Проектирование магистральных газонефтепроводов выбор трассы магистрального трубопровода

Проектирование магистральных газонефтепроводов  выбор  трассы  магистрального  трубопровода

Современные магистральные трубопроводы - крупные строительные объекты, характеризующиеся большими диаметрами (до 1420 мм), высоким рабочим давлением (до 7,5 МПа) и значительной протяженностью (более 3 тыс. км). Трассы трубопроводов проходят в самых разнообразных природно-климатических условиях. Существующая практика выбора трасс магистраль­ных трубопроводов показывает, что трасса, проложенная по прямой от на­чальной до конечной точки трубопровода, отнюдь не является самой «деше­вой». Стоимость сооружения небольшого по протяженности, но сложного с точки зрения проведения строительно-монтажных и специальных работ за­частую оказывается выше стоимости сооружения многокилометрового обхода на участке с нормальными условиями прокладки трубопровода. Принятие тех или иных условий прокладки трубопровода определяет выбор конструк­тивных решений трубопровода на конкретных участках, что, в свою очередь, «существенно сказывается на стоимости строительства и эксплуатации тру­бопровода в целом. Поэтому при выборе трассы магистрального трубопровода должны учитываться все факторы, которые влияют на стоимость единицы длины трубопровода: природные и экономико-географические (региональ­ные) условия, конструктивные схемы прокладки, расположение площадок КС (или НС), места нахождения отводов.

Часть этих факторов (диаметр и рабочее давление трубопровода) учиты­вают на стадии технологического проектирования. С увеличением диаметра резко возрастает отношение стоимости труб к стоимости строительно-монтажных работ. Стоимость единицы длины трубопровода в этом случае растет за счет роста стоимости труб. Поэтому при выборе трасс магистраль­ных трубопроводов большого диаметра (1220—1420 мм) необходимо мини­мизировать протяженность трубопровода.

Выбор оптимальной трассы между ее начальной и конечной точками     проводят в пределах площади эллипса, в фокусах которого находятся эти  точки. Малая ось эллипса  , где l - расстояние между начальной и конечной точками по геодезической прямой; k_р — коэффициент развития  линии трубопровода, к_р =W_о /W_н (здесь W_o и W_н - соответственно приведен­ные затраты на 1 км трубопровода, прокладываемого по геодезической пря­мой между его начальной и конечной точками, и те же затраты без затрат на сооружение переходов через естественные и искусственные преграды). Ко­эффициент развития линии трубопровода в основном зависит от природно-климатических и региональных условий. Для трубопроводов диаметром 1020—1420 мм к_р находится в пределах 1,02—1,03 (для равнинных участков местности) и 1,15—1,17 (для горных районов). Большая ось эллипса В=l·к_р.

Этими формулами пользуются при отсутствии необходимых картографических данных или при их недостаточности.

При выборе оптимальной трассы трубопровода прежде всего необходи­мо учитывать природные и региональные условия. В основе этого учета лежит классификация участков местности и классификация категорий местно­сти, которые отражают не только природно-климатические условия, но и число крупных, средних и малых рек и ручьев, оврагов, автомобильных и железных дорог, густоту населенных пунктов, наличие транспортной сети вблизи полосы строительства трубопровода и инженерных сооружений (ли­ний кабельной связи, действующих магистральных трубопроводов и т. п.), расположение и характеристики сельскохозяйственных угодий, залесенность территории и др.

Участки местности классифицируют следующим образом.

Равнины — участки суши с малыми колебаниями высот и высоким (или низким) стоянием грунтовых вод, сложенные песчаными, глинистыми, гравийно-галечниковыми грунтами, супесями и в незначительной степени ска­льными грунтами, занятые (или не занятые) сельскохозяйственными угодья­ми или лесом. Выделяют 12 категорий равнин.

Пустыни — песчаные, глинистые, каменистые малонаселенные районы с жарким климатом, лишенные растительности. Выделяют три категории - с закрепленными и незакрепленными песками, орошаемые земли.

Рекомендуемые материалы

Болота — переувлажненные участки суши, покрытые слоем торфа тол­щиной не менее 0,5 м, залесенные (или незалесенные), верховые (или низин­ные), переходные (или непереходные). Применительно к строительству ма­гистральных трубопроводов выделяют три типа болот (по данным Гипроспецгаз):

I — целиком заполненные торфом, допускающие проведение работ и многократный проход строительной техники с давлением на поверхность за­лежи 0,025 МПа или работ с помощью щитов, cланей или дорог, обеспечивающих снижение давления на поверхность залежи до 0,62 МПа;

II — целиком заполненные торфом, допускающие проведение рабе проход строительной техники только по щитам, сланям или дорогам, обесчивающим снижение давления на поверхность залежи до 0,01 МПа;

III — допускающие проведение работ только при использования специальной техники и плавучих средств.

Многолетиемерзлые участки — пучинистые с изменяющимися влажностью и наледеобразованием участки, сложенные мерзлыми грунтами с включением ледяных линз.

На соответствующую топографическую карту местности с учетом ко: коэффициента развития линии трубопровода наносят сетку (рис. 7): квадратная (а), квадратную с диагоналями (б), прямоугольную (в), прямоугольную с диагоналями (г), треугольную из равносторонних треугольников (д), производной формы (е). Прямоугольная сетка с диагоналями считается наиболее рациональной при направлении диагоналей от А к В и параллельно этой линии. Дуги сетки нумеруют в определенном порядке (1-7), создавая цифровую модель местности (рис. 8). В этом же порядке для каждой дуги определяют значение критерия оптимальности (1-4) и наносят его на сетку на тoпографической карте. При необходимости допускается некоторое искривлене первоначальных дуг (обход болота, озера, населенного пункта) и разделен дуг на отдельные участки, соответствующие различным категориям местности.

В лекции "Лекция 4" также много полезной информации.

Рис. 7. Формы сеток

Рис. 8. Цифровая модель местности. Сетка квадратная

Присущее приведенным затратам свойство аддитивности позволяет ис­пользовать при выборе оптимальной трассы трубопровода известный алго­ритм Ли. На каждом шаге алгоритма прежде всего рассматривают пробные пути и определяют тот из них, которому соответствует минимальное значе­ние критерия оптимальности (дуги, выходящие из точки А). Этот путь счи­тают перспективным на первом шаге. В нашем случае таких путей два: А— 3,3—5,6 и А—3,3—6.5 (см. рис. 8). Далее подстраивают этот путь на новый шаг (новые дуги). Из образовавшихся нескольких дополнительных путей, каждый из которых представляет собой увеличенный на одну дугу пробный «минимальный» путь, также выбирают наиболее перспективный на данном шаге. По этой схеме процесс поиска продолжают до тех пор, пока среди возможных путей не будет найден тот, который оканчивается в точке В и имеет минимальное суммарное (по вошедшим в него дугам) значение кри­терия оптимальности среди всех прочих. Полученная таким образом трасса трубопровода будет оптимальной. Реализацию алгоритма поиска оптималь­ной трассы трубопровода проводят (после занесения информации о каждой дуге сетки на специальные бланки) на ЭВМ в соответствии с Инструкцией по проведению расчетов оптимальных трасс трубопроводов на ЭВМ.

Рассмотренная задача выбора оптимальной трассы магистрального тру­бопровода может быть осложнена учетом отводов (от трубопровода), распо­ложения КС или НС, конструктивных решений трубопровода на отдельных участках (подземный, надземный, наземный) и др.