寒区埋地石油管道冻害预报与优化设计研究

项目名称： 寒区埋地石油管道冻害预报与优化设计研究

项目编号： No.50976120

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2010

项目学科： 一般工业技术

项目作者： 喻文兵

作者单位： 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所

项目金额： 36万元

中文摘要： 冻害是寒区石油管道建设和运营所面临的关键问题。运用传热传质学、冻土学、冻土力学及渗流理论，考虑管道与土体间的对流换热、土体相变、渗流等因素，建立温度场、渗流场及应力场耦合的寒区埋地石油管道冻害预报模型，导出该模型的控制微分方程，应用伽辽金法导出该问题的有限元公式，编制计算机预报软件。采用自适应方法，以强度为约束，计算出考虑冻胀的管道最小安全埋深，以此为约束，计算出保障管道安全的最小保温层厚度。利用优化设计理论，建立考虑埋深、保温厚度等因素的寒区石油管道的优化设计模型，采用微粒群算法与混和离散随机变量搜索法进行模型求解，编制优化设计软件。根据相似理论进行大型室内模拟试验，对理论模型进行验证并加以改进。考虑积雪及气候变暖影响，对中俄原油管道工程进行冻害预报分析，提出控制不良变化的方法措施，保障工程安全和保护冻土环境。研究成果可为寒区管道工程冻害预报、防治、优化设计及规范修订提供科学依据。

中文关键词： 寒区；石油管道；优化设计；防治技术；模型试验

英文摘要：

英文关键词： cold regions；oil pipe；optimal design；prevention technology；model text