刘雪光，李洪涛，张海磊，史良平，郑猛，
申请(专利权)人：国家管网集团西南管道有限责任公司，
类型：发明
国别省市：