水体中天然气管道泄漏扩散规律及后果分析

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1、图书分类号：学校代码：论论文题百水体中天然气管道泄漏扩散规律及后果分析研究生姓名窦梓元导师姓名张鹏（教授）学科专业供热、供燃气、通风及空调工程研究方向燃气管道系统的安全评价研究二一五年六月西南石油大学研究生学位论文知识产权声明书及学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西南石油大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本

2、学位论文。同时，本人保证，毕业后结合学位论文研宄课题再撰写的文章一律注明作者单位为西南石油大学。本学位论文属于、保密（），在年解密后适用本授权书。、不保密（请在以上相应括号内打‘十学位论文作者签名：—指导教师签名：银年合月曰年月曰西南石油大学研究生学位论文独创性声明本人声明：所呈交的研宄生学位论文是本人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宂成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含其他人为获得西南石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何

3、贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：年月丨丨日摘要近年来，随着人们环保意识的增加，国、内外已经将天然气作为除石油、煤之外的第三大能源，管道作为天然气输送的重要手段也在随之飞速发展，在国民经济建设当中，管道工业正处在举足轻重的地位。在建设过程中，管道不可避免的要遇到水体环境，近年来，随着我国重大国际项目的推进，管道水下穿越工程越来越多，泄漏事故也屡有发生，因此对管道的泄漏扩散研宄就显得尤为必要。然而目前已有的研宄多为大气介质条件下的成果，例如架空或者埋地管道。随着近几年人们对水体管道开始重视，水体中的管道研究逐步出现，但对

4、象也多为输油管道，少数的输气管道研宄也仅限于定性分析，或者单一的研究因素，分析不够全面。因此，本文对水体中天然气管道泄漏扩散问题进行分析研究，可以为管道的检漏行为和安全运营提供一定的理论依据，同时研究水体中管道的泄漏后果，对水体管道事故的预防和控制具有重要意义。本文首先分析了水体中天然气管道的泄漏特点，提出了水体管道相比陆上管道最大的特点是环境压力不同，并且建立了天然气管道水下泄漏扩散的基本方程以及数学模型，研究了天然气管道稳态泄漏和动态泄漏的气体速率计算公式。并借助计算流体力学仿真软件，通过流体体积函数模型，采用压力速度耦合的压力隐式分裂算子

5、算法对水下天然气管道泄漏过程进行数值模拟研究，分别得到了不同破损口径、不同水流速度和管道内压影响下的气体泄漏扩散规律。通过定量分析得出，在水流速度一定时，随着泄漏孔径的增大，泄漏速率增加，泄漏量变大，气体浮至水面的范围增加；当泄漏孔径相同时，气体浮至水面的时间随水速的增大而增加；增加管道的内压，可以削弱水流对气相的影响，气体泄漏至水平面时间变短。通过无量纲分析，得到关于泄漏气体浮至水面所需的时间和气体水平运移距离的关系表达式，并通过对比第三方实验数据，验证了该拟合公式的合理性和适用性，该分析可以对管道失效后的应急措施提供技术支撑。此外，本文通过

6、引入三角模糊数，对水体管道失效后造成的喷射火火灾、蒸气云爆炸以及水域和大气污染等池漏后果事件进行严重程度等级判断，得出各个后果事件的失效概率以及后果严重程度，并基于模糊规则库原则得出各后果事件的风险指数，并通过解模糊化定量计算得到水体管道发生泄漏后，造成的蒸气云爆炸事件的后果最为严重。同时，本文还分析了水下管道失效造成的喷射火火灾和蒸气云爆炸事故的后果模型，并通过计算给出了不同管道失效模式、不同风速影响下泄漏气体扩散至水面上方的浓度图，并通过绘制相应曲线，直观给出了喷射火火灾和蒸气云爆炸事故的不同程度的伤害半径，为事故后安全距离的确定提供参考指

7、导，对水体中天然气管道泄漏事故的定量环境风险分析具有重要现实意义。关键词水体中管道；天然气泄漏扩散；模糊综合评价；火灾；爆炸AbstractInrecentyears,withtheincreaseofthepeople'senvironmentalawareness，，，，appliedtoleakageconsequenceeventsincludingJetfire，，，目录绪论研宄背景研宄的目的与意义本领域研究现状管道泄漏扩散在水体中的研究现状天然气管道泄漏后果研究现状研究现状不足研究方法与主要内容！研究的关键问题和可行性分析关键问题可

8、行性分析创新点和技术路线创新点技术路线：第章天然气管道水下泄漏模型研究天然气管道水下泄漏扩散模型概述天然气管道水下泄漏扩散基本方程质量守恒方程动量守恒