Оценка площади растекания нефтепродуктов по твердым подстилающим поверхностям

Программа Mathcad легко адаптировалась под крупные инженерные проекты, где большое значение имеет трассируемость и соответствие стандартам. Matlab представляет собой пакет прикладных программ для решения задач, связанных с техническими вычислениями и использующими соответственно одноименный язык программирования.
Mathcad достаточно удобно использовать для обучения, вычислений и инженерных расчетов. Открытая архитектура приложения в сочетании с поддержкой технологий .NET и XML позволяют легко интегрировать Mathcad практически в любые ИТ-структуры и инженерные приложения.
Основные возможности Mathcad:
Решение дифференциальных уравнений, в том числе и численными методами;
Построение двумерных и трёхмерных графиков функций (в разных системах координат, контурные, векторные и т. д.);
Использование греческого алфавита как в уравнениях, так и в тексте;
Выполнение вычислений в символьном режиме;
Выполнение операций с векторами и матрицами;
Символьное решение систем уравнений;
Аппроксимация кривых;
Выполнение подпрограмм;
Поиск корней многочленов и функций;
Проведение статистических расчётов и работа сраспределением вероятностей;
Поиск собственных чисел и векторов;
Вычисления с единицами измерения;
Интеграция с САПР-системами, использование результатов вычислений в качестве управляющих параметров.
С помощью Mathcad инженеры могут документировать все вычисления в процессе их проведения [10].


















2.1 Техническое задание на расчет
При перевозе авиационного бензина в цистерне на стоянке была обнаружена пробоина спустя 10 минут после осмотра автотранспорта. Территория автостоянки заасфальтирована. Расход нефтепродукта через аварийное отверстие составил 275 литров. Необходимо оценить площадь растекания бензина.






















2.2 Расчет растекания нефтепродуктов по твердой подстилающей поверхности в программе Mathcad

Учитывая аварийный расход и время истечения, найдем объемный расход, м3/с, бензина:

где V – объем бензина, вытекшего через пробоину, м3,
t – время истечения, с.
Расчет проведем в программе Mathcad, предварительно переведя заданные величины в систему необходимых единиц измерения.





м3/с


Согласно полученному эмпирическому выражению для оценки радиуса лужи растекания нефтепродуктов, приведенному к круговой, при непрерывному истечении бензина, воспользуемся формулой 1.7 для расчета радиуса лужи.
Расчет ведем в программе Mathcad. Коэффициент кинематической вязкости берем из таблицы, приведенной в [5], при температуре 20.


В результате произведенного расчета получаем, что радиус пятна растекания бензина на момент обнаружения пробоины составил 11,781 м. Учитывая, что автотранспорт на момент обнаружения находился в состоянии покоя, так как истечение бензина было обнаружено на стоянке, можно считать данный расчет достоверным. Однако, при необходимости оценки площади истечения нефти или нефтепродуктов из автотранспорта, находящегося в движении, задача осложняется многочисленными факторами, влияющими на расчет.
















Заключение
Разливы, утечки нефти и нефтепродуктов, как показывает практика, неизбежны при их добыче, переработке и транспортировке. Особую опасность представляют аварии на нефтепроводах. В отличии от локально расположенных предприятий, на них практически невозможно предусмотреть меры по защите окружающей среды на всей их протяженности, достигающей многие тысячи километров.
Нефть попадая в почву и грунты, вызывает необратимые изменения, связанные с их битуминизацией, гудронизацией, цементацией, загрязнением и т. д. В результате нарушения почвенного покрова и растительности усиливаются нежелательные процессы; эрозия почв, деградация, криогенез [8]. Происходит изменение фильтрационных и физико - механических свойств грунтов.
Нефтяное загрязнение, обусловленное аварией, отличается от многих других техногенных воздействий тем, что оно дает не постепенную, а, как правило, залповую нагрузку на среду, вызывая быструю ответную реакцию.
Обычно рекультивация загрязненных земель при разливах нефти проводится в два этапа: технический и биологический.
Для оценки характера нефтяного загрязнения, выбора технических средств и технологических приемов его ликвидации пользуются признаками фактического состояния нефтяного загрязняющего вещества.
Важно понимать, что отождествлять пролитую нефть или нефтепродукты с веществами, которые предстоит собирать, нельзя, так как свойства нефти или нефтепродуктов до момента их утечки нельзя относить к загрязняющему веществу. Принципиальное отличие состоит еще и в том, что нефтяным загрязняющим веществом является не только нефть в чистом виде, но и загрязненные нефтью вода, грунт, а также смесь нефти с мусором.
Для оценки значимости тех или иных техногенных катастроф, к коим относятся аварии с розливом нефти и нефтепродуктов как на поверхность водоема, так и на твердую поверхность суши, необходим расчет по критериям риска.
Литературный обзор по критериям риска предоставляет информацию о том, что уровень 10-6 принят в ряде стран в качестве порога приемлемого риска. Значение риска, превышающее 10-4 во всех странах, считается неприемлемым.
В соответствии с требованиями, представленными в [9], рекомендованы следующие нормативные значения приемлемого уровня риска:
для профессиональных сотрудников предприятий 10-5;
для населения 10-6.
















Список использованной литературы:
Биненко В. И. Чрезвычайные ситуации в современном мире и проблемы безопасности жизнедеятельности. В.И. Биненко, Г.Н. Храмов, В.В. Яковлев. СПб, 2004.
Биненко В.И. Мониторинг чрезвычайных ситуаций на основе аэрокосмических средств –Доклады конференции « Национальная безопасность» 6-7 .06.2002 г. СПбГПУ , С. 294-300.
Киселев П.Г. Справочник по гидравлическим расчетам. Л.:Госэнергоиздат, 1961.
Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств (ПБ 09-170-97), СПб, 2001.
Гидравлика. Сборник задач. - Рязань: ВАИ, 2002.
Сборник методик по прогнозированию возможных аварий, катастроф, стихийных бедствий в РСЧС (книга 2). М., 1994.
Яковлев В. В. Нефть, газ, последствия аварийных ситуаций СПб, СПбГПУ, 2003. - 414с.
Катастрофические процессы и их влияние на природную среду/сейсмичность/- под ред. М.Л. Лаверова,М. 2002-504с.
Ковалев Е.Е. Анализ риска для населения России. Часть 2 в книге «Анализ риска и безопасности». Под ред. Г.А. Ягодина. — М.: Энергоатом издат, 1997.
Макаров Е. Инженерные расчеты в Mathcad 15: Учебный курс // СПб: 2011. – 308 с.
ГОСТ Р 12.3.047-98. ССБТ. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля [электронный ресурс]: http://www.stroyoffis.ru/










1