专利名称：陆上管道油品泄漏对水体影响的判别方法
技术领域：
本发明是一种陆上管道油品泄漏对水体影响的判别方法，涉及其它类不包括的测量、污水的处理和管道系统技术领域。
背景技术：
主要对目前的量化风险评价技术(QRA)和基于数字高程模型的水文评价技术，与本发明进行比较。I、量化风险评价技术(QRA)QRA基于大量的数据，辨识各种可能的危险源，在此基础上，通过分析对比相似设备设施的历史失效事故数据，分析事故发生的可能性，并模拟事故发生的后果，最终形成风 险评估的结果。QRA作为一种纯量化的评价方法，其评价的结果均为数值，同时，该方法在评价过程中受人的主观影响较小，评价结果更为客观，其结果为数值、带有量纲，有明显的实际意义，便于判断风险的可接受性。在进行QRA评价过程中，有几项关键步骤辨识各种设备设施是否存在危险；需要准备相应的比对数据，判断同类设备的历史失效频率，以分析失效可能性；失效后果的分析，即进行各种情景分析，以模拟失效后果。目前，QRA技术主要应用于针对站场设备的量化风险评价。针对陆上管道泄漏，QRA在使用过程中存在以下问题(I)QRA技术作为针对站场设备设施的量化风险评价方法，不能解决针对陆上长输管道的泄漏路径及泄漏影响范围的识别与评价，尤其是对河流、海洋等水体的影响性评价；(2)QRA技术未充分考虑地形、地势的因素，仅考虑了一维空间的计算，且评价结果采用传统图表进行表达，不能很好的展示评价结果的空间分布情况；(3) QRA技术属于一种精细化的风险评价，其研究尺度较小、数据量大、判别过程复杂，不适用于大尺度、大范围的长距离陆上管道多个场景的判别、评价。2、基于数字高程模型的水文评价技术数字高程模型(Digital Elevation Model，简称DEM)，是地表高程属性信息的数字表达，是带有空间坐标信息和高程信息的数值描述，它通过建立空间格网，将地表高程存储与特定的栅格单元内，以模拟现实地表的起伏特征状况。DEM采用有序的数值阵列表示地表高程，是投影平面上格网点平面坐标U，y)及高程(z)的数据集合。DEM主要有三种类型规则格网模型(GRID)，等高线模型和不规则三角网模型(TIN)。基于DEM的水文评价技术，可再现水流的流动过程，判别地表水系以何种方式流经特定区域，包括水流方向、汇流累积量、水流长度、河流网络(包括河流网络的分级等)以及流域等。该技术在城市与区域规划、林业、农业、交通等领域有着广泛的应用，可以用于与地表水流相关的各种分析，如洪水水位及淹没范围、预测地貌变化对某个区域造成的影响
坐寸ο
针对陆上管道泄漏，基于DEM的水文评价技术在使用过程中存在以下问题(I)基于DEM的水文评价技术是针对地表水系流动过程的模拟分析，没有考虑管道专业背景，不能直接用于陆上管道油品泄漏进行识别与评价；(2)基于DEM的水文评价技术，虽可以再现水流的流动情况，但对于判别油品泄漏范围时存在一定的局限；主要是因为水文评价仅考虑研究区域周边地势落差最大的位置，将其作为水体流动的下一个方向，其结果往往呈线状分布，不符合实际油品泄漏情况；(3)由于空间尺度较大，基于DEM的水文评价技术在分析过程中为了保证提取水系水流的连通，常需要剔除洼地，以保证水流流向的连贯性；相对于水文评价的研究尺度，油品泄漏范围较小，在判别油品在地表扩散的过程中，不仅需要考 虑油品在地面的流动，还需要考虑油品在洼地的汇集，故洼地需要保留。
发明内容
本发明的目的是发明一种能够确定泄漏路径、识别可能受到影响的水源地并能识别危险管段的陆上管道油品泄漏对水体影响的判别方法。本判别方法依次为I.泄漏模拟数据准备；2.泄漏位置准备与泄漏量计算；3.泄漏漫流评价；4.泄漏汇流评价；5.水文数据准备；6.流域影响性判别；7.危险管段判别；8.结束。其中I.泄漏模拟数据准备判断用于计算泄漏模拟数据是否完整，数据内容主要有地面高程数据、地表植被、建筑物分布、管道本体参数；2.泄漏位置准备与泄漏量计算根据泄漏模拟数据，进行多个泄漏场景的设置，主要内容包括泄漏位置的选择、泄漏量的计算；(I)泄漏位置选择，即根据选定管道，沿管道均匀布置泄漏模拟点，或根据管道周边的地形、地貌、水文分布情况随机布点；(2)泄漏量计算，即根据制定的泄漏模拟点，结合上下游截断阀距离、管道高程、输送压力、泄漏孔径尺寸、时间等参数，计算泄漏量；计算公式参照经验泄漏模型，如下所示①Vr = min {V0+ y 山/ P , V0+ Y 山/ P }当 dhole > O. 005m 时，或Vk = Y Et2/ P当 dhQle ( O. 005m 时；其中，VR为泄漏量，单位m3 ；VO为两个截断阀之间的油量，单位m3 ；
Y O为油品流动速度，单位kg/s ；y R为油品泄漏速度,单位kg/s ；tl为管道发生泄漏到关闭截断阀的时间，单位s ；t2为管道发生泄漏到停止泄漏的时间，单位s ；P为油品密度，单位kg/m3。
权利要求
1.一种陆上管道油品泄漏对水体影响的判别方法，其特征是它依次为 1)泄漏模拟数据准备； 2)泄漏位置准备与泄漏量计算； 3)泄漏漫流评价； 4)泄漏汇流评价； 5)水文数据准备； 6)流域影响性判别； 7)危险管段判别； 8)结束。
2.根据权利要求I所述的陆上管道油品泄漏对水体影响的判别方法，其特征是所述泄漏模拟数据准备包括判断用于计算泄漏模拟数据是否完整，数据内容有地面高程数据、地表植被、建筑物分布、管道本体参数。
3.根据权利要求I所述的陆上管道油品泄漏对水体影响的判别方法，其特征是所述泄漏位置准备与泄漏量计算是根据泄漏模拟数据，进行多个泄漏场景的设置，包括泄漏位置的选择、泄漏量的计算； 所述泄漏位置选择，即根据选定管道，沿管道均匀布置泄漏模拟点，或根据管道周边的地形、地貌、水文分布情况随机布点； 所述泄漏量计算，即根据制定的泄漏模拟点，结合上下游截断阀距离、管道高程、输送压力、泄漏孔径尺寸、时间等参数，计算泄漏量； 计算公式参照经验泄漏模型，如下所示 Ve = min {V0+ y 山/ P , V0+ y ^1/ P }当 dhole > O. 005m 时， 或 Vk = Y Et2/ P当 dhaLe ( O. 005m 时； 其中，VR为泄漏量，单位m3 ; VO为两个截断阀之间的油量，单位m3 ； YO为油品流动速度，单位kg/s ； YR为油品泄漏速度，单位kg/s ； tl为管道发生泄漏到关闭截断阀的时间，单位s ； t2为管道发生泄漏到停止泄漏的时间，单位s ； P为油品密度，单位kg/m3。
4.根据权利要求3所述的陆上管道油品泄漏对水体影响的判别方法，其特征是所述液体泄漏系数Cd取值为当裂口大于IOOmm时，裂口形状为圆形或多边形，其值为O. 65，裂口形状为三角形其值为O. 60，裂口形状为其值为O. 55 ;当裂口小于或等于IOOmm时，裂口形状为圆形或多边形，其值为O. 50，裂口形状为三角形其值为O. 45，裂口形状为其值为O. 40。
5.根据权利要求I所述的陆上管道油品泄漏对水体影响的判别方法，其特征是所述泄漏漫流评价为依据地形、地势、地表植被、泄漏量的数据，模拟泄漏油品在地面的扩散过程，计算泄漏范围； 以初始泄漏位置为起点，参照泄漏量、临近地形、坡度、地表植被、建筑物密度判别油品的漫流方向；该判别过程以DEM为基础，考虑研究区域周边所有方向的地势落差情况，识别所有地势低于评价区域的低点，并依据这些地势低点的落差比率，判别泄漏油品的流向和流量； 该判别过程，通过识别初始位置周边的地势低点，经过循环迭代的方式，依次找出漫流的边界点，具体过程如下所示 该判别以数字高程模型DEM为基础，其中每个方格内的数值代表地面高程； ①初始位置选择； ②第一次漫流过程依据初始位置周边的地势落差，选择该位置周边的地势低点作为漫流影响的像元； ③第二次漫流过程依据第一次漫流过程的结果，选择边界点为第二次漫流的起始位置，选择周边的地势低点作为漫流影响的像元； ④按照此种方式，依次寻找漫流边界点，得最终分析结果； 本方法将评价区域周边所有地势低点纳入分析范围之内，充分考虑周边所有方向的落差，其结果呈面状分布，能够很好的再现泄漏油品在地面的漫流分布状况。
6.根据权利要求I所述的陆上管道油品泄漏对水体影响的判别方法，其特征是所述泄漏汇流评价是以漫流评价结果为基础，计算泄漏油品在各个地势低洼地的汇集情况；该判别过程以DEM为基础，识别评价区域范围内的洼地，依据漫流的结果，计算漫流范围内各个洼地汇集情况；当单个洼地的汇集量超出洼地的容积后，油品外溢并再一次进行漫流评价，直至各个洼地的汇集油品停止外溢； 该判别过程，通过分析初始位置周边的地势高点，经过循环迭代的方式，依次找出汇流的边界点，具体过程如下所示 该判别示例以数字高程模型为基础，其中每个方格内的数值代表地面高程； ①初始位置选择； ②第一次汇流过程依据初始位置周边的地势落差，选择该位置周边的地势高点作为汇集的像元； ③第二次汇流过程依据第一次汇集过程的结果，选择边界点为第二次汇流的起始位置，选择周边的地势高点作为漫流影响的像元； ④按照此种方式，依次寻找汇流点，得最终分析结果； 本方法利用DEM，判别区域内油品可能汇集的洼地，并计算各个洼地汇集泄漏油品的上限值，以此为依据判断是否再次进入漫流评价过程； 根据泄漏油品漫流、汇流评价的结果，确定油品的泄漏范围。
7.根据权利要求I所述的陆上管道油品泄漏对水体影响的判别方法，其特征是所述水文数据准备是判断水文数据是否完整，水文数据准备包括水流走向、水流流量、水系分布等数据的准备。
8.根据权利要求I所述的陆上管道油品泄漏对水体影响的判别方法，其特征是所述流域影响性判别是依据泄漏范围判别的结果，以水文数据和空间位置信息为基础，将上述判别结果与水文数据进行叠加，判别出直接影响的水域，即处于泄漏范围之内的水域；同时，利用水系之间的连通性，参照直接影响的水域，找出可能间接影响的水域。
9.根据权利要求I所述的陆上管道油品泄漏对水体影响的判别方法，其特征是所述危险管段判别是依据泄漏位置、泄漏范围、影响水体，识别I、II类危险点，形成管道危险段； 本模型将泄漏位置分为2类1类泄漏位置为距离河流距离较近的泄漏点；11类泄漏位置为距离河流较远的泄漏点。
全文摘要
本发明是一种陆上管道油品泄漏对水体影响的判别方法，涉及其它类不包括的测量、污水的处理和管道系统技术领域。本判别方法依次为1)泄漏模拟数据准备；2)泄漏位置准备与泄漏量计算；3)泄漏漫流评价；4)泄漏汇流评价；5)水文数据准备；6)流域影响性判别；7)危险管段判别；8)结束。本发明能够确定泄漏路径、识别可能受到影响的水源地并能识别危险管段；并采用地图的方式对分析结果进行展示，其展示手段直观、易于理解。
文档编号F17D5/02GK102955887SQ201110240540
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月19日 优先权日2011年8月19日
发明者贾韶辉, 郭磊, 冯庆善, 周利剑, 李祎, 余海冲, 刘亮 申请人:中国石油天然气股份有限公司