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输油管道泄漏损失量的评估方法

摘要:为了较精确计算出输油管道发生油品泄漏时的损失量,依据渗漏理论及流体力学原理,通过建立油品在土壤中泄漏后的数学模型,确定了浸油土壤边际曲线y=ax²,将其绕y轴旋转一周后,再由定积分求旋转体体积公式得出浸油土壤体积V=π∫f²(y)dy。根据所测算的含油土壤体积V,通过环形分层多点取样的采样方法得到单位浸油土壤的密度ρ及含油率h,可估算出油品总泄漏量m’=Vρh,从而计算出输油管道油品泄漏损失量。该方法相对干扰因素较少,误差率约为3%。
关键词:输油管道;泄漏;损失量;积分法;评估
近年来,管道输油方式已经成为原油、成品油的重要运输方式。然而,因第三方施工、打孔盗油或其他原因造成的输油管道泄漏事故时有发生,由于缺乏科学准确、方便易行的评估方法,致使输油管道泄漏损失量无法准确计算。因此,准确评估输油管道泄漏损失量对优化输油管道的管理工作具有重要作用。
1评估方法

根据渗流理论,油品泄漏进土壤中,将在土壤空隙中流动,可将油品在土壤中的扩散看做为连续流体在多孔介质中的流动。渗漏量的大小与土壤的性质、地下水动力等有关,但渗漏扩散趋势在各介质中均为由强至弱,最终趋于稳定。浸油土壤的边际曲线纵向观测近似为一条抛物线,最终形成的纵向切面图(图1);浸油土壤边际曲线绕垂直于地面过泄漏点的直线旋转一周后形成立体图(图2)[1]。
图1 油品泄漏到土壤中的扩散分布平面图
图2 油品泄漏到土壤的扩散分布立体图

输油管道泄漏情况大多发生在野外环境,泄漏点附近的土壤因吸收了泄漏的油品而与现场正常土壤存在明显区别,通过积分法计算油品在土壤中的渗漏扩散模型的体积[2]。
(1)浸油土壤边际的确定。借助抢修管道时的作业坑,将其继续下挖至浸油土壤最低点(此时用目测法),然后用内外均涂好高灵敏度试油膏(Kolor Kut牌,美国生产)的洛阳铲取土。通过试油膏的颜色变化确定浸油土壤与未浸油土壤的界面,进而求出浸油土壤的边际。根据渗流理论及大量实验数据经验,得到边际曲线为y=ax²(常数a为测量浸油土壤与地面的交点,通过特定值代入法求出)。
(2)浸油土壤体积的计算。以泄漏点垂直方向的浸油土壤最低点为原点,建立直角坐标系,将y=ax²绕y轴旋转一周后,再由定积分求旋转体体积公式,从而得浸油土壤体积:V=π∫f 2(y)dy
式中:V为浸油土壤体积;f(y)为浸油土壤边际曲线;π为常数项。

采集浸油土壤样本时,采用“环形分层多点取样”的原则。使用面积测量仪(TMJ-2009)在被污染的土壤地表环行一周,即可得出被污染区域图形。以与泄漏点垂直的地表点为圆心,以每间隔
50 cm递增的半径逐个画圆(图3)。
图3 浸油土壤采样点平面示意图
浸油土壤取样方法(图4):平面取样时,自圆心开始每隔约50 cm取样;纵向取样时,以地表取样点为基准,用洛阳铲探测,以地下深度40 cm为一层,每层仍采用平面取样原则。取土样时,应做好土样标记工作[3]。
图4 浸油土壤采样点立体示意图

(1)估算采样土壤的密度。将采集的土壤样本按照编号分装在编号试管中,用天平精确测量固定体积的土壤质量,采用多次测量取平均值法估算出污染土壤密度ρ。
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