【摘 要】
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相同外界条件下,大地横向电导率异常附近的管道PSP(pipe-soil potential)波动更为激烈,更容易使得管道腐蚀加重,预计寿命缩短。因此,研究大地横向电导率异常对管道PSP的影响非常有必要。本文所做的主要工作及主要结论如下:(1)涡旋电流是静态大地电导率异常造成的地表电流呈现出的一种特殊现象,会对管道PSP造成一定的影响。本文以西南地区为例,基于傅立叶、有限元等算法,探讨分析了空中电流
【基金项目】
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“十三五”国家重点研发计划项目:地磁暴对油气管网和电网的致灾机理和规律(子编号:2016YFC0800103-02),2016年-2020年; “十三五”国家重点研发计划项目:油气管道及储运设施损伤致灾机理与演化规律研究(课题编号:2016YFC0802103),2016年-2020年;
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相同外界条件下,大地横向电导率异常附近的管道PSP(pipe-soil potential)波动更为激烈,更容易使得管道腐蚀加重,预计寿命缩短。因此,研究大地横向电导率异常对管道PSP的影响非常有必要。本文所做的主要工作及主要结论如下:(1)涡旋电流是静态大地电导率异常造成的地表电流呈现出的一种特殊现象,会对管道PSP造成一定的影响。本文以西南地区为例,基于傅立叶、有限元等算法,探讨分析了空中电流源对复杂大地GIC(Geomagnetically Induced Current)的影响,给出了涡旋电流的形成机理以及对管道PSP的影响。研究结果表明,涡旋电流是由于相同电流源下,不同电导率地块的地表电流变化时间不同步,在特定时间段内表现出的“电流反向”现象。当管道通过涡旋电流时,涡旋中心两侧的管道电场正负性可能会相反,在管道电场的正负变化处PSP会发生转折,如果转折点合适,管道两端的PSP会表现为同向性,GIC会在管道中间实现过零。本文以2015年3月17日12:00~20:00(北京时)计算得到的实际西南地表电流以及中贵线管道PSP分布,验证了本文相关结论的准确性。(2)海水潮汐会使得海陆电导率异常动态变化,并使得沿海地区PSP具有明显的双峰双谷日变特性。本文提出了潮汐对管道PSP的作用机理以及考虑潮汐作用时管道PSP“分时分空”的计算方法,并以西气东输三线东段管道为实例证明了该机理的准确性。研究结果表明,潮汐作用管道的实质是渗流界面在时域上的动态移动以及界面的极化效应。距离海岸线越近的管道PSP,受潮汐影响越严重,当海水达到最高潮时,对管道PSP影响最为严重。(3)大地横向电导率异常点附近的管道受地磁影响更为严重,是整个管道网络系统中的重点防护对象。本文提出了改进算法的Parkinson矢量,并基于该矢量在大地横向电导率分界面处独特的性质(在分界面处方位角实现±180°和0°之间的相互转换,长度达到最小值),提出了寻找位于管道下大地横向电导率分界面的一整套方法,并以西气东输三线东段的龙岩、漳州以及泉州3个站点为实例进行了分析,并验证了该方法的准确性。这些结论对我国管道防护具有重要的指导意义。
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