Содержание к диссертации
Введение
1. Последствия, причины, методы оценки и прогнозирования аварий, связанных с разгерметизациейемкостного технологического оборудования 9
1.1 Анализ чрезвычайных ситуаций, вызванных разгерметизацией технологического оборудования 13
1.2 Анализ причин аварий, связанных с разгерметизацией резервуарного оборудования 19
1.3 Особенности полной, квазимгновенной разгерметизации технологического оборудования 26
1.4 Анализ существующих моделей прогнозирования последствий аварий, связанных с разгерметизацией резервуарного оборудования
1.4.1 Анализ существующих моделей учеты убывания жидкости за счет фильтрации в грунт 61
1.4.2 Анализ существующих моделей учеты убывания жидкости за счет испарения 62
1.5 Выводы 69
2. Экспериментальная часть 70
2.1 Описание экспериментальной установки 70
2.2 Методика проведения эксперимента 74
2.3 Результаты эксперимента 76
2.4 Погрешность эксперимента 84
2.5 Выводы 86
3. Динамика жидкостных потоков при разгерметизации резервуарного оборудования 88
3.1 Фундаментальные уравнения движения жидкости 88
3.2 Граничные условия
3.2.1 Влияние убывания жидкости за счет фильтрации в грунт 90
3.2.2 Влияние убывания жидкости за счет испарения 92
3.3 Вычислительный метод 93
3.3.1 Описание алгоритма решения 94
3.3.2 Обобщенное дифференциальное уравнение 95
3.3.3 Расчет поля течения 97
3.4 Численное моделирования течения жидкости 98
3.4.1 Построение расчетной области 98
3.4.2 Задание физических свойств веществ и граничных условий 100
3.4.3 Выбор шага по времени 102
3.5 Выводы 102
4. Разработка методики расчета и оценки последствий аварий при разгерметизации резервуарного оборудования 104
4.1 Оценка адекватности модели течения жидкости при разгерметизации резервуарного оборудования 104
4.1.1 Оценка адекватности модели на результатах модельного эксперимента 104
4.1.2 Оценка адекватности модели на результатах полномасштабного эксперимента
4.2 Исследование процесса растекания жидкости при полной, квазимгновенной разгерметизации одиночного резервуара 118
4.3 Исследование процесса растекания жидкости при аварии с частичным разрушением стенок резервуара 120
4.4 Оценка эффективности защитных сооружений
4.4.1 Оценка эффективности защитного сооружения - ограждающая стена с волоноотражающим козырьком 124
4.4.2 Оценка эффективности защитного сооружения - дополнительная защитная стена 128
4.4.3 Предложения по модернизации существующих защитных сооружений 131
4.5 Методика оценки средств и сил для локализации и ликвидации аварийных разливов химических веществ 136
4.5.1 Основные принципы проведения работ по локализации и ликвидации аварийных разливов химических веществ 136
4.5.2 Методика расчета средств и сил для локализации разливов химических веществ 138
4.5.3 Методика расчета средств и сил для ликвидации разливов химических веществ 141
4.6 Выводы 143
5. Практическое применение 144
5.2 Описание оборудования цеха 144
5.3 Свойства опасного вещества 148
5.4 Условия моделирования аварии 149
5.5 Результаты Моделирования 152
5.6 Выводы 157
Список литературы:
- Анализ причин аварий, связанных с разгерметизацией резервуарного оборудования
- Методика проведения эксперимента
- Влияние убывания жидкости за счет фильтрации в грунт
- Оценка адекватности модели на результатах модельного эксперимента
Введение к работе
Актуальность проблемы
Развитие химической, нефтехимической, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, неизбежно ведет к увеличению числа стационарных объектов хранения жидких химических веществ. В связи с тем, что большой процент резервуаров уже выработали свой проектный ресурс, с каждым годом количество аварий на резервуарах возрастает, и, несмотря на все предпринимаемые меры в области промышленной безопасности, последствия этих аварий наносят довольно существенный ущерб.
Для решения важнейшей задачи пожарной и промышленной безопасности объектов химической промышленности - уменьшение людских и материальных потерь, необходимо заранее знать возможные последствия чрезвычайных ситуаций, чтобы провести ряд мероприятий для подготовки оборудования и персонала к последствиям возможных аварий. Одной из сложнейших задач при определении последствий аварий, связанных с разгерметизацией резервуарного оборудования, является определение зон распространения опасных веществ. Процессы, протекающие при этих авариях, характеризуются сильной нестационарностью. Помимо этого огромное влияние оказывают рельеф местности, наличие препятствий в виде технологического оборудования, зданий и сооружений.
Существующие в настоящее время методики оценки площадей разливов жидкостей при аварийных разгерметизациях резервуаров обладают целым рядом ограничений. Основу многих методик составляют аналитические модели, не учитывающие реальную физику процессов. На данный момент официально признанной методики оценки требуемых средств и сил для локализации и ликвидации аварий, связанных с разливами химических веществ, не существует. В связи с этим, с уверенностью можно сказать, что создание методики оценки последствий аварийных разливов жидких химических веществ и расчета средств и сил для локализации и ликвидации аварий является актуальной задачей.
Цель работы
Разработка методики прогнозирования площадей разливов и построения карт разливов при разгерметизации резервуарного оборудования, позволяющей учитывать рельеф местности, а также наличие зданий, сооружений и элементов технологического оборудования.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:
-
Построить модель распространения жидкости при квазимгновенной разгерметизации резервуара с учетом сложного рельефа местности и промышленной застройки.
-
Провести численные эксперименты по распространению жидкостей при наличии различного рода особенностей рельефа местности и препятствий.
-
Провести экспериментальное исследование процесса разгерметизации резервуарного оборудования, а также провести проверку адекватности предлагаемой методики на результатах экспериментов
-
Разработать методику расчета требуемого количества сил и средств для ликвидации и локализации разливов химических веществ.
Научная новизна
-
Разработана научно-обоснованная методика определения площадей проливов химических веществ и построения карт проливов при квазимгновенной разгерметизации резервуаров, включающая в себя комплекс моделей для описания процессов течения жидкости с учетом свойств веществ, сложного рельефа местности и промышленной застройки.
-
В ходе проведения физических экспериментов были получены данные, свидетельствующие о влиянии на площадь разлива и на количество жидкости, перелившейся через защитные сооружения, таких факторов как свойств жидкости, отношения высоты столба жидкости к высоте защитного сооружения, площади разрыва резервуара, свойств подстилающей поверхности, а также угла встречи потока жидкости с защитным сооружением.
-
Разработана методика оценки эффективности удержания жидкости различными защитными сооружениями, применяемыми для ограничения площади разлива химических веществ.
Практическая значимость работы
Предлагаемая модель может использоваться при проектировании защитных сооружений для резервуарных парков, для получения оценки потенциальной опасности промышленных объектов при разработке мероприятий по защите персонала и населения, а также при разработке Планов ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов, Планов ликвидации аварийных ситуаций, Деклараций промышленной и пожарной безопасности.
Результаты работы использовались при разработке планов ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов для ОАО «Казаньоргситез».
Апробация работы и публикации
По теме диссертации опубликовано 8 печатных трудов, из которых 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, 1 монография.
Структура и объем работы
Анализ причин аварий, связанных с разгерметизацией резервуарного оборудования
Одним из характерных и наиболее опасных по своим последствиям видов чрезвычайных ситуаций в резервуарных парках является разлив жидких химических веществ при полном разрушении вертикальных стальных резервуаров (РВС). Площадь разлива хранимых продуктов при разрушениях резервуаров достигает сотен тысяч квадратных метров. Ежегодно в России регистрируется две-три такие аварии. В то же время исследования, проведенные сотрудниками Центрального научно-исследовательского и проектного института строительных металлоконструкций им. Н. П. Мельникова, позволили установить, что общее число аварий в 3-5 раз больше регистрируемых, в связи с чем, частота аварийных разрушений РВС оценивается достаточно высоким значением — 3 10"4 раз/год. Согласно анализу аварий произошедших в стране в период с 1950 по 2008 г., ни в одном случае защитные преграды не выполнили своего назначения [Ошибка! Источник ссылки не най-ден.,Ошибка! Источник ссылки не найден.]. резервуаров К примеру: Одна из первых таких аварий, в результате которой погибло 24 чел, отмечена в 1953 г. на нефтеперерабатывающем заводе в Башкирии при разрушении резервуара типа РВС-4600 м с сырой нефтью. Резервуарный парк НПЗ состоял из 3 резервуарных групп, обвалованных земляной дамбой. При разрушении РВС № 4 произошел выброс нефти без ее воспламенения, а раскрывшийся корпус и крыша были отброшены на 15...30 м в сторону соседнего РВС № 5, который был также полностью заполнен нефтью. От удара конструкциями разрушенного резервуара по РВС № 5 последовало его полное разрушение по сварному вертикальному шву. Вышедшая из резервуаров нефть воспламенилась и, растекаясь за пределами парка в сторону производственных зданий, создала угрозу железнодорожному мосту и нефтеналивной эстакаде. Общая площадь пожара разлива нефти составила более 50000 м", в зоне огня оказались все 6 резервуаров парка. Тушение пожара продолжалось уже более часа, когда от высокой температуры разрушился РВС № 2, при этом горящей волной были повреждены два резервуара соседней группы, что привело к увеличению площади пожара до 100000 м2 (Рис 1.2). Таким образом, авария одного резервуара вовлекла в цепочку разрушений еще 5 резервуаров и вызвала реальную угрозу соседним объектам, так как пожар распространился по фронту более чем на 1 км. 1 — железная дорога; 2 — здание цеха изготовления металлических конструкций; 3 — гаражи и ремонтные боксы; 4 — площадь пожара разлива при разрушении РВС № 4 и 5, равная 50000 м2; 5 — производственные и вспомогательные здания; б — железнодорожный мост; 7 — земляное обвалование; 8 — площадь пожара разлива при разрушении РВС № 2, равная 54000 м ; 9 — шлакоблочный забор, высотой 2,5 м; цифры в кружке: 1-5- резервуары типа РВС-4600 м3; 158 — резервуар типа РВС-1000 м3. Аналогичная авария возникла в 1983 г. на нефтебазе в г. Дудинка Красноярского края. Первичная авария и взрыв произошли в районе насосной станции. От воздействия взрывной ударной волны разрушился резервуар типа РВС-5000 м , в котором находилось 5000 т газового конденсата. Стенка резервуара оказалась оторванной наполовину от днища и в развернутом состоянии сместилась на гребень обвалования в сторону товарного парка. Кровля РВС была полностью оторвана от корпуса и смещена на 23 м от днища на обвалование в сторону здания насосной. Образовавшийся поток горящей жидкости перехлестнул через обвалование, размыв на глубину 0,3... 0,4 м его гребень. Дальнейший разлив жидкости продолжался с учетом уклона рельефа местности в сторону товарных резервуаров, насосной станции, здания манифольдной и далее по всей территории объекта с выходом за его пределы, что привело к крупном пожару с эффектом «домино» и гибели 2 чел. (Рис 1.3). Общая площадь пожара разлива составила около 30000 м . Пожар продолжался 28 ч, в ликвидации которого участвовало более 200 чел. 1 — земляное обвалование, высотой 1,5 м; 2 — гравийная дорога; 3 — здание насосной дождевых и канализационных стоков; 4 — здание насосной перекачивающей станции; 5 — площадь пожара разлива газового конденсата, равная 30000 м"; 6 — положение стенки резервуара после разрушения; 7 — ог раждение территории нефтебазы; цифры в кружке: I — аварийный резервуар типа РВС-5000 м3; 2—4 — резервуары типа РВС-5000 м3 каждый; 5—7 — резервуары типа РВС-1000 м3 каждый; 8,9 — резервуары типа РВС-4000 м3 каждый.
Характерен случай аварийного разрушения резервуара типа РВС-20000 м при проведении гидроиспытания в 1985 г. на Невинномысской ГРЭС Ставропольского края. Резервуарный парк мазутного хозяйства состоял из 3 резервуаров типа РВС-20000, размещенных в одном ограждении площадью 13460 м . Внешнее защитное ограждение было выполнено из железобетонных плит, закрепленных с помощью сварки на опорных колоннах, заглубленных в грунт на 1,5 м, и располагалось на расстоянии 12 м от РВС. Внутренние стены между резервуарами выполнены из бетонных блоков.
При разрушении РВС № 2 образовавшийся поток воды развернул стенки резервуара, оторвав их от днища и кровли, и отбросил в сторону РВС №3 и внешнего ограждения. При этом конструкциями разрушившегося резервуара был поврежден, и сдвинут с фундамента на 1 м РВС № 3, стенка которого была оторвана от днища на длине 11,3 ми сильно деформирована до уровня 6-го пояса с глубиной вмятины 1,12 м во 2-м поясе. Непосредственно волной прорыва и движущимися конструкциями резервуаров полностью разрушены внутренние стены резервуарного парка и на 70 % — наружное ограждение. Полностью уничтожена эстакада технологических трубопроводов на протяжении более 130 м. Элементы ограждающих стен (плиты, колонны) отброшены на расстояние до 40 м в сторону промышленной площадки. Поток воды с железобетонными элементами разрушенного ограждения сильно повредил соседний РВС № 1. Стенка оторвалась от днища на длине более 80 м, а глубина вмятины на уровне 4-го пояса (6 м) достигала 2,5 м. Находившийся в резервуаре мазут (2,5 т) разлился по воде на площади до 90000 м , замазутил р. Барсучки и частично попал в р. Кубань, что привело к большому экологическому и материальному ущербам (Рис 1.4).
Методика проведения эксперимента
Несмотря на быстрое развитие нефтяной и химической промышленности, вопросы прогнозирования последствий ЧС(Н), остаются открытыми. Да данный момент не существует не одной методики моделирования разливов химических веществ, одобренной соответствующими государственными структурами. К примеру, в случае разгерметизации резервуаров, площадь разлива принимается равной площади обвалованной территории, а вариант развития аварии с переливом или разрушением обвалования не рассматривается.
В работах [Ошибка! Источник ссылки не найден.,Ошибка! Источник ссылки не найден.] рассматривается двухмерная модель течения по поверхности земли жидкости. В ее основе лежат осредненные по вертикали дифференциальные уравнения. Недостатком данной модели является отсутствие возможности прогнозирования площадей разливов химических, веществ.
Модель прогнозирования площадей разливов жидкостей предложенная в работе [Ошибка! Источник ссылки не найден.], основана на статистическом методе исследования происшедших аварий. Целями данной модели являются оценки: - возможных масштабов разливов химических веществ, степени их негативного влияния на население и объекты жизнеобеспечения, объекты производственной и социальной сферы, а также на объекты окружаю щей природной среды; - границ зон повышенной опасности от возможных разливов химических веществ; - наиболее эффективных способов выполнения работ по ликвидации разливов химических веществ; - основных этапов и сроков ликвидации аварий.
Известно, что для нахождения количественных закономерностей по прогнозированию площади и формы разлива при техногенной гидродинамической аварии и выбору адекватной модели необходимо многократное наблюдение изучаемого явления, желательно в условиях, максимально приближенных к реальным. Такие данные, с учетом влияющих на процесс разлива факторов и регистрацией конечного результата — площади разлива, могут быть получены по результатам проведения крупномасштабных испытаний или фиксации и анализа последствий реально происшедших аварий.
Представляемая авторами «Методика прогнозирования площадей разливов нефти и нефтепродуктов при квазимгновенных разрушениях РВС» разработана на основе анализа представительной выборки из генерального массива статистических данных реально происшедших разрушений РВС на объектах хранения и транспортировки химических веществ страны за более чем 50-летний период. При обработке статистических данных в качестве исходных параметров использовались геометрические размеры резервуаров, уровень хранимой жидкости, уклон производственной площадки (местности), а в качестве функции отклика — значения и характеристики площадей разливов.
Данная методика предназначена для прогнозирования площади разлива и зоны возможного затопления территории объекта химическими веществами при квазимгновенном разрушении РВС вместимостью от 100 до 50000 м включительно и уклоне местности 0,010 / 0,070.
С целью определения наибольшей площади разлива степень заполнения РВС принимается максимальной, а движение потока жидкости происходит в сторону максимального уклона производственной площадки (местности).
При оценке возможного затопления рядом расположенных относительно РВС объектов прогнозирование осуществляется независимо от уклона местности в сторону этих объектов. В данной методике приняты следующие допущения: — не учитываются особенности рельефа местности: кюветы, рвы, овраги и т. п. естественные и искусственные преграды глубиной h 5-Vp/Sp, где Vp - объем разлива, Sp -площадь разлива; — предполагается отсутствие в направлении разлива естественных и искусственных преград глубиной h 5-Vp/Sp, которые способствуют накоплению или стоку жидкости (здесь: Vp — объем резервуара, м ; Sp — площадь разлива нефти или нефтепродуктов, м ); — на параметры зоны затопления не оказывают влияния вид покрытия производственной площадки, гидрометеорологические условия, время суток, время года; — на площадь разлива и параметры зоны затопления не оказывают существенного влияния характеристики земляных обвалований или защитных стен, выполненных согласно СНиП [Ошибка! Источник ссылки не найден.].
Прогнозируемую площадь разлива нефти или нефтепродукта при квазимгновенном разрушении РВС на территории объекта рассчитывают по формуле Sp = 0,3326(х!Х2)2 + 1,5520х,2х2х3 (при кж 0,5НР), (1.1) где Sp - прогнозируемая площадь разлива жидкости (м ), Нр - высота резервуара, (м); xi =fi(dp), X2z=f2(dM), х3 =/з(0 — переменные, зависящие соответственно от диаметра аварийного резервуара (dp), уровня взлива жидкости в резервуаре до аварии (кж) и гидравлического уклона рельефа местности (і).
Для оперативного определения прогнозируемой площади разлива жидкости в случае полного разрушения типового РВС разработана номограмма (Рис 1.11).
Влияние убывания жидкости за счет фильтрации в грунт
Текущий объем разлива корректируется на убывание массы продукта за счет испарения и фильтрации двойным интегрированием функции, содержащей, кроме физических параметров указанных процессов, зависимости, характеризующие развитие потока жидкости из источника на конкретной местности. Суммарные потери жидкости на текущей территории с площадью S за счет испарения и фильтрации определяются по шаговому счету в дискретном времени процедурой PATCH. Исходное уравнение для дискретизации таково: t S(t) U{t) = J \f[F{t\W{t\V{t)J{t\K,{s\P{s)]dsdt (1 25) о 0 Здесь U - суммарный отток жидкости; F - площадь зеркала; W -текущий объем жидкого продукта; V - скорость ветра; Т - температура атмосферы - функции времени t; К0 - коэффициент проницаемости грунтов; р -уклон местности.
Динамическая ось потока определяется формой рельефа. Для этого используется матрица рельефа, получаемая по изолиниям с векторной карты с поверхностью, разбитой на элементарные площадки. Размер площадок зависит от точности расчета. Перед началом расчета данного этапа определены координаты точек прорыва интенсивность потока. После заполнения жидкостью элементарной площадки осуществляется переход к следующей площадке. Для этого проверяется восемь соседних площадок и определяется перепад высот относительно загрязненной площадки. При этом приоритет отдается той площадке, у которой градиент наибольший. Цифровая топографическая модель местности Топографическая модель поверхности формируется в виде массива цифровой картографической информации и процедур, обеспечивающих передачу в расчетный блок модели распространения нефтяного загрязнения информации о свойствах местности в окрестности любой точки выбранного участка.
Содержанием топографической модели являются тематические слои: абсолютные высоты поверхности; информация о водотоках; информация о водоемах со стоячей водой; информация о почвах и грунтах; информация о растительных покровах; усредненные данные о микрорельефе.
Слой абсолютных высот поверхности состоит из узловых точек пространственной сетки квадратов, т.е. каждая точка представлена своими координатами z = z(x, у). Шаг сетки по высоте (z) выбирается таким образом; чтобы обеспечить восстановление рельефа методом линейной интерполяции во всех деталях. Например, при использовании в качестве источника инфор-мации о рельефе карты масштаба 1:25000 шаг выбирают в интервале 10-25 м (в масштабе карты 0,4-1,0 мм). Выбранный шаг обеспечивает отображение всех аномалий рельефа, выраженных изолиниями на топографической карте среднего масштаба.
Топографическая модель поверхности включает два основных блока. Первый блок содержит структурированные массивы цифровой картографической информации. Структура массива такова, что элементарной адресуемой единицей является участок местности малых размеров, формируемый вокруг точки с известными- координатами. Второй» блок обеспечивает адресную интерполяцию. Его процедуры вычисляют характеристики местности с их передачей в модели растекания нефтяного загрязнения. Взаимодействие моделей топографической поверхности и растекания осуществляется с помощью запросов.
Структурирование массивов цифровой картографической информации по тематике дает возможность к каждой группе данных применять специфические правила обработки, однотипные для всех элементов группы. Пространственная структуризация картографической информации обеспечена делением облает моделирования на фрагменты (листы). Каждый объект имеет габариты, заданные диапазоном изменения координат, а также специаль ный код, с помощью которого задается правило его отображения на экране монитора. Информационные матрицы со значительными по размерам фрагментами размещаются в оперативной памяти компьютера. Фрагментирова-ние матриц выполняется заблаговременно, поэтому затраты времени им «подкачку» нужного фрагмента информации в процесс моделирования разливов сведены к минимуму.
Массивы цифровой картографической информации несут в своей структуре черты реляционной базы данных. Каждому объекту базы соответствует запись, размеченная информационными полями. Объектами базы являются координатные описания точек, линий, полигонов с характерными для них признаками. Координаты и признаки хранятся в таблицах, связанных между собой ключевыми полями. На этапе предпроцессорной подготовки все информационные структуры преобразуются к виду матриц и графов. В матричный вид преобразуется информация о рельефе местности и характере подстилающей поверхности. В векторной форме остается информация о водотоках.
Ранжирование топографических источников по качественным признакам производится в соответствии с описанием их свойств, приведенных в стандарте различных картографических источников. Преимущество отдается картофафическим источникам более крупного масштаба и последним по времени создания.
Имитационное моделирование разливов нефти с использованием ГИС Имитационное моделирование представляет многошаговый ветвящийся технологический процесс, на входе которого ставятся параметры порыва трубопровода, с выходом на карте зон возможного зафязнения с соответствующими характеристиками.
Оценка адекватности модели на результатах модельного эксперимента
Помимо модельного эксперимента, для проверки адекватности модели, были привлечены данные полномасштабного эксперимента [102], проведенного в 2004 г. на одной из нефтебаз Липецкой области. В ходе данного эксперимента, разрушению подвергся РВС -700, полностью заполненной водой. На представленных снимках (Рис 4.4) отчетливо прослеживаются основные стадии процесса: распространение потока в направлении ограждения, сопровождающееся понижением уровня жидкости в резервуаре; удар волны об обвалование и резкий выброс жидкости вверх и вдоль него; образование частичного обратного вала жидкости, отраженного от преграды и распространяющегося по направлению к центру резервуара; перелив основной массы жидкости через обвалование и разлив воды на значительной площади.
Кадры видеосъемки полного разрешения РВС-700 При этом типе движения профиль волны имеет явно выраженную кривизну линий тока, изменение которой столь круто, что профиль потока разрывается, приходя в состояние высокой турбулентности, однако, форма движения волны неустойчива: в начале движений профиль волны характеризуется крутым фронтом, но по мер продвижения волны по сухому руслу он быстро распластывается. При неограниченной ширине отводящего русла возникает свободное растекание, на внешних границах которого глубина стремится к нулю. В реальных условиях, при ограниченной ширине отводящего русла, поток жидкости набегает на ограждения отводящего русла, переливается через них или разрушает их.
Эксперимент также подтвердил выявленные в ходе анализа статистических данных аварий резервуаров особенности разрушения конструкции РВС. В частности, после разрушения корпуса резервуара по вертикали, по всей его высоте, стенка отрывается от днища и кровли и разворачиваются на 180. Реактивная сила сдвигает резервуар с фундамента в противоположную от истечения жидкости сторону. Кровля резервуара обрушивается на днище. На Рис 4.5 представлена карта пролива при проведении эксперимента.
Карта пролива при полном разрушении РВС-700 (№8) Анализ результатов данного эксперимента подтверждает характер взаимодействия образовавшегося потока жидкости с земляным обваловани 113 ем. Основная масса жидкости перелилась через обвалование, частично размыв его гребень. Притом, что ширина потока, подходящего к обвалованию, примерно соответствует диаметру резервуара. Затем произошло резкое увеличение ширины потока, особенно в направлении наибольшего уклона площадки. Площадь разлива достигла своих максимальных размеров примерно через 6-8 с. с момента разрушения РВС, из-за особенностей рельефа местности приняла трапецеидальную форму и составила 5,2 тыс.м". при этом разлив жидкости при разрушении резервуара на завершающем этапе был ограничен расположенными в непосредственной близости естественными оврагами глубиной от 2,5 до 7,0 м, что привело к снижению фактической площади разлива.
При моделировании данного эксперимента принимались следующие данные: площадь разрыва принималась равной Уг от площади боковой стенки резервуара, рабочая жидкость — вода, не моделировалось смещение стенок резервуаров после аварии, ограждение территории объекта, как видно из Рис 4.5, не оказало каких либо препятствий на пути движения жидкости, поэтому было принято решение, для упрощения геометрии не учитывать влияние ограждения, в связи с отсутствием подробного описание рельефа области и оврага, было принято, что вся поверхность кроме оврага горизонтальна, сечение оврага имеет форму треугольника, и дно оврага проходит по изолинии соединяющей точки с отметками высот, при этом углубление дна оврага происходит плавно. Геометрия расчетной области представлена на Рис 4.6.
В данном расчете использовались комбинированные сетки. Внутри области ограниченной обвалование использовалась не упорядоченная квадратная сетка, а за пределами обвалования, в связи со сложность рельефа использовалась октаэдрическая сетка.
Динамик процесса разлива представлена в 0. На Рис 4.7 представлена карта разлива эксперимента, полученная при моделировании данного эксперимента.
Карта разлива эксперимента при его моделировании. Площадь разлива, при моделировании, составила 5532 м . Расхождение расчетных и экспериментальных данных составляет 6,9 % по площади разлива. На Рис 4.8 представлено графическое сравнение результатов эксперимента и результатов моделирование данного эксперимента.
Графическое сравнение карты разлива эксперимента, с картой разлива полеченной при моделировании данного эксперимента. - границы зоны разлива при эксперименте ННВ - площадь разлива при моделировании эксперимента. Как видно из представленного рисунка, разлива довольно схожи, некоторые расхождения объясняются отсутствием подробного описания рельефа местности.
Данная модель показала себя как адекватно описывающая все детали развития аварии, связанных с разгерметизацией резервуарного оборудования, процент погрешности возникающей при расчетах довольно мал, что позволяет использовать данную модель для прогнозирования последствий ЧС(Н).
Исследование процесса растекания жидкости при полной, квазимгновенной разгерметизации одиночного резервуара Согласно статистическим данным [Ошибка! Источник ссылки не найден.], среди аварий связанных с разгерметизацией резервуаров, наиболее распространенными (41,4 %), были резервуары, номинальный объем которых составлял 5000 м3. Поэтому в качестве исследования была выбран сценарий квазимгновенного разрушения одиночно стоящего РВС-5000, окруженного защитными сооружениями в соответствии со СНИП [Ошибка! Источник ссылки не найден.]. В качестве рабочей жидкости использовался мазут. Было рассмотрено 2 варианта защитных сооружений: 1. земляное обвалование, высотой 1,8 м. и шириной у основания 2 м.; 2. бетонное каре высотой 1,8 м. В результате моделирования полного, квазимгновенного разрушения резервуара, были получены следующие данные: объем жидкости перелившейся через земляное обвалование составил 3227 м3 (64,54%), объем жидко-сти перелившейся через бетонное каре составил 2744 м (54,88%), что дает возможность сделать вывод о сценарии аварии резервуара окруженного земляным обвалованием, как более опасном.
Площадь разлива при полной квазимгновенной разгерметизации резер-вуара окруженного земляным обвалованием составила 26446 м". Динамика развития процесса разлива представлена на Рис 4.9.
