Математическое моделирование переноса загрязнений в водной среде при разрыве нефтепровода

Используя математическую модель переноса нефтепродуктов в водной среде,
рассчитывается распределение нефтепродуктов в водной среде при разрыве трубопровода,
пересекающего водную преграду.

Введение ………………………………………………………………………………………………. 16
Основная часть ……………………………………………………………………………………… 18
1. Обзор литературы………………………………………………………………………………. 18
1.1. Характеристики нефти ……………………………………………………………….. 18
1.2.Технологические решения при строительстве
подводных нефтепроводов………………………………………….….20
1.2.1. Надземная прокладка……………………………………………..…20
1.2.2. Горизонтально-направленное бурение (ГНБ) ………………………….. .22
1.2.3. Мокрый метод строительства перехода……………………………23
1.3. Особенности прокладки подводных нефтепроводов………………….24
1.4. Технические трудности……………………………………………….…26
1.5. Модель распространения нефтепродуктов на водной
поверхности…………………………………………………………………………………..28
1.6. Образование отходов при разрыве нефтепровода……………………..29
1.7.Процессы взаимодействия нефтепродуктов с окружающей средой…29
1.7.1. Выветривание нефтепродуктов…………………………………….29
1.7.2. Распределение нефти по водной поверхности……………….……30
1.7.3. Улетучивание нефтепродуктов с водной поверхности……………30
1.7.4. Эмульгация нефтепродуктов……………………………………….31
1.7.5. Разложение нефтепродуктов в водной среде………………………31
1.7.6. Оседание нефтепродуктов в водной среде…………………………32
1.7.7. Соприкосновение с поверхностью суши……………………….….32
1.7.8. Биоразложение………………………………………………………33
1.7.9. Совместно действующие процессы………………………………..34
Практическая часть ………………………………………………………………………………… 36
2. Физическая и математическая постановка задачи……………………………36
2.1.Физическая постановка задачи …………………………………………………… ..36
2.2.Математическая постановка задачи ……………………………………………. ..37
3. Метод решения и анализ полученных результатов …………………………………. 38
3.1.Обработка данных в программе planriver………………………………43
3.2.Численное моделирование и результаты расчетов …………………………. 43
3.3. Анализ полученных результатов………………………………………48
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение …. 50
4.1.Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения………………………………………………………..50
4.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования………..50
4.1.2. Технология QuaD…………………………………………………………………51
4.1.3. SWOT-анализ……………………………………………………….53
4.2. Планирование научно-исследовательских работ………………….……58
4.2.1. Структура работ в рамках научного исследования……………..58
4.2.2. Определение трудоемкости выполнения работ…………………59
4.2.3. Разработка графика проведения научного исследования……….63
4.3. Бюджет научно-технического исследования (НТИ)………………..…68
4.3.1. Расчет материальных затрат НТИ………………………………..68
4.3.2. Основная заработная плата исполнителей темы………………..70
4.3.3. Дополнительная заработная плата исполнителей темы………..71
4.3.4. Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления)71
4.3.5. Накладные расходы………………………………………………..72
4.3.6. Формирование бюджета затрат научно-исследовательского
проекта……………………………………………………………..72
4.4. Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования……73
5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ………………………………………………… 77
Введение ………………………………………………………………………………………………… 77
5.1. Анализ вредных факторов проектируемой производственной среды.
Промышленная санитария ………………………………………………………………. 77
5.1.1.Освещение…………………………………………………………..78
5.1.2.Микроклимат………………………………………………………..83
5.1.3.Шум ……………………………………………………………………………………. 85
5.1.4.Токсиканты …………………………………………………………………………. 87
5.2. Анализ опасных факторов проектируемой производственной
среды …………………………………………………………………………………………… 89
5.2.1. Электрический ток…………………………………………………………………….89
5.2.2. Статическое электричество ……………………………………………… ……92
5.2.3. Пожароопасность…………………………………………………….93
5.2.3.1. Автоматическая система пожаротушения……………….95
5.2.3.2. Селективная (избирательная) сигнализация пожара…….96
5.2.3.3. Датчики пожарной сигнализации (пожарные
извещатели)…………………………………………………97
5.3. Охрана окружающей среды ……………………………………………………………. 98
5.3.1. Охрана атмосферного воздуха от загрязнения…………………98
5.3.2. Охрана поверхностных и подземных вод от загрязнения и
истощения……………………………………………………………99
5.3.3. Охрана водоемов от загрязнения сточными водами от НПС и
других объектов нефтепровода… …………………………………….. 100
5.3.4. Восстановление (рекультивация) земельных участков ……. …101
5.3.5. Утилизация отходов нефтепромышленности………………….102
5.4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………….. 105
5.4.1. Безопасность в чрезвычайных ситуациях природного
характера…………………………………………………………105
5.4.2. Безопасность в чрезвычайных ситуациях техногенного
характера…………………………………………………………..107
5.5. Перечень нормативно-технической документации, используемой в
разделе «Социальная ответственность» ……………………………………….109
Заключение… ……………………………………………………………………………………….. 111
Список публикаций………………………………………………………………112
Список литературы ……………………………………………………………………………….. 113
Приложение А Oil properties and oil pipeline construction technology………….114

В ходе исследовательской работы было проведено Математическое
моделирование переноса загрязнений в водной среде при разрыве
нефтепровода. В ходе проделанной работы были осуществлены следующие
задачи:
1.Разработана физическая модель распространения загрязнения при
аварийном сбросе нефти в водоем.
2.Разработана математическая модель распространения загрязнения в
водной среде.
3.Применена методика численного решения.
4.Проведена численные расчеты распределения концентрации
загрязняющего вещества в водной среде.
5. И проведен анализ полученных результатов.
С помощью представленной в данной работе математической модели
можно оценить распространения нефтяного пятна в водной среде с
изменением параметров окружающей среды (температуры воздуха, скорости
течения, концентрации вещества, массы вещества и физических параметров
водоема). В результате построения данной математической модели
распространения нефтезагрязнения в местах переходов через реку было
получены графики зависимости изменения площади распространения
нефтяного пятна от скорости течения реки и массы выброшенного
загрязняющего вещества.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1. Лаухин Е. В. Загрязнение окружающей среды в результате
розливов нефти. Неразрушающий контроль: сборник трудов VI
Всероссийской научно-практической конференции “Неразрушающий
контроль: электронное приборостроение, технологии, безопасность”, Томск,
23-27 мая 2016 г.: в 3 т. — Томск: Изд-во ТПУ, 2016. — Т. 3. — с. 179-183.
2. Лаухин Е.В. Математическое моделирование процесса
распространения нефтяного загрязнения в водной среде при разрыве
нефтепровода. Экология и безопасность в техносфере: современные проблемы
и пути решения: сборник трудов Всероссийской научно-практической
конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, г. Юрга, 22-24 ноября
2018 г. — Томск: Изд-во ТПУ, 2018. — с. 285-287.
3. Лаухин Е.В. Численное решение задачи переноса загрязнений в
водной среде при разрыве нефтепровода. Информационные технологии (IT) в
контроле, управлении качеством и безопасности: сборник научных трудов VIII
Международной конференции школьников, студентов, аспирантов, молодых
ученых “Ресурсоэффективные системы в управлении и контроле: взгляд в
будущее”, 7 -12 октября 2019 г., г. Томск. — Томск: Изд-во ТПУ, 2019. — с.
141-145.
4. Лаухин Е.В. Математическое моделирование переноса
загрязнения в водной среде при разрыве нефтепровода. Техносферная
безопасность в ХХI веке. IX Всероссийская научно-практическая
конференция: сборник научных трудов магистрантов, аспирантов и молодых
ученых. – Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2019. – 394 с.

1. Потехин В.М., Сыроежко А.М., Пекаревский Б.В. Теоретические
основы процессов переработки природных энергоносителей изд.- СПб.:
СПбГТИ(ТУ), 2010. – 156 с.
2. Богомолов А.И., Гайле А.А., Громова В.В., Драбкин А.Е., Неручев
С.Г., Проскуряков В.А., Розенталь Д.А., Рудии М.Г., Сыроежко А.М. Химия
нефти и газа. – 3 изд. – СПб.: Санкт-Петербургское отделения химии, 1995. –
448 с.
3.РозентальД.АХимиягорючихископаемых.-Ленинград:
Ленинградский технологический институт Имени Ленсовета, 1988. – 92 с.
4. Соколов В.А., Бестужев М.А., Тихомолова Т.В. Химический состав
нефтей и природных газов в связи с их происхождением. – М.: Издательство
Недра, 1972. – 276 с.
5. А.В. Сальников, В.П. Зорин, Р.В. Методы строительства подводных
переходов газонефтепроводов на реках Печорского бассейна. – Ухта:
Ухтинский государственный технический университет, 2008. – 108 с.
6.Капустин,К.Я.,КамышевМ.А.Строительствоморских
трубопроводов. – М.: издательства Недра, 1982. – 207 с.
7. Иббатулин Р.Р. Технологические процессы разработки нефтяных
месторождений. – Альметьевск: Издательство Фэн Академии наук Республики
Татарстан, 2010. – 325 с.
8. Павлов А.А. Моделирование распространения нефти по руслу
малоговодотокапритурбулентномрежиметеченияиэкология
урбанизированных территорий: наук: 03.02.08. – М., 2012. – 19 с.
9.Безопасноеобращениесотходами:Сборникнормативно-
методических документов – СПб.: РЭЦ «Петрохимтехнология», «Интеграл»,
«Тема», 1999. – 448 с.
10. Павлов А.А моделирование распространения аварийных разливов
нефти по участкам водотоков малых рек: наук: 03.02.08. – М., 2012. – 19 с.
11. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа –М.: Издательство
Дрофа, 2003. – 840 с.
12. Седов, Л.И. Механика сплошных сред. – М.: Наука, 1970. – 1136 с
13. Евсеева А.У. Математическое моделирование течений нефтей по
трубопроводам: наук: 30.84.07. – Алматы, 1997. – 15 с.
14. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и
динамики жидкости. – М.: Энергоатомиздат, 1984. –124 с.
15. И.Г. Видяев, Г.Н. Серикова, Н.А. Гаврикова. Финансовый
менеджмент,ресурсоэффективностьиресурсосбережение:−Томск:
Издательство Томского политехнического университета, 2014. – 36 с.
16.СанПин2.2.1/2.1.1278-03«Гигиеническиетребованияк
естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и
общественных зданий»
17. Правила устройства электроустановки ПУЭ (утв. Минэнерго СССР,
6-е издание), раздел 7.1 «Электрооборудование жилых и общественных
зданий»
18. ГОСТ 12.1.038-82 «Система стандартов безопасности труда.
Электробезопасность.Предельнодопустимыезначениянапряжений
прикосновения и токов»
19. СП 3.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Система
оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре».