Оценка процесса переноса загрязняющих веществ в речном потоке при авариях на подводных трубопроводах

• Автор: Набиева, Оксана Рамизовна
• Шифр специальности: 05.23.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 119 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЗОР МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПЕРЕНОСА ПРИМЕСЕЙ
1.1 Методы расчета разбавления сточных вод в реках и водоемах
1.2 Специальные гидрологические модели
1.2.1 Модель качества речной воды QUAL2E
1.2.2 Программа моделирования качества воды - WASP4
1.3 Универсальные программные пакеты
1.3.1 Система компьютерного моделирования MIKE
1.3.2 Пакеты ANSYS
1.4 Современные модели переноса загрязняющих веществ
1.5 Понятие о коэффициенте дисперсии
1.6 Резюме по главе
2 ОПИСАНИЕ ЧИСЛЕННОЙ МОДЕЛИ ПЛАНОВЫХ ТЕЧЕНИЙ И ПЕРЕНОСА ПРИМЕСИ
2.1 Гидродинамический блок модели. Основные уравнения
2.1.2 Оцифровка картографической информации
2.1.3 Построение цифровой модели рельефа
2.1.4 Внешние параметры
2.1.5 Краевые и начальные условия
2.1.4 Методы решения
2.2 Блок переноса примеси
2.2.1 Уравнения модели
2.2.2 Краевые и начальные условия
2.2.3 Подготовка исходной информации
2.2.4 Численная методика решения уравнения переноса примеси
2.2.5 Численное исследование уравнения переноса

3 ВЕРИФИКАЦИЯ МОДЕЛИ
3.1 Проверка работоспособности гидродинамического блока по данным натурных измерений
3.2 Верификация модели переноса примеси на основе натурных данных
3.3 Сопоставление инженерного и численного методов расчета разбавления примеси в воде
3.4 Резюме по главе
4 РАСЧЕТЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩЕГО ВЕЩЕСТВА В РЕКЕ ПРИ АВАРИЙНОМ РАЗРУШЕНИИ ДЮКЕРА
4.1 Построение ЦМР участка р
4.2 Гидрологическая характеристика участка реки
4.3 Характеристика примеси (трассера)
4.4 Анализ состояния дюкерных переходов по результатам водолазных обследований
4.5 Расчет переноса примеси при разрушении дюкера
4.5.1 Расчет переноса примеси при разрушении «Саратовского» подводного трубопровода
4.5.1 Расчет переноса примеси при разрушении «Заельцовского» дюкерного перехода
4.6 Описание программного интерфейса для прогноза распространения шлейфа загрязнения в русле р.Обь
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ А

ВВЕДЕНИЕ
Открытие в пятидесятые годы 20 века огромных запасов нефти и газа, а также активное строительство благоустроенных домов способствовало интенсивному развитию трубопроводного транспорта - одного из наиболее экономичных и надежных средств доставки всех видов сырья и продуктов из районов добычи к промышленным центрам страны, а также организованного отвода сточных вод на очистные сооружения канализации [47].
Наиболее сложными и дорогостоящими участками магистральных трубопроводов и отводов от них являются подводные переходы, сооружаемые и эксплуатируемые в условиях интенсивного течения, волнения, наличия береговых оползней, карста и так далее. Незначительные по длине по отношению к самой трассе трубопровода они, однако, являются ее наиболее ответственными и чаще всего подверженными опасности повреждения участками.
Интенсивность строительства подводных трубопроводов за последние годы возросла, так как в настоящее время происходит рост урбанизированных территорий. Одновременно с этим увеличилось число подводных трубопроводов, оказавшихся в опасном для их эксплуатации или даже аварийном состоянии. Основной причиной этого являются русловые деформации рек, способствующие обнажению больших участков трубопроводов в русле и, следовательно, воздействию на них водного потока в период эксплуатации. Аварии на переходах могут привести к прекращению подачи сырья и продуктов потребителям, к их потерям, большим материальным затратам на их ремонт, заражению водной среды и созданию опасности для населенных пунктов. Это выдвигает на первый план задачу поиска новых более современных методов исследований, проектирования и строительства подводных переходов трубопроводов.
На сегодняшний день в России большинство трубопроводов эксплуатируется со степенью износа 70 - 80 %. Нормативный срок службы для чугунного трубопровода составляет 20 лет, для стальных - 10-15 лет. В настоя-

Аналогичным образом осуществляется привязка остальных фрагментов карт. Методика оцифровки информации достаточно подробно описана в руководстве пользователя Arc View. [99].
[g]

то НГЧЕЗ]
— — — — — — — “1 — — — - — р

3 JL

4 1

Р I

wa ж« « to Ihs 10 ROAM View
Рисунок 2.3 Фрагмент «привязки» морфометрических данных на участке р. Обь к сетке в программе Arc View
Для ввода общей информации и информации о рельефе при гидрологическом моделировании различных процессов на речных участках необходимо получить список слоев:
- контур исследуемой территории (полигональный слой);
- контур русла реки при заданном (рабочем) уровне (полигональный слой). В случае присутствия в русле реки островов или осередков контур может иметь сложную топологию;
- слои высот береговой части исследуемой территории (линейный и/или точечный). Высоты представлены в балтийской системе высот (изолинии рельефа, точки высот) и занесены в таблицу;