多年來，國內外許多專家和學者在管道輸送安全性方面做了大量的研究工作，從管道的安全設計、管道的材質分析到管道泄漏檢測技術等多方面進行了大量的研究^[1-8]。實際上，由于各種自然或人為的不可預料的因素，管道運輸泄漏事故時有發(fā)生。因此，對管道氣體的意外泄漏進行泄漏影響區(qū)域分析及其擴散影響范圍的確定，從而采取適當的措施，組織救援，對事故處理以及減少事故損失均具有舉足輕重的作用。管道泄漏速率的確定是分析泄漏擴散以及預測評價事故后果的基礎和依據。近年來，國內外相關專家和學者對于氣體運輸管道泄漏模型進行了一些研究^[9-11]。

1 泄漏模型
1．1 一般泄漏速率模型
　　現(xiàn)行較普遍的氣體泄漏速率的計算，是利用氣體泄漏速率與其流動狀態(tài)有關的特性，通過判斷泄漏時氣體流動屬于聲速(臨界流)還是亞聲速流動(次臨界流)來確定其泄漏速率模型^[9]。
　 　　　? 氣體流動屬于聲速流動，有：
　　　　　

　　　　　
?

?

?

??? 時，氣體流動屬于亞聲速流動，有：
　　　　　　　?

式中pa——環(huán)境壓力，Pa
　　p——管道內氣體的壓力，Pa
　　K——氣體的等熵指數
　　qm——氣體泄漏速率，kg/s
　　Gd——氣體泄漏系數，當裂口形狀為圓形時取1．00，三角形時取0．95，長方形時取0．90^[9]
　　Aor——泄漏孔的面積，m²
　　M——氣體摩爾質量，kg／ktool
　　R——摩爾氣體常數，取8．314 J／(mol·K)
　　T——氣體溫度，K
　　這種方法對于泄漏時管道內的氣體壓力恒定工況的計算是比較方便的，當因管道內壓力降低而影響泄漏速率時，此模型就不適用了。
1．2 小孔泄漏模型和管道泄漏模型^[10]。
　　小孔泄漏指孔徑小于20mm的孔的泄漏或斷裂，孔徑為20～80mm的孔為大孔。管道橫截面完全斷裂的泄漏模型則為管道泄漏模型^[12]。
　　這種氣體泄漏模型將氣體看成可壓縮氣體，應用流體力學的連續(xù)性方程、動量守恒方程和能量守恒方程描述氣體的流動過程。在理想氣體狀態(tài)方程中引入氣體壓縮因子來減少與實際氣體的差別，即氣體的狀態(tài)方程為：
　　pV=ZnRT
　　式中 V——氣體的體積，m³
　　z——壓縮因子
　　n——氣體的物質的量，mol
　　圖1是管內氣體泄漏的示意圖^[12]，它表示距管道某一閥門L處存在一個小孔，管道在此處發(fā)生穿孔或破裂。點1為管道起始斷面(即閥門所在的斷面)上的一點，點2為與泄漏點在同一截面上的管內某點，點3為泄漏點。p_i、T_i、u_i、p_i(i=1、2、3)分別指點l、2、3處的壓力(單位為Pa)、溫度(單位為K)、氣體流速(單位為m／s)、氣體密度(單位為kg／m³)。T_a、ρ_a分別指大氣環(huán)境溫度(單位為K)、大氣密度(單位為kg／m³)。