基于土壤气的污染泄漏检测方法、系统、电子设备及存储介质与流程

本发明涉及石油化工污染泄漏监测，特别涉及一种基于土壤气检测的石化场地污染泄漏检测方法、系统、电子设备及存储介质方法、系统、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、石油等有机溶剂的泄漏会造成不同程度的土壤及地下水污染问题，严重影响生态安全和人体健康。由于石化场地中，地下管道及构筑物分布广泛，布设路线错综复杂，发生污染泄漏时不易发现，且难以定位。传统的石化场地储运设备泄露检测技术多采用基于管道声波信号、介质温度及压力的变化，来判断是否发生泄漏。这些方法作为被动检测技术，不仅检测灵敏度低，数据分析方法复杂，设备费用高，且存在难以定位泄漏点位等问题。

2、现有技术中存在一些泄漏检测的方法，例如cn111982415a公开了一种管道泄漏检测方法、装置，该方法通过摄像头对设备进行监控拍照并分析图像颜色变化，从而确定泄漏是否发生。该方法需要对所监控的设备喷涂工业颜料，同时需要复杂的图像处理，且存在灵敏度较低，容易存在监控盲点等缺点，因此无法准确全面的检测泄露信息。cn112857699a公开了一种声矢量传感器的长输油气管道泄漏检测和定位方法，该方法通过布设三维空间分布的声矢量传感器，通过数据采集建立长输油气管道泄漏声音数据库，进而利用声矢量传感器阵列感知长输油气管道泄漏声音，利用全阵列接收数据矩阵的数据自相关矩阵特征分解，对数据库进行解析确定泄漏位置。该方法需要设置较复杂的传感器阵列，对技术要求较高，经济性也较差，且对微小的静音泄漏事件无法捕捉。

3、研究发现，汽油中的芳香族化合物和脂肪族化合物暴露与环境中时，极易发生挥发现象，转化为气态的挥发性有机化合物(vocs)进入环境气体中，因此可以利用土壤气的化学分析开展地下储罐和管道的燃料泄漏检测工作。基于土壤气的泄露检测技术是指对包气带土壤颗粒孔隙中的空气进行分析检测，通过分析来确定土壤气中是否存在vocs，从而判断是否存在石油等有机溶剂的泄漏。

4、因此，亟需一种基于土壤气的污染泄漏检测装置以及具体的检测方法，不仅可以快速检测石化场地的储运设备是否发生泄漏，而且可以快速定位泄漏点位。

5、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于土壤气的污染泄漏检测方法和系统，可应用于石化场地储运设备的泄漏检测，不仅可以快速检测是否发生泄漏，而且可以快速定位泄漏点位；具有精准高效、经济便捷的特点。

2、为实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种基于土壤气的污染泄漏检测方法，包括如下步骤：a、将均匀间隔设置导气管和多孔管的抽气管路布设在储运设备相应位置的透气砂层中，获取导气管、多孔管以及抽气泵的基础参数数据；b、依据基础参数数据通过气流分布模型逐一计算每个单元管段中导气管内和多孔管内泄漏气体的气流速率；c、根据导气管内和多孔管内泄漏气体的气流速率，分别计算泄漏气体在每个单元管段中的传输时间；d、将泄漏气体在每个单元管段中的传输时间进行累加，通过总传输时间判断泄漏点的位置。

3、进一步，上述技术方案中，步骤a中的基础参数数据可包括：抽气泵的抽气流量、抽气泵的进口压力；导气管的内径、导气管的长度；多孔管的内外径、多孔管的长度、多孔管的渗透系数；以及，背景大气压力、土壤气在20℃时的动力粘度。

4、进一步，上述技术方案中，步骤b中的逐一计算为自靠近抽气泵的第一单元管段开始逐一向管路的远端进行计算；所述气流分布模型包括如下公式(1)至(4)：

5、

6、其中，qdq为导气管中的气流速率，l/min；pin为导气管进口的绝对压力，pa；pout为导气管出口的绝对压力，pa；pb为参考大气压力，pa；μ为土壤气在20℃时的动力粘度，pa·s；r为导气管的内径，m；l是导气管的长度，m；针对第一单元管段而言，qdq为抽气泵的抽气流量，pout为抽气泵的进口压力，通过公式(1)计算第一单元管段导气管进口的绝对压力pin；

7、

8、其中，qpor为多孔管中的气流速率，l/min；k为多孔管的渗透系数，m/d；h为多孔管的长度，m；p0为背景大气压力，pa；pw为多孔管内部绝对压力，pa，在各单元管段，气流经过多孔管进入导气管，所述导气管进口的绝对压力pin等于多孔管的内部绝对压力pw；pb为参考大气压力，pa；re为多孔管外径，m；rw为多孔管内径，m；

9、qdq，i+1＝qdq，i-qpor，i   公式(3)；

10、其中，qdq，i+1为第i+1段导气管中的气流速率，l/min；qdq，i为第i段导气管中的气流速率，l/min；qpor，i为第i段多孔管中的气流速率，l/min；

11、

12、其中，pout，i+1为第i+1段导气管的出口绝对压力，pa；pw，i为第i段多孔管的内部绝对压力，pa。

13、进一步，上述技术方案中，步骤c中的分别计算泄漏气体在每个单元管段中的传输时间具体采用如下方式：

14、当第k段导气管下方发生泄漏，挥发的泄漏气体进入透气砂层，并通过第k段多孔管进入抽气管路，则：

15、

16、其中，qdq，k为第k段导气管中的气流速率，l/min；

17、

18、其中，tk为泄漏气体在第k段导气管中的传输时间，min；ak为第k段导气管的气路截面积；lk为第k段导气管的长度。

19、进一步，上述技术方案中，步骤d中的总传输时间为泄漏气体的检出时间t，具体为：

20、

21、进一步，上述技术方案中，透气砂层可包括自下而上依次铺设的细砂层、中砂层以及粗砂层；抽气管路水平铺设于粗砂层内。

22、进一步，上述技术方案中，导气管和多孔管的长度比可以为10～25∶1。

23、进一步，上述技术方案中，导气管内径r与抽气泵额定流量q之间可满足r2/q<1.6*10-6。

24、进一步，上述技术方案中，储运设备可以为输油管道或储油罐，泄漏气体为储运设备的泄漏物挥发的vocs；抽气泵与气体检测仪连接。

25、根据本发明的第二方面，本发明提供了一种基于土壤气的污染泄漏检测系统，包括：基础数据获取模块，其用于获取导气管、多孔管以及抽气泵的基础参数数据；气流速率计算模块，其用于依据基础参数数据通过气流分布模型逐一计算每个单元管段中所述导气管内和多孔管内泄漏气体的气流速率；传输时间计算模块，其用于根据导气管内和多孔管内泄漏气体的气流速率，分别计算泄漏气体在每个单元管段中的传输时间；泄漏点位判断模块，其用于将泄漏气体在每个单元管段中的传输时间进行累加，通过总传输时间判断泄漏点的位置。

26、根据本发明的第三方面，本发明提供了一种电子设备，其包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行如上述技术方案中任意一项的基于土壤气的污染泄漏检测方法。

27、根据本发明的第四方面，本发明提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于使计算机执行如上述技术方案中任意一项的基于土壤气的污染泄漏检测方法。

28、与现有技术相比，本发明具有如下一个或多个有益效果：

29、1)采用本发明的装置，可以将输油管线或储油罐泄漏并在土壤中挥发形成的vocs气体导入抽气管路，并通过气体检测仪监测vocs气体的含量，从而判断石化场地的储运设备是否发生了泄漏；

30、2)本发明的方法可以最大限度减少采样量和监测成本，同时基于本发明的实体检测装置构建了气流分布数学模型，可以根据检测结果精准快捷地预测泄漏位置，不仅大大降低了现场工作复杂度，且实现了低成本、高精度的泄漏位置预测。

31、上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。