ОЦІНКА ПАРАМЕТРІВ АРЕАЛУ ЗАГАЗОВАНОСТІ ҐРУНТУ ПРИ АВАРІЙНИХ ВИТОКАХ ГАЗУ З ГАЗОПРОВОДІВ
DOI:
https://doi.org/10.31471/2304-7399-2025-21(79)-439-446Ключові слова:
газопровід, витік газу, корозія, фільтрація, ареал загазованості, математичне моделювання.Анотація
У статті розглянуто проблему аварійних витоків природного газу з трубопроводів, спричинених корозійним руйнуванням стінок, а також їхній вплив на довкілля. Показано, що під час утворення витоку газ надходить у ґрунтове середовище, формуючи зону загазованості, яка поступово поширюється до поверхні та призводить до забруднення атмосфери. Розміри та динаміка цієї зони залежать від інтенсивності витоку, глибини залягання трубопроводу та властивостей ґрунту, насамперед його проникності та опору руху газу в поровому просторі. Це створює складний взаємозв’язок між процесами витікання та закономірностями фільтрації.
Окрім втрат газу, що спричиняють економічні збитки, витоки погіршують екологічний стан ґрунтів і створюють вибухонебезпечні умови за підвищених концентрацій метану. Проаналізовано попередні дослідження, присвячені діагностиці витоків за температурними аномаліями, визначенню фільтраційних властивостей ґрунтів і моделюванню нестаціонарної фільтрації. Водночас наголошено, що комплексні роботи, які одночасно враховують процес виходу газу та розвиток зони забруднення, практично відсутні.
У статті виконано аналітичний опис витікання газу через корозійний дефект та змодельовано процес формування ареалу загазованості. Запропонована математична модель дає змогу визначити час проходження газу до поверхні, обсяг забрудненої зони та величину втрат. Окрема увага приділена двофазному характеру процесу – періоду прориву газу на поверхню та подальшому стаціонарному режиму фільтрації.
Отримані результати можуть бути використані для оцінювання технічного стану газопроводів, прогнозування наслідків аварій, удосконалення систем моніторингу витоків і підвищення екологічної безпеки газорозподільних мереж.
Посилання
1. Гончарук М.І. Довідник з газопостачання населених пунктів України / М. І. Гончарук, М. Д. Середюк, В. І. Шелуденко. – Івано-Франківськ: «Сімик», 2006. – 1313с.
2. ДБН В.2.5-20:2018. Газопостачання. – Київ: Мінрегіонбуд України, 2018. – 115 с.
3. Постанова Кабінету Міністрів України №1325 від 15.12.2021 р. «Про затвердження нормативів гранично допустимих концентрацій речовин у ґрунтах». – Київ, 2021.
4. Jayarathne, J. R. R. N., Kolodziej, R. S. IV, Riddick, S. N., Zimmerle, D. J., Smits, K. M. Flow and transport of methane from leaking underground pipelines: effects of soil surface conditions and implications for natural gas leak classification // Environ. Sci. Technol. Lett. – 2024. – Vol. 11, № 6. – Article 539. – DOI: 10.1021/acs.estlett.4c00039.
5. Jayarathne, J. R. R. N., Kolodziej, R. S., Riddick, S. N., Zimmerle, D. J., Smits, K. M. Influence of soil-gas diffusivity on expansion of leaked un-derground natural-gas plumes and application on simulation efforts // J. Hydrol. – 2023. – Article ID / Vol.: 625 (Part B) / art. 130049. – DOI: 10.1016/j.jhydrol.2023.130049.
6. Cho, Y., Smits, K. M., Steadman, N. L., Ulrich, B. A., Bell, C. S., Zim-merle, D. J. A closer look at underground natural gas pipeline leaks across the United States // Elementa. – 2022. – Vol. 10, № 1, Art. 00095. – DOI: 10.1525/elementa.2021.00095.
7. Wu, L., Qiao, L., Fan, J., Wen, J., Zhang, Y., Jar, B. Investigation on nat-ural gas leakage and diffusion characteristics based on CFD // Gas Sci. Eng. – 2024. – Vol. 123, Art. 205238. – DOI: 10.1016/j.jgsce.2024.205238.
8. Zandi, E., Alemrajabi, A. A., Emami, M. D., Hassanpour, M. Numerical study of gas leakage from a pipeline and its concentration evaluation based on modern and practical leak-detection methods // J. Loss Prev. Process Ind. – 2022. – Vol. 80, Art. 104890. – DOI: 10.1016/j.jlp.2022.104890.
9. Jiang, H., Xie, Z., Li, Y., Chi, M. Leakage and diffusion of high-pressure gas pipeline in soil and atmosphere: experimental and numerical study // Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. – 2023. – Published online 30 Aug 2023. – DOI: 10.1080/15567036.2023.2251429.
