Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА 4

2 ОЦЕНКА ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ВЕЛИЧИНУ УЩЕРБА ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЕ ПРИ АВАРИЯХ НА НЕФТЕПРОВОДАХ 5

3 ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 12

4 ОЦЕНКА УЩЕРБА, ПОДЛЕЖАЩЕГО КОМПЕНСАЦИИ, ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЕ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЗЕМЕЛЬ НЕФТЕПРОДУКТАМИ 17

5 ОЦЕНКА УЩЕРБА, ПОДЛЕЖАЩЕГО КОМПЕНСАЦИИ, ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЕ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ НЕФТЬЮ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ 20

6 ОЦЕНКА УЩЕРБА, ПОДЛЕЖАЩЕГО КОМПЕНСАЦИИ, ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЕ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ НЕФТЕПРОДУКТАМИ 21

7 ПЛАТА ЗА ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ПРИ АВАРИЯХ НА МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДАХ 22

8 ХАРАКТЕРИСТИКА ЧРЕЗВЫЧАЙНОЙ СИТУАЦИИ, СЛОЖИВШЕЙСЯ НА ТЕРРИТОРИИ НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА 23

9 СОСТАВ СИЛ И СРЕДСТВ, НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ И ЛИКВИДАЦИИ РАЗЛИВА НЕФТИ 24

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 28

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 29

ВВЕДЕНИЕ

Целью курсового проекта является углубление теоретических знаний по дисциплине «Антропогенное воздействие на гидросферу», выработка навыков применения теории в решении конкретных практических задач.

Задачей курсовой работы является прогнозирование возможных последствий аварийного разлива нефти, принятие мер по локализации разлива нефти, обеспечение безопасности населения, а также оценка факторов, определяющих величину ущерба окружающей природной среде, установление размеров платы за загрязнение окружающей природной среды при авариях на магистральных нефтепроводах.

Основными факторами, определяющими величину ущерба, наносимого окружающей природной среде на нефтепроводах, являются: количество вылившейся из нефтепровода нефти и распределение ее по компонентам окружающей среды; площадь и степень загрязнения земель; площадь и степень загрязнения водных объектов; количество углеводородов, выделившихся в атмосферу.

Плата за загрязнение окружающей природной среды разлившейся нефтью при авариях на магистральных нефтепроводах состоит из ущерба, подлежащего компенсации, за загрязнение земли, водных объектов и атмосферы.

В результате работы должна быть полностью охарактеризована чрезвычайная ситуация, изложены мероприятия, по локализации разлива нефти, а также полностью должен быть определен экономический ущерб окружающей природной среде в результате аварийных разливов нефти и нефтепродуктов.

1 Общая характеристика объекта

Характеристика населенного пункта

Город Ильинский является муниципальным районом Пермского края. Расположен в центральной части Пермского края, в бассейне реки Камы и её притоков Обвы и Чермоза. Площадь района — 3069 км². Плотность населения в этом районе 230 чел/га. В восточной части города проходит нефтепровод, вблизи озера А.

Граничит с Коми-Пермяцким округом, Добрянским, Карагайским, Краснокамским и Пермским муниципальными районами. В физико-географическом отношении район находится в подзонах южной тайги и хвойно-широколиственных лесов. Ильинский район занимает территорию на восточной окраине русской платформы.

Характеристика природно-климатических условий

В пределах Пермской области на Восточно-Европейской (Русской) равнине выделяют четыре геоморфологических района. Это Северные увалы, Верхнекамская возвышенность, Тулвинская возвышенность и Веслянская низменность.

На территории города преобладают суглинки влажностью 30%. Глубина промерзания грунта 1,81м.

Климат города континентальный с муссонными чертами. Господствуют северное и южное направление ветров.

Абсолютная минимальная температура, зарегистрированная в города, составляет -32◦С, абсолютная максимальная температура 39◦С..

Средняя месячная относительная влажность воздуха в 13 часов для наиболее холодного месяца 77%, для наиболее жаркого 67%.

Количество осадков за год 577 мм, суточный максимум 95мм.

2 Оценка факторов, определяющих величину ущерба окружающей природной среде при авариях на нефтепроводах

2.1 Определение количества нефти, вылившейся из нефтепровода вследствие аварии.

Расчет количества нефти, вылившейся из трубопровода, производится в 3 этапа, определяемых разными режимами истечения:

- истечение нефти с момента повреждения до остановки перекачки;

- истечение нефти из трубопровода с момента остановки перекачки до закрытия задвижек;

- истечение нефти из трубопровода с момента закрытия задвижек до прекращения утечки.

2.1.1 Объем V₁ нефти, вытекшей из нефтепровода с момента _a возникновения аварии до момента _o остановки перекачки, определяется соотношением

, (2.1)

V₁ – объем нефти, вытекшей из нефтепровода с момента возникновения аварии до остановки перекачки, м³;

Q₁ – расход нефти через место повреждения с момента возникновения аварии до остановки перекачки, м³/ч;

τ₁ – продолжительность истечения нефти из поврежденного нефтепровода при работающих насосных станциях, ч;

τ_а – время повреждения нефтепровода, ч;

τ₀ – время остановки насосов после повреждения, ч.

Время повреждения _a и остановки _o насосов фиксируется системой автоматического контроля режимов перекачки. Согласно исходным данным, τ_а = 8ч15 мин, τ₀ = 8ч 45мин.

Для определения расхода нефти через место повреждения необходимо проверить ряд условий:

Q^/-Q₀<0,

P" < (Z_n – Z₂) g,

P" = 0.

Проверим каждое условие по порядку:

Q^/-Q₀<0, (2.2)

Q^/ - расход нефти при работающих насосных станциях, м³/с;

Q₀ - расход нефти в неповрежденном нефтепроводе при работающих насосных станциях, м³/с.

Согласно исходным данным Q^/=1,16 м³/с; Q₀=0,94 м³/с, тогда

1,16-0,94<0

0,22<0

Данное условие не выполняется.

Проверим условие:

P" < (Z_n – Z₂) g, (2.4)

z_n – геодезическая отметка наиболее высокой точки, м.

z₂ – геодезическая отметка конца аварийного участка, м;

ρ – плотность нефти, т/м³. Согласно исходным данным ρ=0,86 т/м³;

g – ускорение свободного падения, м/с², q=9,81 м/с²;

Р" - давление в конце участка, Па.

Согласно исходным данным z_n =142,4 м, тогда

5,1·10⁵ < (142,4– 133,6)·9,81·0,83

5,0·10⁵ < 71,652

Данное условие не выполняется.

Проверим условие:

P" = 0

5,1·10⁵ = 0

Данное условие не выполняется.

Поскольку ни одно условие не выполняется, то расход нефти через место повреждения рассчитываем по формуле

(2.5)

Q^/ - расход нефти при работающих насосах в поврежденном нефтепроводе, м³/с;

Q₀ – расход нефти в неповрежденном нефтепроводе при работающих насосных станциях, м³/с;

l – протяженность аварийного участка нефтепровода между двумя насосными станциями, км;

x^* - расстояние от насосной станции до места повреждения, км;

z₁ – геодезическая отметка начала аварийного участка, м;

z₂ – геодезическая отметка конца аварийного участка, м;

Р^/ - давление в начале участка, Па;

Р^// - давление в конце участка, Па;

ρ – плотность нефти, т/м³. Согласно исходным данным ρ=0,83т/м³;

g – ускорение свободного падения, м/с², q=9,81м/с²;

i₀ – гидравлический уклон. Согласно исходным данным i₀=0,008;

m₀ – показатель режима движения нефти по трубопроводу. Согласно /1/ m₀=1,75.

Расход нефти в исправном нефтепроводе при работающих насосных станциях Q₀, м³/с, определяется режимом загрузки нефтепровода и фиксируется по показаниям приборов на нефтеперекачивающих станциях. Согласно исходным данным Q₀=0,94 м³/с.

Протяженность поврежденного участка нефтепровода l, заключенного между двумя нефтеперекачивающими станциями, протяженность участка нефтепровода от нефтеперекачивающей станции до места повреждения x^*, геодезические отметки начала z₁ и конца z₂ участка l определяются по профилю трассы нефтепровода. Согласно исходным данным l=88 км; x^*=43км; z₁ =141,70 м; z₂=133,60 м.

Расход при работающих насосах Q^/, давление в начале Р^/ и в конце Р^// участка l в поврежденном нефтепроводе при работающих нефтеперекачивающих станциях определяются по показаниям приборов на нефтеперекачивающих станциях на момент аварии. В соответствии с исходными данными Q^/=1,16 м³/с; Р^/=44·10⁵ Па; Р^//=5,1·10⁵ Па, тогда

Q₁ = 1,16-0,94·{1/(88000-43000)·0,008· [141,70-133,60+(44·10⁵-5,1·10⁵)/0,83·1000·9,81-

-0,008·43000·(1,16/0,94) ]} =1,147 м³/с.

В соответствии с формулой (2.1) объем нефти, вытекшей из нефтепровода с момента возникновения аварии до остановки перекачки

V₁ = 1,147·((8ч15м-8ч45м)·60) = 2064,6 м³.

2.2 Истечение нефти из трубопровода с момента остановки перекачки до закрытия задвижек.

Продолжительность истечения нефти с момента остановки перекачки до закрытия задвижек вычисляется по формуле

τ₂=τ₀-τ_з, (2.6)

τ₀ – время остановки задвижек. Согласно исходным данным τ₀ = 8ч 45мин ;

τ_з – время закрытия задвижек. Согласно исходным данным τ_з = 9ч 00 мин

τ₂=|8ч45м-9ч00м|=15м=0,25 ч

Для выполнения расчетов продолжительность истечения нефти τ₂ с момента остановки перекачки τ₀ до закрытия задвижек τ_з разбивается на элементарные интервалы τ_i, внутри которых режим истечения (напор и расход) принимается неизменным.

Общий объем выхода нефти из нефтепровода V₂, за время τ₂=τ₀-τ_з определяется как сумма V_i нефти, вытекшей за элементарные промежутки времени τ_i

V₂=ΣV_i=ΣQ_i·τ_i (2.7)

V₂ – объем нефти, вытекшей из нефтепровода с момента остановки перекачки до закрытия задвижек, м³;

V_i – объем нефти, вытекшей из нефтепровода за элементарный промежуток времени τ_i, м³;

Q_i – расход нефти через место повреждения в промежуток времени τ_i, м³/ч;

τ_i – элементарные интервалы времени, внутри которых режим истечения нефти принимается неизменным, ч.

Напор в отверстии h_i, м, соответствующий i-ому элементарному интервалу времени, вычисляется по формуле

h_i=z_i-z_м-h_т-h_а, (2.8)

z_i – геодезическая отметка самой высокой точки профиля рассматриваемого участка нефтепровода, заполненного нефтью на i-ый момент времени, м;

z_м – геодезическая отметка места повреждения, м;

h_т – глубина заложения нефтепровода, м;

h_а – напор, создаваемый атмосферным давлением, м.

Согласно исходным данным z_i=142,40 м; z_м=139,8 м; h_т= 2,1 м; h_а= 10 м, тогда

h_1i=142,40-139,80-2,1-10 = -9,5 м

Если напор в отверстии с момента остановки перекачки нефти отрицательный, тогда излив нефти не происходит V₂=0.

2.3 Истечение нефти из трубопровода с момента закрытия задвижек до прекращения утечки .

Основной объем V₃^/, м³, вытекающей после закрытия задвижек до прекращения самопроизвольного истечения нефти через место повреждения определяется по формуле

V₃^/ = π·d_вн²·l^//4, (2.9)

V₃^/ - основной объем нефти, вытекшей после закрытия задвижек до прекращения самопроизвольного истечения нефти через место повреждения;

l^/ - суммарная длина участков нефтепровода между двумя перевальными точками или 2 смежными с местом повреждения задвижками, возвышенных относительно места повреждения и обращенных к месту повреждения, за исключением участков, геодезические отметки которых ниже отметки повреждения, м.

Значение l^/ находится как сумма длин участков нефтепровода между перевальными точками или двумя смежными с местом повреждения задвижками, возвышенных относительно места повреждения М(x^*; z_м) и обращенных к месту повреждения, за исключением участков, геодезические отметки которых ниже отметки повреждения.

d_вн – внутренний диаметр нефтепровода, м. Согласно исходным данным d_вн=0,6 м.

В зависимости от положения нижней точки контура повреждения относительно поверхности трубы и профиля участков нефтепровода, примыкающих к месту повреждения, возможно и частичное их опорожнение. Дополнительный сток ΔV₃, определяемый объемом участка нефтепровода с частичным опорожнением, для различных условий в зависимости от диаметра нефтепровода и данных местоположения отверстия.

l^/=l₁+l₂+l₃ (2.10)

l^/=1000м+1000м+1000м=3000м

V₃^/=(3,14·0,6²·3000)/4=847,8 м³.

Объем стока нефти из нефтепровода с момента закрытия задвижек равен

V₃=V₃^/+ΔV₃, (2.11)

ΔV₃ – дополнительный сток нефти после закрытия задвижек, определяемый объемом участка с частичным опорожнением в зависимости от положения нижней точки контура повреждения относительно поверхности трубы и профиля участков нефтепровода, примыкающих к месту повреждения, м³. Дополнительный сток нефти после закрытия задвижек ΔV₃, м³, определяется по формуле

Δ V₃ = АD³_вн [1/k(x_i) ]+ ВD³_вн [1/k(x_j)] +СD²_вн (x_τ+1- x_τ), (2.12)

Значения А, В, С находятся методом интерполяции.

т.к. порыв по нижней образующей в 60⁰ от вертикальной оси (120⁰ = 2,093рад => А = 0,7696; В=0,156; С=0,632)

Определяем:

k(x_i) = |(Z_{i + 1} - Z_i )/(X_{i +1} - X_i ) | (2.13)

k(x_i) = |( 135,80 – 142,40)/(40000 – 41000) = 0,0066.

k(x_j) = |(Z_{j + 1} – Z_j )/(X_j+1 – X_j ) | (2.14)

k(x_j) = |( 137,00 – 147,80)/(45000– 46000) = 0,0008.

Δ V₃ = 0,7696∙0,6³∙ [1/0,0066 ]+ 0,156∙0,6³∙ [1/0,0008] +0,632∙0,6²∙ (44000-42000)=523,21 м³

Согласно формуле (2.11), объем стока нефти из нефтепровода с момента закрытия задвижек V₃, м³, равен

V₃=847,8+523,21=1371,01 м³.

Общий объем V, м³, вылившейся при аварии нефти определяется суммой объемов истечения нефти с момента возникновения аварии до прекращения утечки

V=V₁+V₂+V₃ (2.15)

V=2064,6+0+1371,01=3435,61 м³.

Общая масса М, т, вылившейся при аварии нефти, определяется по формуле

М=ρ·V, (2.16)

ρ – плотность нефти, т/м³. Согласно исходным данным ρ=0,83 т/м³;

V – общий объем, м³,

М=0,83·3435,61=2851,6 т.