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。     

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。     

水上事故溢油漂移轨迹预测模型研究与应用

近年来,国内外海上溢油事故频发,不仅造成巨额的经济损失,同时也对海洋及近岸海域生态系统造成了巨大危害,构建科学、可靠的海洋溢油模型对于溢油事故的处置应对、预警预报都具有十分重要的科学和现实意义。基于EFDC（Environmental Fluid Dynamic Code）、＂油粒子＂溢油轨迹和风化模型,构建了海上事故溢油漂移轨迹预测模型。通过对实际溢油事故的模拟对比证明,相对于基于对流扩散方程的传统溢油模型,＂油粒子＂算法更直观,模拟的油膜轨迹、形态更贴近实际过程。     

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。     

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。     

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。     

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。     

海上溢油扩散图像处理的非线性方法研究

针对海上溢油应急处理问题,本文主要对溢油的初级行为--扩散进行探讨.提出了采用溢油扩散图像来预测溢油扩散未来发展趋势的3步非线性处理过程,即图像边缘检测、面积计算和面积预测,对这一过程中应采用的方法进行了分析与比较.并以奥里油在静止海水中扩散为范例,在MATLAB环境下,利用非线性方法对扩散图像进行边缘监测,通过对梯度算子阀值的调整来计算完整的油膜覆盖面积,并将其计算结果进行BP神经网络预测.结果表明:采用Roberts边缘算子可以得到很好的边缘检测结果,采用BP神经网络获得的面积预测结果与实验结果吻合程度较好.     

大气细菌粒子与飘尘粒子的关系

本研究用ANDERSEN生物粒子采样器和光散射气溶胶粒子计数器,在北京西单和丰台对大气细菌粒子与飘尘粒子的浓度和浓度分布及两者之间的关系进行了观测。结果表明,大气细菌粒子的日平均浓度为2.882个/l,浓度分布是从第6级至第1级逐级增大;飘尘粒子的平均浓度为149464个/l,浓度分布是从0.5～32μm依次减小:大气细菌粒子浓度与≥2.0μm的飘尘粒子有非常明显的正相关关系。     

北京地区大气细菌粒子浓度及其分布

用ANDERSEN生物粒子采样器在北京西单和怀柔观测了大气细菌粒子浓度及浓度分布。结果表明,大气细菌粒子年平均浓度,西单为3103个/m3,怀柔为623个/m3。不同粒度的大气细菌粒子浓度在一天内西单有7:OO、19:00二个高峰时和13:00、夜间1:00二个低谷时;而怀柔有19:00~22:00一个高峰时和13:00一个低谷时。大气细菌粒子的浓度分布是从1~6级逐级减小。小于8.2μm的可吸入细菌粒子:西单为82.4%,怀柔为64.0%。      

近岸溢油的全动力预测方法研究

常用的溢油预测方法有经验公式模式和全动力溢油漂移模式，以往工作中，全动力模式仅用于油膜未靠岸的情形。本文探讨了全动力溢油漂移数值模式在近岸溢油漂移预测中的应用，初步探讨了油膜靠岸后相应的边界处理方式的质量守恒控制方法。以渤海湾大港油田溢油为例。进行了数值试验，预测了油膜在风和海流共同作用下漂移的路径、距离和油膜影响的海域和海岸带范围。证明了油膜靠岸后全动力溢油漂移数值模式进行溢油漂移预测的可行性。     

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.     

浙江金塘港海域溢油扩散数值模拟研究

本文针对浙江舟山澳洲活牛进境加工项目可能的溢油事故,预测分析溢油油膜的扩散漂移对周边海域的影响。首先采用MIKE21 HD模块建立了舟山海域二维潮位模型,在利用实测水文数据对模型验证的基础上,通过MIKE OS模块模拟溢油油膜的扩展、输移和风化过程,计算了在航道和靠泊平台发生溢油时不同工况下油膜的扩散输移过程。对比分析计算结果表明:油膜的扩散输移与油品泄漏地点、溢油发生时刻、流场特征以及风速风向相关;静风时,油膜运动由涨、落潮流主导,随水流流动扩散输移,24 h最大扫海面积为195.74 km2;夏季主导风向SE向风条件下,向杭州湾开敞水域输移,不受岸线和岛屿的阻挡,扩散范围更广,24 h最大扫海面积为209.71 km2;不利风向NW向风条件下,油膜在金塘岛南侧岸线和周边岛屿沿岸堆积,24 h最大扫海面积为131.99 km2。     

浅谈溢油模型的发展及其应用设想

在溢油模型模拟溢油扩散、漂移的轨迹及其归宿的基础上提出溢油反向运算既反推的发展设想，扩展其功能，增加其应用，形成完整的溢油模型，并将该溢油模型运用于海事管理工作中，为海事管理工作服务。     

油指纹快速分析辅助鉴别及油品信息可视化管理系统

针对海上溢油事故排查鉴别的需求,开发了一套油指纹数据管理和鉴别软件系统,系统包括综合信息数据库和数据分析鉴别两大组成部分。开发的数据库用来存储基础地理信息、油样空间信息、油样基本信息、油样二维谱图数据、油样特征指纹数据等。指纹分析鉴别模块实现了油样谱图的准确积分、特征指纹指标计算、油样比对鉴别、油样分类鉴别、油样检索排查等功能。系统开发完成后,在黄渤海多次溢油事故中得到了很好的应用,具有高效性和可靠性,极大提高了溢油事故排查工作的效率,为海上溢油事故执法调查提供了重要的技术支撑。     

溢油污染数学模型及其应用研究

本文系统总结前人在溢油分析计算上的主要研究成果,提出溢油计算的新模型和新方法,并应用于伶仃洋溢油污染防治研究。      

河道溢油事故环境风险评价中若干关键问题探讨

河道溢油事故已成为内河道突发性水环境污染的主要问题之一,尤其水源地突发性污染事件日益增多,对社会、经济和河道生态环境造成严重的不良影响。新建的水上项目必须通过溢油风险评价来分析项目建设投产后对周边的环境影响,目前溢油风险评价尚无统一的方法,且风险分析不够深入。本文基于国内外经典的油膜动力学模型及统计学等理论,明确溢油事故环境风险评价中事故源强、事故概率、溢油油膜影响范围、风险应急时间以及水厂吸水口关闭时间等几个关键问题的分析方法,以期进一步提高河道溢油事故的环境风险评价水平。