CO2管道全截面破裂后介质射流扩散研究

为了研究CO_2输送管道全截面破裂后介质射流形貌和扩散危险区域,在260 m工业规模试验管道上开展了气相、超临界相及密相CO_2在全截面破裂工况的泄放试验,视频记录了CO_2射流形貌,测量了轴线上距离泄放口不同位置的浓度随时间变化情况,分析了轴线方向CO_2浓度变化规律,探讨了CO_2扩散危险区域。研究表明,气相CO_2泄放时射流呈现圆柱形,密相、超临界相呈现扇形。密相泄放时扩散危险区域稍高于超临界相泄放,显著高于气相泄放。     

超高浓度CO2对主要环境介质的影响

规模化实施CO_2捕获、利用与封存(CO_2 capture,utilization and storage,CCUS)技术能够直接、有效地实现碳减排。但是由于地下地质条件的复杂多变以及技术手段的局限性,封存于地下的超临界CO_2仍会有逃逸的风险进而影响周边生态环境。回顾了国内外人工控制二氧化碳泄漏平台现状及研究内容,重点依托青海平安天然CO_2泄漏试验场地,通过模拟实验、取样测试和原位监测等技术手段,研究了超高浓度CO_2对研究基地内的土壤、水及大气环境影响程度。结论认为,受高含CO_2水体浸泡后,土壤理化性质发生了明显改变,土壤中的有机质、营养元素等大幅减少;高含CO_2气体的地下水具有较低的pH值,呈酸性水,并且含有游离CO_2;对水中的CO_3~(2-)、 HCO_3~-、Fe~(2+)、Fe~(3+)等离子影响作用较大。在开阔处,高浓度CO_2泄漏经过空气混合后不会对人体产生致命影响。不同高度大气CO_2日变化曲线趋势大致相同,随高度不同,大气中CO_2浓度也各有变化。     

定量风险分析方法在埋地燃气管道风险评估中的应用

为了探索埋地燃气管道风险评估的可靠方法,针对埋地燃气管道的风险特点,基于失效频率和泄漏后果定量分析模型,建立埋地燃气管道的定量风险评估模型,通过对某段埋地燃气管道进行实例应用和分析,确定该段埋地燃气管道泄漏事故造成的对个人和社会的风险水平。结果表明,采用定量风险分析方法对埋地燃气管道进行风险预测,评估结果可量化,能够实现管道风险定量评估,可为推动企业燃气管道风险管理和政府应急决策提供技术支持。     

横向滑坡作用下埋地管道力学响应分析

在Winkler假设的基础上,基于滑坡推力横向分布模型建立了埋地管道在横向滑坡作用下管-土相互作用的力学模型,利用滑坡体内与滑坡体外管道的变形协调性,通过求解埋地管道的弯曲微分方程,得到了埋地管道的挠度、转角、弯矩和剪力的解析解。通过算例,编程计算得到了埋地管道内力和变形的分布曲线,由分布曲线可以看出滑坡边界和滑坡体中间位置是埋地管道最容易发生破坏的位置。选取主滑断面处剩余下滑力P0、管道径厚比D/t以及滑坡宽度L三个影响因素,利用控制变量法分析了各因素对埋地管道受力和变形的影响。结果表明:主滑断面处剩余下滑力和滑坡宽度的增大会使埋地管道的挠度、弯矩和剪力增大,因此在潜在滑坡区应尽量使用小管径、厚管壁的管道,并加强监测,以降低滑坡对管道运营造成的危害。     

青海南部高原积雪期与生长季高寒草甸土壤CO2、CH4和N2O通量的观测

以静态箱采集气体和气相色谱分析气体浓度方法,测定分析了青海南部高原积雪期和生长季高寒草甸土壤CO_2、CH_4和N_2O通量.结果表明在积雪集中期的3月3日和4日,积雪深度为9~10 cm时,土壤CO_2通量为1.33 g·(m~2·h)-1、N_2O通量为0.21 mg·(m~2·h)-1、CH_4通量为-0.19 mg·(m~2·h)-1;在积雪末期的4月30日,积雪深度在8~9 cm时,土壤CO_2通量为4.70 g·(m~2·h)~(-1)、N_2O通量为0.24 mg·(m~2·h)-1、CH_4通量为-1.23 mg·(m~2·h)-1;积雪深度小于4 cm时,土壤CO_2和N_2O通量较低或为负值,土壤CH_4通量为负值且绝对值较小.土壤CO_2和N_2O通量与积雪深度呈正相关、土壤CH_4通量与积雪深度呈负相关(P0.05),土壤CO_2与CH_4通量及CH_4与N_2O通量间呈负相关、土壤CO_2与N_2O通量间呈正相关.土壤CO_2和N_2O通量在生长季较高、在积雪末期其次、在积雪集中期较低;土壤CH_4通量为负值,其绝对值在生长季和积雪末期较大.结果说明积雪改变将影响青藏高原高寒草甸土壤温室气体通量.     

含杂质CO2管道输送泄漏扩散的数值模拟

在全球变暖形势下,减轻温室气体排放所造成的气候变化是21世纪全人类面临的巨大挑战。碳捕获、利用与封存(CCUS)作为一项极具潜力和环境效益的应对全球气候变化的新兴技术,成为全球研究的焦点。管道中输送的含杂质CO_2流体不可预见的泄漏和扩散,会对人类和动物构成潜在的生理危害并造成巨大的经济损失。基于某油田含杂质CO_2特定管段泄漏点的扩散数值模拟研究,应用计算流体动力学(CFD)方法分析了高压CO_2流体泄漏后CO_2浓度的扩散规律和压力云图响应,在此基础上做出安全警示建议,以便定量分析与评价含杂质CO_2管道输送的安全性,为预防及解决CO_2流体泄漏问题提供理论依据。     

国内地质封存CO2泄漏的生态影响研究

以回顾CCUS技术在应对全球变化中的作用为基础,梳理了国内地质封存CO_2泄漏的生态影响研究方法,总结了CO_2泄漏对土壤及其微生物、植物与作物、水质及鱼类、陆生动物影响的研究进展,分析了CO_2泄漏对土壤、地表水和地下水等环境介质的影响,对植物及作物、土壤微生物、动物及鱼类等不同类型生命体的影响,以及CO_2泄漏生态监测指标筛选等不同领域研究的现状和问题;提出了地质封存CO_2泄漏对环境介质影响中的多因素、跨介质及流体流态影响机制,生态影响中的适应-抑制机制及指示性生态监测指标筛选,以及由室内外模拟到实施项目野外调查的研究方法转变三个方面的研究趋势。     

ALOHA软件在天然气管道工程环境风险评价中的应用

以某天然气管道工程为例,模拟天然气管线断裂导致断裂口天然气泄漏事故的情景。根据事故中易燃气体甲烷的理化性质以及事故发生的环境条件,采用美国的ALOHA软件对易燃气体甲烷泄漏产生窒息、喷射燃烧、爆炸事故进行模拟计算,对其进行影响程度及影响范围分析。结果显示:ALOHA软件进行的风险预测,能够客观地预测出易燃气体泄漏后的事故影响范围,可以为天然气管道泄漏事故救援、企业事故应急预案的制定提供有效的技术支持。     

中国神华煤制油深部咸水层CO_2地质封存示范项目监测技术分析

中国神华煤制油深部咸水层CO_2地质封存示范项目(以下简称"神华CO_2封存项目")是国内首个以封存为目的的CO_2咸水层封存示范工程。CO_2封存监测是保证该工程顺利进行,确保后续无CO_2泄漏的重要举措。通过长期的监测,从地下CO_2运移和潜在泄漏风险的角度,开展了全面监测工作,形成了完善的监测体系。其中,浅层地下水监测是国际上监测CO_2泄漏的重要手段,也是封存区周边居民最为关心的问题。通过对封存区周围地下水长期的监测,未发现CO_2泄漏的存在,初步证实了封存的安全性。同时环境保护部2016年发布了《二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估技术指南(试行)》,为后续监测提供了重要依据。     

桨叶埋深与液面高度对JBR内气-液混合影响的数值模拟

为了获得软锰矿浆烟气脱硫工艺的最佳运行工况,应用计算流体动力学(CFD)方法对其吸收设备——喷射鼓泡反应器(JBR)内气液两相流动进行了三维数值模拟.在FLUENT软件中采用标准k-ε湍流模型与Eulerian多相流模型模拟了喷射鼓泡反应器内流场和气液分散特性,并应用气含率方差的概念定量描述气相的分散程度.着重考虑了上桨埋深和液面高度对整体气含率与气含率方差的影响,并对气含率方差与上桨上下含气区高度比R的关系进行了分析.结果表明,流场的重要特征与前人的类似实验结果和数值模拟结果一致.上桨埋深与液面高度对JBR内整体气含率和气相的分布具有显著影响.整体气含率随上桨埋深的增加而减小,而随着液面高度的增加,整体气含率先增大后减小.气含率方差随上桨埋深的增加而增大,随高度比R的增大而减小.综合分析认为液面高度取260～280 mm为宜,以R约为2确定上桨埋深.     

地质封存CO_2泄漏对土壤真菌群落结构影响

以鄂尔多斯二氧化碳地质储存地的土壤和典型植被小麦为研究对象,通过模拟试验,采用PCR-DGGE(denaturing gradient gel electrophoresis)技术对不同浓度CO_2施加条件下土壤真菌多样性进行了研究。结构表明:土壤CO_2浓度由对照区的990 mg/m~3增加到35 990、71 980、107 970 mg/m~3时,真菌多样性指数(Shannon's method)依次为1.609、1.386、1.609、1.609。随着土壤CO_2浓度升高,Chaetomium sp.(毛壳菌属)等真菌丰度显著降低,990 mg/m~3条件下Pseudallescheria boydii(波氏假阿利什菌)菌种消失;优势菌群Ascobolus crenulatus(粪盘菌科)具有很高的同源性。土壤CO_2浓度升高至107 970 mg/m~3对土壤真菌群落结构有一定影响,但其主要建群种未变;高浓度CO_2对一些真菌生长有刺激作用,对另一些真菌生长有抑制作用甚至会导致土壤真菌遗传基因发生改变;尖端赛多孢子菌Pseudallescheria boydii(波氏假阿利什菌)对CO_2浓度升高反应敏感,可能用于地质封存CO_2泄漏微生物监测与甄别指示菌种。     

热力收缩与填埋场覆盖层裂缝形成

前言冰冻的填埋场土壤覆盖层和裸露的土壤防渗层,在冬天温度下降期间,易发生热力收缩、张应力上升并形成裂缝。在美国北部属大陆性气候的各州、阿拉斯加的大部、以及加拿大、北欧和亚州等地,象这样的温度条件每年都会出现。裂缝可能贯穿整个冻土深度,在某些地方甚至大于2米。土壤的温度收缩系数几乎比钢高3倍,微小的温降即能迅速产生张应力。因为冻结的地面承受拉力的能力相对较弱,最初的裂缝从地表面开始,穿过覆盖土壤,直到抵消张     

粤港澳大湾区丘陵地带某电镀场地重金属污染特征与迁移规律分析

粤港澳大湾区电镀企业的数量、生产规模均居全国前列,电镀生产排放的污染物造成该区电镀场地普遍存在土壤和地下水重金属污染现象,调查并分析区域电镀场地土壤和地下水重金属污染特征及迁移规律是粤港澳大湾区该类场地安全再利用的必要工作.在详细调查粤港澳大湾区丘陵地带某电镀场地土壤和地下水重金属污染现状的基础上,定量分析了不同深度土壤、地下水中的重金属空间分布特征,并结合场地水文地质条件探讨了粤港澳大湾区丘陵地带电镀场地土壤和地下水中的重金属迁移规律.结果表明,该电镀场地土壤和地下水已受到不同程度的重金属污染,土壤中Ni、Cr~(6+)和Cu超标率依次为20. 5%、12. 8%和2. 7%;地下水中Ni、Pb和Cr~(6+)超标率依次为41. 7%、33. 3%和33. 3%;场区内重金属污染与电镀厂生产功能分区相对应,说明重金属主要来源于电镀废物泄漏.由于该场区填土层以下为渗透性较差的粉质黏土,不利于重金属污染物向深部迁移,因而重金属污染物主要集中在表层土壤;但是在全风化花岗岩埋深较浅的电镀车间范围内,土层渗透性增大,重金属迁移深度显著增加,其中Cr~(6+)由于酸性土壤的吸附作用较弱,甚至出现了10 m深度的高浓度检出现象.虽然场区浅层含水层渗透性较弱,但是酸性土壤和地下水氧化环境有利于Cr~(6+)和Ni的迁移,因而在地下水位埋深较浅和土壤重金属迁移深度较大的电镀车间出现了Cr~(6+)和Ni超标现象;而粤港澳大湾区花岗岩中Pb含量背景值较高可能是造成场区地下水Pb超标的主要原因.因此,粤港澳大湾区丘陵地带电镀场地的Ni、Cr~(6+)和Cu主要集中在浅层土壤和地下水中,区域广泛分布的低渗透黏土层在一定程度上阻隔了重金属的扩散迁移;但是在土壤酸化和花岗岩埋深较浅的地区,以及地下水以氧化环境为主的丘陵地带,Ni和Cr~(6+)在土壤和地下水中的迁移深度将显著增加.     

喀斯特石漠化治理区土壤CH4和CO2排放研究

本研究采用静态密闭箱-气相色谱法,于2016年12月到2017年11月对重庆市南川石漠化治理示范区4个岩溶碳汇试验区(金银花地JYH、人工造林地杨树林YSL、坡改梯PGT、经济作物花椒林地HJ)及3个对照区(荒地HD、非坡改梯FPGT、弃耕地QGD)的土壤甲烷、二氧化碳的浓度及排放通量进行原位观测,探讨我国南方喀斯特石漠化地区甲烷和二氧化碳浓度分布和时空排放规律,及岩溶区土壤温度、土壤含水率等环境因子对甲烷、二氧化碳排放的影响。结果表明:不同植被类型下土壤CO_2的浓度范围为5 003. 64～19 163. 23 mg/m~3,土壤CH_4的浓度范围为5. 35～7. 46 mg/m~3。土壤CO_2的排放通量具有随季节变化土壤CO_2排放通量随季节明显变化,在一定范围内土壤温度及土壤含水率都与CO_2排放通量呈显著正相关关系。土壤CH_4释放速率没有明显的季节变化规律,在个别月份出现显著变化表现为巨大的源与汇,主要是受到土壤温度、土壤含水率及土壤微生物的共同影响。     

湖南长沙市施工不慎引起煤气泄漏着火

5月 16日下午 ,长沙市芙蓉北路一工地发生一起因民工施工不慎 ,煤气管道泄漏而造成的火灾事故 ,1人受伤。所幸扑救及时 ,才未造成更大损失。当天下午 3时 4 5分许 ,一民工在长沙市芙蓉路与湘春路交界路段的工地施工时 ,不慎将埋在地里 2 m深的 1条煤气管道挖坏 ,造成煤气大量泄漏并遇明火引起火灾。该民工被烧伤 ,管道附近的一根电线杆及一幢临时充作民工宿舍的房屋也被引燃湖南长沙市施工不慎引起煤气泄漏着火     

低温条件下基于TMVOC的土壤气相抽提技术数值模拟

为研究低温条件下土壤气相抽提技术对包气带中苯系物的去除效果、解决修复技术有效性评估等难题,基于TMVOC模型模拟砂箱试验,从浓度梯度、相间转化、饱和度变化等方面分析土壤气相抽提技术对污染物空间分布规律的影响机理.结果表明,TMVOC模拟苯系物浓度的计算值与试验测量值的拟合效果较好;低温条件下,砂箱土体中苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯的去除率分别为89.8%、71.3%、29.7%、14.4%.两次抽提过程中,苯在"气-液-NAPL（non-aqueous phase liquid）"三相中的质量均减少,减少比例近似为2:7:1,苯在液相中的质量减幅最大;在间歇期,苯由"NAPL相"以近似3:7的比例向"气、液"两相运移.在砂箱土体上部和中部NAPL相饱和度保持为0,"气-液"两相共存,间接表明苯系物在"气-液"两相间发生运移;在砂箱土体底部污染源附近"气-液-NAPL"相共存,间接表明苯系物在"气-液-NAPL"相间发生运移,抽提作用使得气相与液相饱和度升高、NAPL相饱和度降低.      

黔中岩溶地区草地下土壤CO_2含量的变化特征

全球碳循环中,CO_2的未知汇可能是陆地生态系统中某一部分,如土壤。土壤中CO_2的含量是大气的几倍至近百倍,它的吸收与释放将影响大气中的CO_2浓度。岩溶地区占全球陆地面积的1/15。对典型的岩溶地区——黔中某地土壤的CO_2进行了四季及昼夜的采样测定,结果表明,该地地表大气的CO_2含量具有季节变化的特征。土壤气中的CO_2浓度为大气CO_2浓度的几倍至一百多倍;自地表向下,随着土壤深度的增大,CO_2浓度升高。土壤CO_2含量的季节变化及昼夜变化,与土壤中CO_2来源和温度等因子变化有关。     

水肥用量对玉米季土壤CO2排放的综合影响

为揭示水肥用量对农田生态系统土壤CO_2排放的综合影响,试验设高水W1(90 mm)、中水W0.85(76.5 mm)、低水W0.7(63 mm)这3个灌水水平,300、255、210和0 kg·hm~(-2)这4个施氮水平和90、76.5、63和0 kg·hm~(-2)这4个施磷水平,采用静态暗箱-气相色谱法对夏玉米地土壤CO_2排放进行原位观测,分析土壤CO_2排放对水肥调控的动态响应.结果表明,玉米季农田土壤CO_2排放呈双峰曲线,主峰值出现在拔节期至抽雄期,次峰出现在抽雄至灌浆期,其他阶段排放通量较低.W1在高肥F1(N 300 kg·hm~(-2),P2O590 kg·hm~(-2))和低肥F0.7(N 210 kg·hm~(-2),P2O563 kg·hm~(-2))水平下全生育期土壤CO_2平均排放通量均显著高于W0.7(P0.05);中肥F0.85(N 255 kg·hm~(-2),P2O576.5 kg·hm~(-2))和F0.7水平下,W0.85与W0.7差异不显著(P0.05).W1水平下,F1比F0.7显著增大14.82%(P0.05);W0.85水平下,F0.85比F0.7显著增大8.03%(P0.05);而W0.7水平下各施肥水平间无显著性差异.单施氮(N 210 kg·hm~(-2))或磷(P2O563 kg·hm~(-2))、氮磷配施(N 210 kg·hm~(-2)、P2O563kg·hm~(-2))较不施肥处理分别显著增加23.70%、19.00%和12.30%,且氮磷交互作用极显著(P0.01).方差分析表明,供应水平相差15%时,水肥交互作用对全生育期土壤CO_2平均排放通量影响不显著(P0.05),而对土壤CO_2累计排放量影响显著(P0.05);供应水平相差30%时水肥交互作用对全生育期土壤CO_2平均排放通量和累计排放量均影响显著(P0.05).可见,灌水量、施氮量、施磷量单因素均显著促进土壤CO_2排放,而氮磷配施起抑制作用.土壤CO_2排放与水、肥供应水平均有密切关系,水肥交互显著促进了土壤CO_2排放,通过水肥联合调控可有效调节土壤CO_2排放.     

某化工场地地下水中污染物运移模拟研究

为探究浅层地下水中污染物运移规律,给场地地下水调查与污染防治提供科学依据,以湖北某化工厂场地为研究对象,采用GMS软件对厂区内不同情景下油库储油罐发生泄漏后石油类污染物和厂区危险废物堆埋区重金属Zn在浅层地下水中的时空分布特征和运移规律进行了模拟预测研究。结果表明:石油类污染物沿地下水流方向运移明显,污染羽大致呈椭圆形;油库储油罐发生泄漏后地下水中石油类污染物浓度迅速上升,泄漏停止后由于自净作用其浓度缓慢下降,直至污染消失,有效的防渗措施可以大大减少油库泄漏带来的地下水污染;在厂区危险废物堆埋区,随着污染源强的减小,重金属Zn在相同时间节点污染程度相应降低,但水平和垂直方向上的运移趋势大体一致;厂区第三层土壤渗透系数较低,Zn很难向下运移,模拟期(6 000d)内Zn没有到达细砂层,不会对汉江水质造成污染,进一步说明渗透系数较低的黏土层使污染物很难向下运移,这可为场地调查中污染物运移范围的预估和采样深度的确定提供参考。     

LNG接收站泄漏事故最大风险预测

用道化学公司火灾爆炸危险指数评价法预测上海液化天然气(LNG)接收站内各系统的危险等级.结果表明,接收站内高压输送管道风险值最高.假设管径完全破裂,采用风险评价导则中的两相流泄漏计算公式计算泄漏量,同时对泄漏过程中可能发生的喷射火焰、爆炸、蒸汽云扩散等事故采用相应的公式进行预测.预测结果表明,发生火灾、爆炸等最大规模泄漏事故的安全半径在500m以内,蒸汽云危险扩散半径在1.5 km内.并对预测的不确定因素进行分析.