Experimental study on the distribution of velocity and pressure near a submarine pipeline

As a transport means of oil and gas the submarine pipeline has many merits, such as continuous delivery, large conveying capacity, convenient management, etc. A tube was chosen in our study to simulate the submarine pipeline in the experiments. A high accuracy instrument ADV and high precision point-type pressure sensors were used to measure the parameters of the flow field, including the pressure distribution, velocities at seven cross sections near the submarine pipeline with five different clearance ratios, and twelve dynamic pressure values around the pipeline. The pressure distributions and velocity changes around the pipe under different flow velocities and clearance ratios were analyzed. These results might be useful for further study of submarine pipeline erosion and protection.     

跨断层埋地管道抗震试验

首次进行了跨断层理地管道抗震试验,取得了一些有益的结论．     

非线性波浪作用下埋置管道上波浪力简化计算

由于浅水区波浪的非线性影响显著,浅埋管道受非线性波浪荷载的影响大,为了保证管道长期运行的稳定性,在管道设计过程中需要充分考虑由非线性波浪引起的波浪力。考虑孔隙水和海床土的压缩性,基于Biot固结理论和一阶近似椭圆余弦波理论,利用分离变量法推导了非线性波浪作用下浅水区埋置管道周围海床的渗流压力,进而给出了埋置管道上的波浪力压力解析解,并与已有的文献结果进行比较。计算结果表明,在椭圆余弦波的作用下,海底管道周围海床内的渗流压力呈正弦分布,且管道所受的波浪力随着管径的增大而增大。     

侧扫声纳和浅地层剖面仪在海管断裂点定位中的应用

结合侧扫声纳和浅地层剖面仪能够探测出海底管道附近异常,路由区浅层地质灾害以及海底管道位置等特点,通过实例探讨了侧扫声纳和浅地层剖面仪在海底管道断裂位置定位中的应用。船锚、浅层气等外力作用,导致海底油气管道断裂,使用侧扫声纳和浅地层剖面仪探测的方法,综合分析海水中的气体屏蔽现象、海底面的地貌异常特征、海底管道的平面位置及埋深变化、地层剖面的反射空白等异常特征,快速准确定位海底油气管道断裂位置。     

以3个典型个例探讨养护海滩侵蚀热点的特征及其成因类型

基于厦门香山—长尾礁海滩、北戴河西海滩和平潭龙凤头海滩3个典型海滩养护后多期地形地貌测量数据、观测记录和遥感影像等,分析了养护海滩侵蚀热点的分布和形态特征,探讨了各处侵蚀热点的形成原因和控制因素.从野外调查来看,侵蚀热点在各养护海滩皆有分布,热点宽度为20 ～260 m不等.研究表明沿岸水下地形、排污管道的布设、岬角和岸线走向突变是诱发侵蚀热点的主要因素,具体表现为:(1)沿岸水下地形分布有离岸潜堤、沙坝、带有缺口的连续暗礁等结构时,会因波浪绕射引起波能辐聚而造成沙滩局部的强侵蚀,形成侵蚀热点;(2)排污管道的埋设会阻断沉积物的沿岸运移,会在其下游形成侵蚀热点;(3)岬湾海岸两端岬角或者人工拦沙堤对波浪的折射和反射作用会造成岬角周边局部强侵蚀;(4)养护海滩岸线方向突变,特别是向海凸出的岸线,波浪会使这一位置岸线趋于平滑,造成突变点的强侵蚀.     

海洋管道浮拖过程力学分析

管道施工质量直接关系到海底管道能否长久地安全运行,施工期间各种环境载荷对管道施工质量影响较大,因此,对海洋管道进行应力计算和分析是确保管道施工质量的不可缺少的重要手段。从海洋管道漂浮拖运过程中的受力极限情况入手,应用五弯矩方程,建立管道在拖运过程中的力学分析模型,并开发相应的计算程序,经实例验证,计算结果满足实际应用要求。     

含环向表面裂纹管道功率流特性与裂纹识别

研究在外力激励下含有环向表面裂纹损伤的壳式管道的波传播与功率流特性,并给出裂纹识别方法。管道的振动用Flügge方程来描述,通过将裂纹模拟为分布的线性弹簧,运用断裂力学理论,得到裂纹区域的局部柔度矩阵,从而建立外力作用处以及裂纹两侧区域的位移和内力的连续性条件对裂纹管道的功率流进行求解。讨论功率流特性与裂纹位置和管道特性等参数的关系,最后给出了裂纹识别的方法。     

夏半年强风条件下波浪对平湖油气管道安全的影响分析

强风天气过程影响下的波浪近底层水体运动(波致底流速)是海底动力条件的重要驱动因素之一,因此,强风天气过程引起的波致底流速分布可能对海底管道冲刷和埋设状态变化产生潜在影响。本研究基于SWAN模式的海浪模型,对平湖油气管道区域波致底流速进行推算;将平湖管道区域波致底流速分布与管道埋深状况有机结合,探讨波浪对管道埋深状态变化的影响。结果显示,夏半年(7月~9月),因其近SE向为主的典型强风向和地形因素影响,波致底流速在舟山群岛靠外侧海域(约KP85~KP100段)形成明显的相对高值区。近年来,平湖油气管道裸露和悬空管道的增幅,主要出现在夏半年管道KP85~KP100段区域,该区域与波致底流速相对高值区基本重合。综合已有研究成果表明,夏半年的典型强风过程的波浪作用可能对管道KP85~KP100段区域动力条件产生一定的影响,使水体挟沙能力加强,对海底造成区域性冲刷,是造成该区域管道冲刷、管道裸露、悬空及埋深状态变化的重要原因。     

GIS与管道生态模型的整合研究

GIS与各种专业模型的整合是其重要发展趋势之一。本文分析了GIS与管道生态模型整合中的主要技术问题和可行的解决路线,指出了主要发展方向。作者主张采用GIS二次开发工具和管道生态模型进行整合,这种方式可以和具体工作深入结合。文章详细介绍了作者在开发＂西部管道生态保护专家系统＂的工作中,解决二者整合所取得的研究进展和成果。作者将GIS、管道生态模型两者进行有机整合,实现了GIS数据和管道生态数据的紧密结合以及与GIS紧密结合的管道生态影响和恢复预测。