Математическое моделирование переноса загрязнений в водной среде при разрыве нефтепровода

Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0
Лаухин, Евгений Васильевич Отделение контроля и диагностики (ОКД)
Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

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

Аварийные разливы нефти и нефтепродуктов при транспортировке и
эксплуатации наносят значительный вред экосистемам. Рост добычи нефти,
износ трубопроводного транспорта увеличивают количество чрезвычайных
ситуаций(ЧС). Нефтяное загрязнение изменяет условия существования
обитания флоры, фауны и вызывает ряд проблем для существования человека,
которые должны быть срочно устранены обществами и правительствами в
отношении окружающей среды. Одной из таких проблем является будущее
прибрежных зон и районов. Места перехода нефтепровода, а также
транспортировки нефтепродуктов которая осуществляется через водные
объекты активно используется человеком, так как 50% населения в
промышленно развитых странах живет в одном километре от водоемов. Это
население вырастет примерно на 1,5% в год в течение следующих
десятилетий.
Прибрежные зоны и водоемы используются для производства
продуктов питания, для транспортных средств и для туризма и отдых, а также
возможное производство энергии, коммерческая рыбалка, а также добыча
полезных ископаемых которая создает нагрузку на водную среду, которая
нелинейна с ростом числа людей в этих районах. Все виды использования
содержат потенциальный риск того, что вредные вещества, опасные для
водной среды попадут в водный объект.
Для ликвидации и предупреждения последствий необходимо
предсказать характер поведения нефти и нефтепродуктов в водоемах при
разливе в водное пространство. Математическое моделирование позволит
создать модель переноса загрязнений в водной среде при разрыве
нефтепровода.
Цель работы
Создать математическую модель переноса загрязнений в водной
среде при разрыве нефтепровода
Задачи работы
1. Разработка физической модели.
2. Разработка математической модели.
3. Методика численного решения.
4. Проведение численных расчетов распределений концентрации
этого загрязняющего вещества в водной среде.
5. Анализ полученных результатов.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

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».

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать «Математическое моделирование переноса загрязнений в водной среде при разрыве нефтепровода»

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 Выполненных работ
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ
    Логик Ф. кандидат наук, доцент
    4.9 (826 отзывов)
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские дисс... Читать все
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские диссертации, рефераты, контрольные) уже много лет. Качество работ гарантирую.
    #Кандидатские #Магистерские
    1486 Выполненных работ
    Яна К. ТюмГУ 2004, ГМУ, выпускник
    5 (8 отзывов)
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соот... Читать все
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соответствии с Вашими требованиями.
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Математическое моделирование возникновения и развития природных пожаров
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Управление профессиональным риском при выполнении работ на высоте
    📅 2018 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Повышение эффективности использования аварийно-спасательного оборудования
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Оценка эффективности мероприятий по снижению риска аварий
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Организация оповещения населения города Томска в чрезвычайных ситуациях
    📅 2018 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Совершенствование системы обращения с твердыми бытовыми отходами
    📅 2021 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)