[发明专利]确定高陡边坡输油管道溢油扩散范围的方法及计算系统

权利要求书

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；K_f为非饱和渗透系数，mm/s；S₀为油品渗入土壤的深度。

5.根据权利要求4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，所述式4通过以下步骤得到：

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。

6.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，所述目标管段包括输油管道上不同类型高后果区域管道。

7.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，所述方法还包括确定油膜停止蔓延的步骤：

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；

所述油膜的临界厚度通过式5或6计算，

式5为：

式6为：

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。

8.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，所述基本数据包括管道坡度、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，

所述土壤类型包括岩石、黏土、中砂和砂砾石中至少一种。