文档介绍：地下燃气管道事故泄漏扩散分析城市中燃气泄漏扩散过程多种多样,比如地上泄漏过程要涉及泄漏位置、建筑物密集程度,地下泄漏过程要涉及土壤空隙率、含水率,是否遇到地下密闭空间等等。本文选取燃气地下管网第三方影响事故作为研究对象,从事故发生后应急救援的角度,针对天然气和液化石油气分两种模型计算事故发生后燃气在大气中的扩散范围。 1燃气扩散的特点目前我国城镇民用管道燃气主要有液化石油气、天然气和人工煤气3种,—,小于空气,为浮性气体,泄漏后为浮性气体被动扩散;—,比空气重,泄漏后属于重气扩散。浮性气体的密度比空气小,泄漏以后受到大气夹带进行被动扩散并得到稀释,扩散过程中表现出上升的趋势;重气由于自身的密度大于空气,泄漏后向地面下沉,会有坍塌现象,并沿地面扩展形成低平气云。两种扩散模式应区别对待,天然气、人工煤气适用于高斯扩散模型,而液化石油气泄漏属于重气扩散,这里选用ManjuMohan等发展的箱模型。 2影响泄漏扩散范围的主要因素燃气的大气扩散过程与管道的压力、泄漏面积、地面风速、所在城市的大气稳定度、风向等主要参数有关[1]: ①管道的泄漏压力越高、面积越大,则泄漏源强越强,泄漏气体扩散范围越大。②大气稳定度是指空气的稳定程度,污染气象学中将空气的稳定程度分成强不稳定、不稳定、弱不稳定、中性稳定、较稳定和稳定6级,分别用A、B、C、D、E、F表示。它表征湍流活动的强弱,支配大气对泄漏气体的稀释扩散能力,大气稳定度越高稀释能力越弱,越不利于气体的扩散。③风向决定泄漏气体的扩散方向,风速决定泄漏气体扩散速度。风速较高时,大气夹带泄漏气体的能力强(稀释泄漏气体能力强),下风向上泄漏气体扩散浓度小,此时泄漏气体扩散的范围就也会相应较风速低的情况小。因此风速高时,泄漏气体扩散速度快,但是扩散范围小。④建筑物较密集和丘陵山区等地面粗糙度大的地区泄漏气体的扩散也会受到抑制。本文暂不考虑这一点的影响。 3问题条件的设定选取一个城市中燃气地下管道被第三方破坏,管道被挖断后时间较长未切断气源,暴露于地上,对泄漏后扩散情况进行计算,初始条件按常见情况设定。设环境温度为25℃,地面平均风速为2m/s,大气稳定度为D级(中性稳定),管径为60mm。管道内气源设为两种: ①,天然气成分为:CH4、C2H6、::; ②,液化石油气成分为:C3H8、C4H10的体积比为4:6。经计算两种气源的物性参数见表1。表1天然气与液化石油气物性参数项目等熵指数摩尔质量/(kg·kmol-1)密度/(kg·m-3)爆炸极限/%[2]   气体从裂口泄漏的源强与其流动状态有关。因此,要首先判断泄漏时气体流动属于声速流动还是亚声速流动,前者称为临界流,后者称为次临界流。   当下式成立时,气体流动属声速流动,否则为亚声速流动:式中P0——环境压力,Pa   p——管道压力,Pa   κ——气体等熵指数   代入天然气的相关参数,计算得出式(1)成立所以