珠江口典型溢油事故河口岸线污染数值模拟研究

岸线污染是评估河口海洋溢油事故环境影响的重要方面。针对目前溢油模型对油膜岸边黏附与冲刷过程研究不足的问题,在传统“油粒子”溢油轨迹预测模型的基础上,增加了不同类型的岸边介质对油膜饱和吸附与冲刷的算法,进一步改进和完善河口海洋溢油岸边黏附与再释放过程。应用改进的溢油模型,对1999年3月24日珠江口一次典型溢油事故中油膜的漂移运动轨迹及河口区陆地岸线污染过程进行模拟预测。结果显示,改进后的溢油模型能较好地反映水面油膜与陆地边界的“黏附冲刷”交互过程,模拟的油膜运动轨迹、抵岸时间与污染岸线长度等主要指标与实际观测结果基本一致。此外,溢油对不同类型河口岸线的影响程度与陆地岸线性质息息相关。陆地岸线不仅决定了油膜在陆地上的黏附总量,还决定了油膜在岸边的滞留时间与污染程度。沙滩具有较大的表面黏附厚度及下渗深度,因此对上岸油膜的滞纳容量最大,占溢油总量约40%;植物滩对溢油滞留周期最长,衰减过程最慢。改进后的溢油模型可为未来珠江口及其他河口海洋溢油事故水面浮油及岸线污染提供有利的定量模拟分析手段。

长江口及邻近海域溢油实时预测研究

使用国际上最新发展起来的基于半隐式有限元法的SELFE模型,建立了1个采用非结构网格系统的三维风海流、潮流和斜压流耦合的长江口及邻近海域水动力模型。利用欧拉-拉格朗日和随机走动理论,在三维水动力模型的基础上研发了考虑溢油蒸发过程和波浪效应的三维溢油粒子扩散模型,结合实时预报的风场和相应的海浪场数据,形成了1个适用于本区域的海上突发溢油预测系统,并利用其开展了长江口溢油对冬、夏季典型风场的响应规律研究。研究表明,在长江口深水航道外区域,溢油在涨落潮流、西北风和长江冲淡水的作用下,螺旋式向东南漂移;而在东南风情况下,由于受长江冲淡水的顶托,溢油向北漂移扩散。溢油量主要集中在表层,其次是通过蒸发离开水体,但也有少部分进入表层以下水体。在同等风力的作用下,利于产生下降流的西北风情形相对于利于产生上升流的东南风情形而言,会有更多的油粒子下沉进入水体。

基于EFDC模型的感潮江段溢油事故风险预测

为了在溢油事故发生后能够立即采取有效措施控制和减轻油污染,降低事故危害,采用环境流体动力学模型(EFDC)对长江下游靖江段某码头进行溢油事故风险影响预测。通过EFDC准确地模拟出该江段的二维流场,在流场、风场以及复杂地形等综合条件下,采用拉格朗日质点追踪法计算油品入江后油膜漂移轨迹以及到达、离开下游保护区的时间。结果表明:油膜沿水流方向逐渐被拉伸,覆盖面积逐渐增大,且受长江地形条件影响;在感潮江段,潮流场对油膜漂移行为的影响占主导作用,同时风场也会影响油膜的漂移行为。受涨落潮的影响,油膜向下游来回震荡漂移;溢油事故发生时刻的流场不同,油膜往下游漂移的速度也不同,当溢油事故发生在落潮时,油膜往下游漂移速度更快;不利风向时风速越大,油膜往下游漂移的速度越快。

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。

海底溢油输移扩散的可视化数值模拟系统

为直观研究溢油在复杂水下环境中的动态行为,设计和开发一套海底溢油可视化数值模拟系统(SIMPACT-SOS).系统由数值模型、数据库和图形界面构成,具有地理信息系统(GIS)应用平台、数值建模分析、溢油数值模拟等专业功能.应用算例表明,SIMPACT-SOS系统可为海底沉船溢油、海底输油管道泄漏、海洋石油钻井井喷等水下污染事故的风险评估、应急决策及损害评估提供理论和技术支持.

水上事故溢油运动轨迹与环境归宿预测模型的研究进展

以事故溢油在水面上的运动轨迹和环境归宿为研究对象,重点对溢油水下分散过程、岸边黏附及受水流冲刷下油膜质量衰减过程、水体悬浮物对石油黏附/吸附量的预测模型研究成果,以及目前日益受到关注的河流溢油模型的研究进展进行归纳总结。对比分析了不同预测模型结构功能差异和适用性问题,为不同环境条件下溢油事故的后预警、后预测提供模型选择依据和技术支持。最后就溢油模型尚存的一些问题及未来发展的方向进行了探讨。

珠江口区域海上溢漏污染物动态预测系统的开发与应用

为了对《珠江口区域溢油应急计划》提供决策支持 ,在国内外最新研究成果基础上 ,针对珠江口海域的环境特点研究开发了先进实用的“珠江口区域海上溢漏污染动态预测系统” ,综合有三维潮流模型、三维溢油与化学品漂移扩散模型、溢油风化模型、应急反应模型、以及电子海图、地理信息系统 (GIS)、数据库等关键技术 ,能够快速准确地预测并可视化显示不同种类的溢漏油品、化学品在水面及水体中的漂移扩散范围和性质变化过程 ,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 ,系统的预测结果与现场实际情况相符。

基于EFDC模型的长江下游码头溢油风险预测

为了更有效地预测溢油事故,建立了基于EFDC(environmental fluid dynamlics code)模型的长江下游南京段码头溢油事故影响的预测模型。研究结果表明:构建的二维水动力模型能够较为准确地反映研究区域风场、流场、复杂地形条件综合影响下长江溢油扩展和迁移运动的整体规律,油膜在研究区域降解较慢,溢油发生在落急时刻和西风风向时,油膜更早向下游扩散,对下游保护区的污染更严重。

闽江航道建设对下游敏感目标溢油风险预测

溢油事故是不可逆的环境污染事故,会破坏水体水质,危害生态系统,因而溢油事故的危害不容小觑。闽江下游有多个取水口及湿地保护区,闽江航道施工期及运营期均有溢油事故发生的风险,可能会对环境敏感目标造成影响。根据工程区域情况以及工程建设要求,以二维非稳态模型为平台,建立闽江下游水动力模型,基于实测资料进行模型可靠性分析。在准确的水动力模型基础上,以"油粒子"跟踪技术为指导,建立闽江航道溢油风险预测模型,对闽江下游航道建设施工期及运营期最不利条件下的溢油事故风险进行预测研究,可为闽江应急事故处置、溢油损害评价及取水口的安全管理提供支持和帮助。所提出的溢油事故风险预测方法及思路,能够对溢油事故的积极预防提供一定的参考依据。

内河船舶溢油扩散的建模与仿真

油泄漏已成为目前威胁环境的一大因素。目前国内外多数的溢油建模与仿真都是针对海洋及入海口,然而内河溢油的模拟更为重要和复杂。在已有模型的基础上,针对内河溢油的特殊情况建立内河溢油扩散模型,采用不同方式对该数值模型进行求解,并实现高效的仿真软件系统,可为内河溢油事故发生后的应急处理提供有效态势预测和决策支持。

基于线性参考系统的河流溢油动态预估实现

河流溢油发生时,溢油位置预估是进行有效处置的基础。论文分析了松花江流域溢油的特殊性,针对块状原油的特性,基于线性参考系统原理,建立了溢油动态预估模型,并对河流进行了矢量化处理,利用专业地理信息系统开发平台,实现了河流溢油位置的动态预估。

嘉兴河网溢油事故对敏感目标影响风险预测

内河航道溢油事故近年时有发生,引发的水环境污染问题备受关注。太湖流域平原河网区水系相对复杂联通且存在往复流现象,使得溢油污染影响问题研究难度加大。基于太湖流域典型河网,依据嘉兴内河港口工程建设潜在的溢油风险,建立河网非稳态水动力、水质及油粒子耦合数学模型,考虑风场和河流流场的连续变化,运用欧拉漂移速度代替拉格朗日速度计算方法研究粒子迁移扩散时间距离,提出了溢油表层浓度垂直分布系数订正方法并进行了浓度计算。结果表明,在最不利条件下航道运营期发生船舶碰撞溢油事故,方案6溢油到达质量浓度最高,为0.44 mg/L,溢油事故处理的预留时间最短,仅有1.7 h;方案5溢油影响范围最广,48 h内将对4处敏感目标造成污染。为复杂河网条件下溢油突发事故预测、危害评价及应急处置提供科学依据。

水下溢油事故污染物输移扩散的数值模拟研究

通过对水下溢油事故特点以及污染物输移过程的分析,建立基于拉格朗日积分方法的三维水下溢油模型。数值计算了污染物在密度均匀、密度分层以及流速分层等水下环境中的扩散和输移行为,模拟结果与实验数据的吻合证明了该模型的准确性和有效性。通过渤海海底输油管道溢油事故的模拟算例研究,结果表明该模型可为水下溢油事故的风险评估、应急响应等实际应用提供理论依据和技术支持。