随着我国对天然气需求量不断攀升，水下油气开采规模逐渐扩大，海底管道发生泄漏的可能性也随之增加。本文针对油气开发工程中潜在的泄漏事故，研究了水下气体泄漏扩散运动行为，对海底管道泄漏扩散计算模型及风险评估方法进行了完善和改进，为防止泄漏事故发生和泄漏应急处置提供评估工具。
　　首先，提出了海底管道气体泄漏率计算模型，探索管道泄漏点处气体出流运动行为。在气体状态方程中考虑变化的压缩因子，根据泄漏孔径将计算模型分为小孔模型、管道模型和大孔模型；利用MATLAB对大孔模型的管内亚临界流、泄漏孔临界流和管内与泄漏孔均为亚临界流的两种情况进行编程计算；以某10m水深输气管道为例，对泄漏率等参数进行计算分析。
　　其次，建立了海底管道气体泄漏扩散模型，研究泄漏气体在水体中的运动行为。利用Fluent中的VOF模型模拟了水下气体泄漏扩散运动行为，通过水槽实验对计算结果进行验证；讨论了管道内压、海流速度、泄漏孔径对气体泄漏扩散的影响；研究了不同管道内压下海水中剩余气体的形态以及气体扩散至海面时对自由表面的影响。
　　最后，针对海底管道破损泄漏问题，进行安全风险评估方法研究。建立了ANP评价体系，包括4个一级指标以及14个二级指标；基于德尔菲法和三角模糊数，邀请专家对各风险因素进行相互影响重要度评判，使用MATLAB软件完成极限超矩阵和全局权重向量的编程计算；以南海荔湾某在役输气管道为例，进行模糊综合评价，计算结果与事故统计数据基本一致，验证了基于模糊ANP的失效风险综合评价的合理性；另外，通过事件树分析方法给出海底管道泄漏概率计算公式。