Application of Vegetation Indices for Detection and Monitoring Oil Spills in Ahoada West Local Government Area of Rivers State,Nigeria

The study evaluated the environmental effects of an oil spill in Joinkrama 4 and Akimima Ahoada West LGA,Rivers State,Nigeria,using various vegetation indices.Location data for the spill were obtained from the Nigeria Oil Spill Detection and Response Agency,and Landsat imagery was acquired from the United States Geological Survey.Three soil samples were collected from the affected area,and their analysis included measuring total petroleum hydrocarbons(TPH),total hydrocarbons(THC),and polycyclic aromatic hydrocarbons(PAH).The obtained data were processed with ArcGIS software,utilizing different vegetation indices such as the Normalized Difference Vegetation Index(NDVI),Atmospheric Resistant Vegetation Index(ARVI),Soil Adjusted Vegetation Index(SAVI),Green Short Wave Infrared(GSWIR),and Green Near Infrared(GNIR).Statistical analysis was performed using SPSS and Microsoft Excel.The results consistently indicated a negative impact on the environment resulting from the oil spill.A comparison of spectral reflectance values between the oil spill site and the non-oil spill site showed lower values at the oil spill site across all vegetation indices(NDVI 0.0665-0.2622,ARVI-0.0495-0.1268,SAVI 0.0333-0.1311,GSWIR-0.183-0.0517,GNIR-0.0104--0.1980),indicating damage to vegetation.Additionally,the study examined the correlation between vegetation indices and environmental parameters associated with the oil spill,revealing significant relationships with TPH,THC,and PAH.A t-test with a significance level of p<0.05 indicated significantly higher vegetation index values at the non-oil spill site compared to the oil spill site,suggesting a potential disparity in vegetation health between the two areas.Hence,this study emphasizes the harmful effect of oil spills on vegetation and highlights the importance of utilizing vegetation indices and spectral reflectance analysis to detect and monitor the impact of oil spills on vegetation.

内河溢油污染源逆时追踪数值模拟

为研究内河溢油污染溯源问题,从溢油污染应急处置时间尺度出发,以三峡库区典型河段为例,采用拉格朗日油粒子模型,基于Fortran语言从底层开发了溢油扩展漂移及逆时追踪数学模型,模拟了三峡水库典型运行工况下的可能溢油污染过程,对溢油扩展漂移和溢油逆时追踪进行了模拟分析。结果表明该模型可较好地模拟溢油污染的扩展漂移过程及追踪寻求出污染源的大致位置,可为内河航道中不明溢油源污染事故的应急调查提供参考。

黄河口湿地潜在溢油污染生态风险评估

黄河口有着我国典型的新生湿地生态系统,生态环境非常脆弱,极易受到陆源和海洋污染事故的影响。本文针对黄河口附近海上油田的开发和运输带来的潜在溢油风险,结合溢油污染概率模型以及河口的生态脆弱性,对黄河口湿地潜在溢油污染风险进行评估。在河口水动力模拟的基础上,采用随机情景模拟法选取300种风和潮流组合作为溢油模拟的强迫条件,分别模拟溢油后72 h和720 h的污染结果,并统计黄河口湿地受溢油污染影响的最大概率和最短时间,采用环境敏感指数表征湿地对溢油污染的敏感程度、危害后果指数量化表征其危害程度及风险矩阵量化风险高低。结果表明黄河口国家公园受潜在溢油污染概率较大,危害后果指数值为29,处于较高危害等级,属于中风险区;河口岸线受潜在溢油污染概率较小,危害后果指数值均小于1,溢油危害后果低,属于低风险区。

基于IWIND-LR模型的河流突发性溢油事故模拟与应急响应分析

为在溢油事故发生后立即采取有效的应急管理措施,降低事故危害,利用IWIND-LR模型对我国西部某河流进行了突发性溢油事故模拟,通过设定不同的流量情景,对比分析了各种条件下的油膜迁移规律。结果表明:所建的预测模型能够对泄漏油品在河流中的迁移路径进行快速的模拟和预测;在分析油膜到达各拦截点所用时间的基础上,明确了各拦截点在应急抢险中的作用,并提出应急处理处置中围油栏布设与溢油回收技术。该研究可为河段突发管线溢油事故的应急管理工作提供一定的决策支持。

灰色关联法的输油管道泄漏河流污染影响评价方法研究

为提高输油管道泄露河流污染影响评估的准确性,提出灰色关联法的输油管道泄露河流污染影响评价方法。该方法采用GMS中的MODFLOW模拟河流中溢油扩散情况,引入灰色关联法,结合溢油扩散情况,通过贴近度优化该算法后评价河流污染影响,获得河流水质等级,实现输油管道泄漏河流污染影响评价。应用结果表明,断面2和断面5的水质污染等级分别为III和IV,剩余断面的水质污染等级为II,该评价结果与实际结果一致,表明该方法可准确完成输油管道泄露河流污染的影响评价,具备了一定的评价准确性。

基于敏感目标被访问概率法的长江口水域溢油风险区划研究

以上海市长江口主要环境敏感目标为研究对象,利用Oilmap被访问概率模型计算青草沙集中式饮用水水源地、东滩湿地国家级自然保护区、城市岸线旅游区域、渔业捕捞区等长江口主要生态环境敏感目标的溢油风险概率,构建了基于溢油发生概率、影响因子、气象水文条件、敏感目标敏感系数的溢油风险指数体系,形成了长江口溢油风险二级分区区划。根据溢油风险指数,划定上海长江口水域溢油高风险区、较高风险区、中风险区、低风险区4个级别,各风险级别面积分别为335、2375、5695和3068 km2。针对长江口水源地溢油风险防控区等4类重点防控区,提出分区分级分类防控要求建议,明确不同分区首要防护目标,并按分级管控要求提出不同区域预警防控等级。

河流溢油事故流域环境风险量化模型研究

为进一步丰富河流溢油事故风险评价技术,分级分区制定溢油流域应急处置方案,通过分析国内外关于河流溢油事故演化与环境风险评价研究现状,对河流溢油事故环境风险量化模型进行构建与优化。以溢油轨迹判断目标流域受溢油污染的可能性,以区域环境敏感性指数(Environmental Sensitivity Index, ESI)衡量环境受溢油污染的严重程度,构建包含5个一级指标及17个二级指标的河流溢油事故流域环境风险评价指标体系,并得到人类利用资源、岸线资源以及生物资源的ESI分级标准和量化模型。基于该模型,选取嫩江某河流段跨越管线进行实例研究,得出流域环境敏感性与风险等级分布,以期给出科学合理的应急决策建议。

嘉陵江井口段突发性溢油事故影响预测及分析

嘉陵江渠化通航后,增加了船舶运输过程中溢油事故的可能。为研究嘉陵江内河突发性溢油事故油膜运动扩散规律,利用MIKE 21软件建立嘉陵江井口段二维水动力模型,经实测水位验证该模型可靠。应用油粒子模型理论,建立二维溢油模型,分析不同情景下的溢油漂移扩散规律。模拟结果显示:油膜在河道内的漂移距离、污染面积、到达敏感区域时间均受溢油点位置变化和不同风向的影响,其中风况对溢油影响较大,溢油点位置只在溢油初期影响较大。溢油5 h后,中间位置溢油时东南风况下,溢油面积最大,为1.56 km^(2),右岸处溢油时西南风况下,溢油面积最小,为0.35 km^(2)。模拟出油膜到达敏感区域时间及油膜面积,为内河溢油事故的应急处理和数值模拟深入研究提供了参考依据。

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。

植物边界溢油吸附特性试验研究

随着能源需求的增加,航道海损导致的溢油事故时有发生,或对区域经济及水环境带来巨大影响。溢油的研究包括理论、试验、数值模拟等方面。目前,针对溢油数值模拟的研究较多,但对河道岸边溢油吸附研究较少,而专门针对植物边界的溢油吸附研究更少。文章以仿宽叶草、仿米兰草、仿秧苗、仿绿萝、仿栀子叶和仿尤加利等6种仿生植物为代表,开展了仿植物边界的溢油吸附概化试验。结果表明:仿生植物各工况吸附率随时间呈线性关系;相同溢油量情况下,吸附率与吸附量之间存在一一对应关系。通过引入触油湿周、触油湿周比和吸附能力系数等定义,探讨了仿生植物的溢油吸附量表达关系,得到了相应的吸附能力系数。试验成果可为植物边界溢油研究及数模验证提供基础和验证资料。

赣江南昌段突发溢油事故影响预测及分析

随着赣江南昌段航运及水利的快速发展,水上施工和船舶运输过程中的溢油事故可能性大大增加。为研究赣江南昌段突发性溢油事故油膜运动扩散规律,本文利用MIKE21软件建立赣江南昌段市汊至下游赣江四支入鄱阳湖湖区二维水动力模型,分析主航道施工及赣江四支规划南昌枢纽发生船舶溢油事故情况下的溢油漂移扩散的影响分析,得出了油膜可能的影响范围及持续时间,为事故预警、应急处置、应急预案制订等提供了定量化、科学化的管理手段。

感潮河道溢油扩展、漂移特性实验

溢油污染已逐渐成为内陆突发性水环境污染的主要问题之一。尤其在河口感潮河道,油污染问题日益突出。溢油污染因其对环境、生态、经济等的长期、巨大的破坏性影响,日益受到学术界的关注。然而以往的研究大都集中在海洋溢油方面,河道溢油研究因起步较晚,研究成果较少,考虑潮汐影响的则更少,且研究手段多以数值模拟为主,机理性实验研究较少。该文通过潮汐水槽模拟实验,观察并记录油膜在潮汐水流中、两个半日潮潮周期内的扩展、漂移情况,初步分析溢油油膜在潮汐水流中的扩展、漂移规律。实验结果表明:潮汐水流中,溢油油膜的扩展、输运过程主要受溢油自身理化性质和外界潮汐水流变化的影响。溢油入水后,首先经历重力扩展阶段,此阶段历时很短;然后经历剪切扩展阶段,此阶段历时长,油膜既受内部黏滞力影响,又受水流、风力引起的边界剪切力的影响,同时由于历时长,还受到潮流的输运影响。最后,当油膜很薄时,除受潮流的输运影响;还因受紊动水流及风浪的影响,在漂移过程中破碎或乳化。

长江口南港水道溢油数值模拟

使用FVCOM建立了长江口水动力模型,然后基于拉格朗日粒子追踪法及自由走动理论建立了长江口溢油模型,研究长江口南港水道处溢油污染的问题。模拟了溢油在东南风、东北风、西北风下涨憩、落憩时24 h内的扩散漂移轨迹以及分布情况,对不同情景进行了分析。研究表明风向对溢油的走势有较大的影响:东南风落憩的溢油可能会污染到青草沙水库、崇明东滩及中华鲟保护区,涨憩时主要污染为九段沙湿地;东北风涨憩和落憩时主要污染上海岸线;西北风落憩时主要污染长兴岛南岸以及九段沙湿地,涨憩时污染九段沙湿地,研究结果可为潜在的溢油应急响应决策提供参考。

河道溢油污染事故二维数值模型研究

为了研究内河船舶事故溢油的运动规律,在二维水动力、风场模型基础上,分别采用油粒子模型理论,建立了适合内陆狭长型河道溢油事故模拟的二维数值模型。在假定工况条件下,将模型应用于长江、汉江武汉段典型溢油事故的模拟研究。模拟结果表明模型较好地反映了风场、流场、复杂地形条件等对河道溢油扩展和漂移运动的影响规律,模拟结果可为河道突发性溢油污染事故预报和应急处理提供技术支持。

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。

纺织纤维用于城市河道突发溢油污染的治理

针对城市河道突发溢油污染事件频发,河道内溢油污染快速迁移扩散,以及溢油拦截需联动快速响应的特点,采用3种市场易得、数量充足的纺织纤维材料作为吸油材料,进行了溢油吸附拦截实验研究.本研究探索了棉花、亚麻和大麻纤维对水面浮油的吸附速率、吸附能力以及河水温度对材料吸油能力的影响,并通过拟合分析,得到不同吸油条件下的等温吸附动力学方程;实验还考察了3种纤维材料吸油后油的回用情况.研究结果表明:3种纺织纤维具有较好吸油性能,材料易得,可以作为城市河道突发溢油事件时的快速响应截油材料.

长江溢油事故中数值模型的研究与应用

为分析长江溢油事故中溢油输移扩散特征,在二维潮流模型的基础上,采用油粒子模型理论,建立适合溢油事故模拟的二维数值模型。针对水平扩散方式模拟油膜自身扩展存在的响应速度慢、溢油量未获响应的不足,提出了修正方案。在假定工况下,将模型应用于长江镇江扬州段溢油事故模拟分析,结果表明模型能较好反映溢油在流场、风场、自身风化以及复杂地形条件影响下的平面迁移特征及溢油自身厚度变化特征,能合理预测溢油迁移对研究区中敏感对象的持续影响。研究方法可为长江溢油事故的应急处置及长江水环境保护提供有力的技术支持。

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,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。

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。

基于AISA＋机载高光谱的海上石油开发溢油监测研究--以珠江口海域为例

采用中国海监南海航空支队在珠江口石油平台执法中获取的机载高光谱溢油数据,对AISA+机载高光谱数据特点进行了分析,并对石油开发平台周围的油膜和海水进行了分析研究,尝试进行基于AISA+机载高光谱遥感影像的珠江口石油平台油膜分布自动提取。对获取的机载高光谱数据进行辐射定标和地理几何校正,得到了地物表观反射率数据;分析了太阳耀光产生的原因,根据获取的高光谱数据特点及水体光谱特性进行太阳耀光的消除,获得了较好效果;采用阈值法进行溢油分布的提取,便于应用于实际工作中。并采用等密度分割法,对溢油的污染程度做了半定量研究。