管道泄漏模型适用于开裂泄漏的情形^[2、3、5]。开裂泄漏的原因通常是由于外力干扰或超压破裂，属于大面积泄漏，泄漏口面积通常为管道截面积的80%～100%。开裂泄漏瞬时泄漏量大，导致管道或设备中的压力明显降低。这时，在泄漏口处的燃气压力和周围环境的压力相差不太大，可以运用动量守恒方程和能量守恒方程建立如下方程：

 

式中u——气体泄漏时的速度，m/s

    p——气体的绝对压力，Pa

ρ——气体的密度，kg/m³

    F——摩擦力，N

    H——气体的焓，J

    μ——气体的动力黏度，Pa·s

    L——泄漏点距起始端的距离，m

    D——管道内径，m

    假设在来气方向上距管道泄漏点长度为L处设有调压装置或阀门，且认为沿程阻力系数不变，便得到管道泄漏模型的泄漏强度计算公式：

   

式中C_p——管道泄漏系数，根据泄漏情况分别为C_g、C₁和C_d

    T₃、T₄——泄漏点处、泄漏点上游L处管道内的燃气温度，K

    p₃、p₄——泄漏点处、泄漏点上游L处管道内的燃气绝对压力，Pa

    燃气管道由于第三方破坏等原因造成的大面积断裂或全部断裂，此时发生的泄漏量可使用管道泄漏模型进行计算。

    由于小孔和管道泄漏模型分别只适用于小孔泄漏和管道大面积泄漏，而对于介于两者之间的大孔泄漏(孔径为20～80mm)就不再适用了。燃气运输事故、超压爆炸等原因造成储存容器或设备的破裂，在短时间内有大量燃气泄漏出来，这样的大孔泄漏在实际工程中常见。

    一些专家根据连续性方程，在假设气体为理想气体的前提下，得到了适用于各种孔径的泄漏模型，其泄漏强度的计算公式如下^[3]：

   

       此公式解决了大孔泄漏的模型问题，但由于是在理想气体的前提下推导的，因此该公式只适用于中低压(此时容器内的燃气可视为理想气体)的情况，而不适用于高压的情况。

    以上各泄漏模型适用于燃气从管道或设备中直接泄漏到大气中的情形。而对于埋地管道或设备，燃气泄漏后在土壤中渗透再泄漏到大气中，该类泄漏应按照渗透泄漏来处理，此时若使用这些公式会使计算出的泄漏量偏大。然而渗透泄漏考虑的因素很多，计算相当复杂。因此，可以在上述公式计算结果的基础上酌量减少以符合实际情况。

    燃气泄漏后会在泄漏源附近形成气团，气团在大气中的扩散计算通常采用高斯模型。高斯模型的基本形式是在如下的假设条件下推导出来的^[1、9]：假定燃气在扩散的过程中没有沉降、化合、分解及地面吸收的发生；燃气连续均匀地排放；扩散空间的风速、大气稳定度都均匀、稳定；在水平和垂直方向上都服从正态分布。

    泄漏燃气相对密度小于或接近1的连续泄漏采用高斯烟羽模型。以泄漏点为原点，风向方向为x轴的空间坐标系中的某一点(x，y，z)处的质量浓度计算公式如下^[9]：

    平均风速＞1m/s时：

   

    平均风速=0.5～1m/s时：

 

    

    平均风速＜0.5m/s时，假设气团围绕泄漏点浓度均匀分布，则距离泄漏点r处的燃气质量浓度为：

   

式中ρ_d(x，y，z)——扩散燃气在点(x，y，z)处的质量浓度，kg/m³

    x、y、z——x、y、z方向上距泄漏点的距离，m

    u_a——平均风速，m/s

    δ_x、δ_y、δ_z——x、y、z方向的扩散系数，m

h——泄漏点高度，m

    ρ_d(r)——距离泄漏点r处的燃气质量浓度，kg/m³

    r——空间内任意一点到泄漏点的距离，m

    a、b——扩散系数，m

    t——静风持续时间，s，取3600的整数倍

    扩散系数可查HJ/T 2.2—93《环境影响评价技术导则大气环境》得到。

    液化石油气密度比空气密度大，属于重气。该类气体泄漏时在重力的作用下会下沉，这时使用高斯模型计算的结果会使泄漏燃气扩散速度偏大，泄漏源附近的浓度偏小。为了解决这个问题，可以引入最早由Van Ulden提出，并由Manju Mohan等发展的箱式模型^[1]。箱式模型分为两个阶段：泄漏后的重气扩散阶段和重气效应消失后的被动气体扩散阶段。

    重气泄漏后首先是重气扩散阶段。在这个阶段，重气云团由于重力作用逐渐下沉并不断卷吸周围的空气，在卷吸空气的同时，气云受热，最终当重气云团与空气的密度差＜0.001kg/m³时，可认为气云转变成中性状态。

    随着重气的继续扩散，气云所受的重力不再是影响扩散的主要因素，而大气湍流扩散逐渐占主要地位，这时便是被动气体扩散阶段，可以应用高斯模型计算泄漏燃气的扩散。

    使用泄漏模型可以计算出燃气泄漏的理论量，此量为扩散计算提供基础数据，可以依据此量分析泄漏后的扩散范围以及预测评价事故后果。使用扩散模型可以对燃气泄漏后的危险区域进行预测。泄漏模型和扩散模型都有各自的适用条件和范围，应该根据泄漏扩散的具体情况分析选择相应模型。

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