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=ax，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∫f（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1.1渗漏模型根据渗流理论，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1.2浸油土壤体积的确定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=ax（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=ax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1.3采集含油土壤样本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1.4测量土壤含油率（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ρ2）测量采样土壤的含油率可采用红外分光光度法对采样土壤含油量进行测算，其基本原理是：矿物油组分中C-H键的伸缩运动对红外区域某些特征波长辐射有吸收，故可根据红外辐射通过被测样品时在该特征波长处的吸收情况定量测定矿物油的含量[4]由于水和土壤对红外辐射具有强烈的吸收作用，所以当测量水中或土壤中矿物油的含量时，应先将矿物油转移至对红外辐射没有吸收的溶液中红外分光光度法已被确定为我国检测矿物油的国家标准方法之一，其操作步骤为：首先用四氯化碳将采样土壤里的油品进行提取；然后使用红外分光测油仪进行含油量测定，或将提取液送至具备检测能力和资质的单位进行测定，可以测量出四氯化碳萃取液中的含油率，得出单位质量含油土壤的含油率h。
如果现场要求立即得出损失量结果，也可使用浊度法（Petroflag浊度计）直接测定，但检测结果的精确度较低[5]3）计算油品泄漏损失量根据前期所测算的含油土壤体积V及密度ρ，估算出含油土壤总质量m=Vρ，由此可估算出油品总泄漏量m’=含油土壤总质量含油率=Vρh2实例应用2010年11月，某输油管道发生泄漏事故后，对油品泄漏情况进行现场测量、评估，得到油品泄漏现场环境纵切面（图5）通过探测浸油土壤边际点，得出横向最远距离为1 000 cm，纵向最深处为400 cm代入浸油土壤边际曲线y=ax中，得a=0.04边际曲线绕y轴旋转一周后，得出浸油土壤体积V=πf 2（y）dy=π25yd y=25π（1/2y）∣=628（m3）被污染土壤的采样经四氯化碳萃取后，送至当地环境监测中心进行检测，结果表明被污染土壤平均含油量为62.37g/kg，即每1kg污染土壤中含油62.37g将采样土壤装入定量容器中，经天平称重，测得土壤的平均密度为1348kg/ m3，由此可计算出油品总泄漏量m’= Vρh =628134862.37=52 799 kg=52.799t 图5 泄漏现场纵面示意图3结束语目前，计算管道泄漏油品损失量的方法较少，传统方法为通过实验模拟得出计算公式Q=VA=A√（2gH）/√（1+ζ+λL/d）进行计算，其中泄漏时间、压力变化及泄漏点半径的数据对结果影响非常大。
采用积分方法求出污染土壤体积，通过环形分层多点取样计算出单位污染土壤含油率，进而求出油品泄漏损失量该方法相对干扰因素较少，误差率可控制在3%左右参考文献：[1] 张维凡，张希贤.重要有毒物质泄漏扩散模型研究[J].化工劳动保护，1996，96（3）：1-19.[2] 邵辉，张蓉爱，王新颖，等.气、液管道泄漏实验装置的设计[J].江苏工业学院学报，2006，20（2）：45-48.[3] 薛燕，胡娜.输油管道泄漏检测技术及应用探讨[J].石油与天然气化工，2002，31（2）：106-108.[4] 许彦卿.多孔介质污染物迁移动力学[M].上海：上海交通大学出版社，2007：20－35.[5] Michael M B，Branko K，John S N.Models and measurements：Complementary tools for predicting atmospheric dispersion and assessing the consequences of nuclear and radiological emergencies[C]. International Conference on Monitoring，Assessments，and Uncertainties for Nuclear and Radiological Emergency Response，2005. 5。