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埋地天然气管道泄漏的影响因素及保护措施
发布日期:2018-08-13 00:08

埋地天然气管道是城市的重要基础设施之一,天然气管道失效造成的挥发性有机物泄漏一方面会引起灾难性的环境污染;另一方面会造成经济损失和人员伤亡,对国民经济构成严重威胁。

随着埋地天然气管道的普及,确保埋地天然气管道平稳、安全、高效地运行已经成为了一项长期的重大任务。在分析常州市埋地天然气管道泄漏的影响因素(如地面沉降,地裂缝,城市内涝,土壤腐蚀等)的基础上,借助IDRISI完成了数据库建立和空间分析,为埋地天然气管道的管理和防护提出了相应的对策建议及今后的重点研究方向。


埋地天然气管道是城市建设的重要组成部分,其运行的可靠性和完整性直接影响到人民群众的日常生活,随着城市埋地天然气管道的快速发展,各种原因导致的管道泄漏频繁发生。我国埋地天然气管道泄漏事故时有发生,一旦埋地天然气管道发生泄漏等危险情况,不仅会造成挥发性有机物的泄漏引起灾难性的环境污染,还会给全市各行业及日常生活造成巨大的损失。因此,借助IDRISI完成数据库建立和空间分析,对管道泄漏的影响因素进行分析,为建立完善的预警机制和应对措施提供了依据。

标区块埋地天然气管道概况及研究方法


常州地处长江三角洲中心,是长江三角洲地区中心城市之一。常州地势西南略高于东北,高度差约为2m。常州经济发达,地下天然气管网密集交错,城市地下天然气管道大多铺设在人口稠密的城区地下,使得埋地天然气管道泄漏具有群发性、社会性、突发性、复杂性的特点。研究区块为常州市港华天然气某一区块的埋地天然气管道,管道铺设在人口密集的城区地下,管网分布密集,覆盖面积约190km2,通过对常州地区灾害、管道运行压力及危险源分布的现场调查和实测数据的搜集,发现造成埋地天然气管道泄漏的主要因素有:地面沉降,地裂缝,城市内涝,土壤腐蚀等方面,各个影响因素的破坏直接影响埋地天然气管道的可靠性和使用寿命。这些影响因素主要是使埋地天燃气管道发生形变、错位、松动等一系列问题,造成埋地天然气管道中携带挥发性有机物的气体泄漏,加剧空气污染。


在样本数据采集中,往往收集的都是离散点形式的数据,因此应通过空间数据库的建立及空间插值来得到连续的数据。IDRISI空间与属性数据库的建立在workshop中完成,主要分为2步:


一是空间、属性数据的存储;

二是空间和属性数据的关联。


在IDRISI中建立样本数据的空间属性数据库,一方面定义了样本点的地理坐标,另一方面描述了样本点的属性值。空间分析是一种研究空间变量变化规律的统计方法,现在已经广泛地应用于矿产估计、生态环境、大气研究、土地利用与管理等多个方面。空间插值是研究区域变量的基本方法,空间插值的实质就是通过已知样本点数据来估算未知点的数据。现有的样本数据无法覆盖全部研究区域,通过样本点数据库的建立及TIN插值将离散的样本数据转变成连续的平面数据。


因素分析


埋地天然气管道发生拉断、剪断、弯曲变形、扭转变形、承接口开裂、承接口拉开、承接口剪开等多种事故会使埋地天然气管道失效而造成挥发性有机物泄漏,根据常州市地质、河流分布、土壤类型等分析可得地面沉降、地裂缝、城市内涝及土壤腐蚀是造成埋地天然气管道泄露的最主要因素。通过IDRISI中空间数据库的建立以及空间差值对常州市埋地天然气管道泄露的主要因素进行了分析。


地面沉降。地面沉降是指由于人类活动导致的地层松散,使得地表面标高降低的一种地面水平面局部下降现象,是目前城市的一个主要工程地质问题。地壳运动、海平面上升等都会引起区域性沉降;随着人类活动日益频繁,大量开采地下水成为引起城市局部地面沉降的主要原因。沉降量与沉降区大小、管径、管壁的厚度、土体的强度、管土的摩擦力以及管道内的压力都会使得埋地天然气管道发生变形,地面沉降引起的埋地天然气管道泄漏形式有多种形式,使得天然气管道中气体发生泄漏,油气中的挥发性有机物会对空气造成严重污染。常州市地面沉降发生于20世纪70年代初期,已对人们的生产生活造成了一定的影响。图1为常州市中心城区累计沉降量折线图,可以发现在1991—1998年这7年中,由于常州经济快速发展,大量开采地下水,导致沉降量增长迅猛,此后10年中地面沉降量增长趋于缓慢,由于采取了包括关闭水井、限采及回灌等一系列措施,遏制住了地下水水位的持续下降。2010—2011年的监测数据显示,市区大部分地区的地面沉降率低于5mm·a-1,但市区南部地面沉降速率仍在20~30mm·a-1,且局部地段地面沉降速率有所增大。因此,地面沉降仍然是导致埋地天然气管道泄漏的重要因素之一。