感潮河网溢油归宿的数值模拟研究

基于拉格朗日油粒子模型、溢油风化模型以及三维水动力、泥沙和吸附质模型构建了溢油双层数学模型.模型不仅能够模拟油膜的运动轨迹、岸边吸附与冲刷、油品性质变化过程,而且通过耦合泥沙吸附及沉积动力学过程,能够更加客观地模拟溢油从水体向底泥环境的迁移过程,更全面地反映溢油在环境中的归宿.此外,本文以假设溢油事故为背景,模拟和分析了洪、枯季节条件下珠江广州段溢油事故对河网陆地边界、河网水质及底泥环境的影响.     

河道溢油模型在三峡水质预警系统中的研究与应用

为使三峡水质预警系统有效模拟预测三峡溢油事故,建立了适应该系统的平面二维河道溢油模型。常见溢油模拟的做法是在溢油自身扩展阶段采用Fay模型、在溢油飘移阶段采取油粒子模型,而文章使用根据Fay模型进行扩展之后的油粒子模型,该模型可在溢油的自身扩展和漂移阶段同时使用。该模型结合了油粒子模型和Fay模型的长处,既解决Fay模型只能用于静止海面上的限制,又解决了油粒子模型不能模拟溢油自身扩展阶段的难题,特别适用于水域相对海洋狭小且形状复杂,水流也较复杂的河流溢油模拟。将其运用为三峡水质预警系统的溢油模拟模块,取得了较好的效果。     

波流耦合作用下的海底管道溢油水下运动扩散规律研究

海流和海浪是水下溢油扩散的主要动力。基于数值模拟方法构建二维水槽模型分析了纯流、纯浪和波流耦合作用下原油从水底漂移扩散至水面的过程。结果表明波流耦合作用时溢油扩散具有纯流和纯浪影响下油粒子的运动特征,油粒子随水质点振荡的同时朝水流方向扩散。油粒子受水体的摩擦及掺混作用随其升高而变强,在油粒子上升到倾斜变化转折点时,溢油轨迹开始朝水流方向倾斜。另外,溢油量越大,引起的卷吸效应越显著,油粒子在横向和竖向上的扩散程度加剧。研究结果可为溢油事故应急处理提供参考依据。     

曹妃甸甸头海域溢油行为数值模拟研究

采用三角型网格系统结合有限体积法,建立河北省曹妃甸海域的潮流数值模型,潮位、潮流数值模拟结果与实测值符合良好,在近岸水动力场模拟结果基础上,耦合基于油粒子模式的海上溢油漂移扩散数值模型,对曹妃甸南部甸头航道交汇区域的船舶相撞溢油事故进行了数值模拟研究。研究中拟合了该区域风场与潮流涨落的不利效应的叠加,对该海域船舶相撞溢油事故各响应时间节点处油膜运动可能产生的最大漂移距离、扫海面积及运动趋势等进行了分析。     

东海西湖凹陷区溢油行为数值模拟

研究东中国海中日共同开发区附近海域溢油污染的问题,在模拟水动力场的基础上模拟了海上溢油漂移扩散情况。在表层流场和风场的作用下漂移,而油膜的扩展则通过油粒子的随机走动来实现。本文以东海西湖凹陷原油为溢油油种,通过模拟分析不同季节和不同风况下的溢油事故,对溢油油膜的扫海范围进行了分析。     

大连海域溢油应急预报信息系统及其应用

在国外溢油应争信息系统基础上针对大连海域的特点研究开发了先进实用的“大连海域溢油模拟信息系统”，综合了三维溢油扩散模型、应急反应模型、以及电子海图、地理信息系统（GIS）、数据库等技术。不但能够快速准确地预测模拟并可视化显示海上溢油的漂移扩散、性质变化，还可以同时显示环境敏感区和应急人员设备分布等相关信息。经实际益油案例应用表明，系统的预测模拟结果与现场实验情况完全相符，可用效地提高对海上溢油污染事故的应急决策效率。     

基于红外光谱与气相色谱耦合的海上溢油鉴别技术

随着海洋运输业和海洋资源开采事业的蓬勃发展,海上石油平台非法排污、船舶碰撞以及事故泄漏等突发性溢油事件频繁发生,造成了严重的海洋环境污染和资源浪费。面对日益增大的海上溢油风险,如何通过有效的溢油监测手段及早地发现油污、确定污染范围、查找污染源、预测溢油漂移趋势并及时采取各种有效措施对溢油污染加以控制,减小溢油造成的经济损失和环境危害,是海洋环境科学关注的焦点和热点问题。本文研究多元油指纹的耦合方法,探寻多元油指纹的内在耦合规律,将傅里叶红外光谱与气相色谱相耦合,建立红外光谱与气相色谱油指纹耦合模型,快速准确地确定溢油品种及其来源,实验结果表明,该模型可以准确地区分0#柴油、-35#柴油、大庆原油、内蒙古原油以及120#燃料油,其RSD分别为0.92%、2.68%、1.73%、0.33%、0.61%,每种油样对应的耦合曲线具有唯一性和准确性。可以为修复受损的海洋生态环境及发展海洋突发事件研究的理论体系提供技术支持,为我国海洋防灾减灾和维护国家海洋权益提供科学依据。     

溢油分散剂效果研究的最新进展

随着高效、低毒溢油分散剂的研发,分散剂已被更广泛地应用于溢油事故的快速处理中。国内关于溢油分散剂效果的研究相对较少,或者只是局限于喷洒分散剂后短时间内的研究。因此,对分散剂及其处理油在海上行为的认识相对海洋环境保护的需求而言仍然滞后。基于目前分散剂的研究现状,文章综合分析了溢油分散剂的作用机理、影响因素及其在典型环境下的效果,并且从这3个方面对分散剂的最新研究现状进行综述,旨在为明确溢油分散剂的研发方向、科学使用和准确评估提供参考。     

油粒子模型在环境风险预测的应用

为了有效预防和控制长江航道整治施工造成突发溢油环境风险,该文以鲤鱼山水道航道整治工程为例,通过"油粒子"溢油模型,模拟不同气象条件下,施工期发生60 t燃油泄漏的油膜漂移轨迹,评价溢油事故的影响范围、程度及对敏感目标的危害。该文目的旨在为制定风险防范预防措施及应急预案,提高航道施工环境风险管理应急能力,减少环境危害提供科学依据。     

珠江口区域海上溢油应急预报信息系统的开发研究

为了对《珠江口区域溢油应急计划》提供决策技术支持,针对珠江口海域的环境特点研究开发了“珠江口区域海上溢油应急预报信息系统”,综合有潮流快速预报模型、、三维溢油行为模型、溢油风化模型、溢油应急反应模型、以及电子海图、地理信息系统(GIS)、数据库等关键技术,数据库等关键技术,不但能够快速准确地预测模拟并可视化显示海上溢油的漂移扩散和性质变化过程,还可以同时显示环境敏感区和应急人．员设备分布等相关信息。经实际溢油案例应用表明,系统的数值模拟结果与现场实际情况符合较好,可有效地提高海上溢油污染事故的应急反应效率。     

Radarsat observations and forecasting of oil slick trajectory movements

RADARSAT data have a potential role for coastal pollution monitoring. This study presents a new approach to detect and forecast oil slick trajectory movements. The oil slick trajectory movements is based on the tidal current effects and Fay‘s algorithm for oil slick spreading mechanisms. The oil spill trajectory model contains the integration between Doppler frequency shift model and Lagrangian model. Doppler frequency shift model implemented to simulate tidal current pattem from RADARSAT data while the Lagrangian model used to predict oil spill spreading pattern. The classical Fay‘s algorithm was implemented with the two models to simulate the oil spill trajectory movements. The study shows that the slick lengths are effected by tidal current V component with maximum velocity of 1.4 m/s. This indicates that oil slick trajectory path is moved towards the north direction. The oil slick parcels are accumulated along the coastline after 48 h. The analysis indicated that tidal current V components were the dominant forcing for oil slick spreading.     

渤海海底管线溢油污染预测模型

鉴于目前的溢油模型主要是针对海面溢油的情况,本文提出了预测海底管道出现裂纹和腐蚀形成的小孔时发生溢油的模型.预测在海底管线上某一位置处的蠕孔漏油后,油的浓度超过某一规定浓度的范围,海面上形成油膜的起始位置,估计油膜是否能到达海岸线,以及被风浪携带到海岸线上的原油量.本文还给出了一个基于渤海自然状况及原油性质的算例.结果表明,该模型可以为海底管线上蠕孔溢油的污染情况预测提供参考.     

深海溢油输移扩散模型研究

在对深海中泄漏的油气混合物在海洋环境中的输运过程及行为变化的分析基础上,建立三维深海溢油输移扩散模型。该模型采用拉格朗日积分法模拟溢油在近区的水下浮射扩散过程,应用粒子追踪法模拟油滴在水下远区的对流扩散以及油膜在海面的漂移扩散过程,并考虑了油气分离输移、气体溶解、天然气水合物形成与分解等复杂行为对溢油运动轨迹的影响。应用该模型数值模拟了两个大型深海溢油现场试验,结果显示溢油在水下环境中的时空分布模拟结果与现场监测数据符合较好,表明该模型具有较高的准确性和实用性,能够为深海溢油的防治管理提供理论与技术支持。     

海上溢油行为与归宿数值预测技术研究进展

近年来,庞大的能源需求促使了我国海上石油运输业和开采业的井喷式发展,也加剧了海上溢油事故的风险。一次严重的溢油事故往往会给海洋环境造成不可逆转的伤害,给经济带来无法估量的损失。因此,开展海上溢油行为与归宿数值预测技术研究是非常有必要的,能够为海上溢油应急响应提供技术支撑。本文综述了海上溢油行为与归宿数值预测技术的发展过程以及相关研究成果,包括溢油物理扩展模型、溢油漂移与扩散模型、溢油风化模型以及溢油预测模型系统,为未来海上溢油应急响应工作提供理论依据。     

三维溢油动态预报模式

基于“油粒子”概述建立了模拟海上溢油行为的三维数值模型。模型运用确定性方法模拟平流过程，采用随机性方法模拟湍流扩散过程，“粒子扩散”方法避开了“平流－扩散”传统数值方法所导致的伪扩散效应，同时将油由于自身特性和扩展与受环境动力作用的被动扩展融为一体，较好地解决了油膜的扩散和破裂问题，通过模拟结果与卫星遥感监测资料的比较表明，模拟的溢油漂移方向误差不超过２０°，厚油区的分布面积与卫片资料基本一致。     

东吾洋关门渔港邻近海域溢油模拟分析

利用MIKE21 HD水动力模块对福建东吾洋附近海域进行潮流数值模拟,通过与实测资料对比,对模型计算的潮位、流速及流向进行验证。验证结果显示,数模结果与实测值吻合较好,该潮流数值模型可以反映当地水动力情况,并作为溢油模块的水动力基础数据。基于欧拉-拉格朗日“油粒子”理论,考虑油膜运动过程中扩散、漂移、风化等过程,建立了东吾洋关门渔港邻近海域二维溢油扩散模型,模拟不同潮时（涨憩、涨急、落憩及落急）发生溢油,考虑不同风况（静风、夏季盛行风及冬季盛行风）,分析不同情况下的溢油油膜漂移路径、漂移路程及扫海面积。结果表明,关门渔港附近溢油漂移扩散主要受潮流和风场影响,其中风场起主导作用。24 h内油膜最大扫海面积及漂移路程均出现在落憩静风时溢油,分别为6.66 km2及17.63 km。除落憩冬季风情况下溢油外,其余各情况溢油均在关门水道附近随潮流来回移动,最终到达东安岛西南侧弥勒湾内。     

航海雷达溢油信息采集分析模型

首先阐述了航海雷达海杂波图像溢油提取分析的工作原理和国内外研究现状,基于SPx、OpenCV、Matlab等软件技术和HPx航海雷达信号采集卡,提出溢油数据采集分析工作流程和软硬件架构体系,实现航海雷达溢油信息采集分析模型,并结合大连716溢油事件的实际案例进行验证。该模型在保证航海雷达原有导航避碰功能的基础上,进行原始信号转换,同步实现海上溢油监测,为海上溢油监测预警、溢油轨迹回推、溢油应急处置等工作提供数据基础。