渤海湾海上瞬时溢油三维模拟

为实时模拟及预测渤海湾三维海上溢油的动态特征,采用Mike 21 Flow模型计算渤海水动力潮汐,针对瞬时溢油的扩散和漂移过程,建立海上溢油运动数学模型;采用泊松盘采样算法创建不同直径的油粒子,通过Marching Cube算法重建等值面,模拟实现海上溢油过程,并与真实案例的数据对比。溢油模拟结果表明:所建潮汐流数值模型评估溢油事故船舶位置的海面高程、海流速度和海流方向与观测站数据接近;海上溢油运动数学模型原油运动轨迹与与实际轨迹相似;相较于传统溢油模拟可视化工作局限于二维非交互效果,新方法从三维层面提高溢油模型的物理真实感,为海上搜救模拟器生成溢油事故的三维场景、降低人力和财物成本、为海上溢油应急预案的制定提供直观的信息和依据。

基于EFDC模型的靖江河道多码头开发段溢油事故综合污染风险分析

基于环境流体动力学模型EFDC模拟了长江靖江开发段6个码头溢油事故下油膜漂移路径,提出了溢油污染风险评估方法,计算了多码头溢油事故的污染风险指数分布及其对保护区的综合污染风险指数。结果表明:码头位置和周围流场影响油膜的漂移路径;急流区溢油事故产生的油膜峰值迁移速度快,影响距离长,而缓流区溢油事故产生的油膜聚集程度高,影响时间长;多码头溢油事故产生的污染风险主要分布在各油膜路径的叠加区域,在开发段中部至下游末端形成强等级污染风险带,综合污染风险指数约为1.6;风险带主要影响W1保护区,应在高风险区域提前采取应急防范措施。

钦州湾典型工程溢油对周边海域影响的数值模拟研究

广西龙门大桥作为滨海公路,是北部湾区域经济的控制性工程,存在一定的溢油风险。本研究基于FVCOM模型分析钦州湾的潮流特征,通过溢油模型对无风、全年最大概率常风和极值风等3种风况情景下的油膜漂移扩散特征和归宿行为进行研究。结果表明,钦州湾潮流主要为往复流,龙门水道最大流速可达1.8 m/s。风速、风向和发生时刻对油膜厚度、残油量、最大扩散距离和扫海面积有重要作用:风速越大,溢油蒸发速度越快;同等风速下,72 h后北向风的油膜厚度和残油量大于南向风,而高潮时发生溢油72 h后油膜的最大扩散距离比低潮时大。涨潮期间,极值风风况情景下油粒子到达广西茅尾海红树林自治区级自然保护区坚心围片;落潮期间,油粒子扩散至钦州港青菜头南浅海滩涂养殖区。研究结果为提升溢油预警预测能力、降低溢油造成的损失提供了理论基础。

海上溢油数值模型研究进展

中国是海洋大国,近年来,海上活动持续增多,发生海上溢油事故的风险随之加大,海上溢油污染事故一旦发生,如不得到及时控制,必将严重损害中国近海海洋环境。为了完善中国海上溢油应急反应体系,提高中国处理重大海上溢油事故的应急反应能力,开展了海上溢油污染应急技术研究。本文综述了溢油预测模型的发展过程以及相关的研究成果,包括:溢油扩展模型、溢油漂移模型、油粒子模型和溢油风化模型等。这为进一步开展溢油预测和溢油污染应急工作提供了理论依据和参考。

渤海海上溢油漂移扩散数值模拟研究

近几年渤海海上溢油突发事件频发,对海洋环境造成严重的污染。本文将业务化气象数值模型(Weather Research and Forecast model,WRF)、海流数值模型(Regional Ocean Model System,ROMS)的数值预报结果作为海洋环境驱动场,采用"油粒子"的海上溢油漂移扩散数值模拟方法,对在渤海发生的溢油扩散行为进行模拟预测。本文针对渤海溢油事件,设计敏感试验,研究不同风、流系数和网格分辨率对溢油扩散模拟结果的影响,获得适合于渤海的溢油数值模型参数,提高溢油漂移扩散预报的准确度,为海洋溢油应急处置和防灾减灾提供技术支持。

溢油扩展、漂移及扩散预测技术研究进展

海上溢油灾害会严重破坏中国近海海洋环境,还会直接危害我国经济发展。因此,开展溢油预测预警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。本文综述了溢油扩展、漂移及扩散数值预测技术的发展过程及相关研究成果,包括溢油扩展模型、溢油漂移与扩散模型、溢油预测预警系统,为未来开展溢油应急工作提供了理论依据和参考。

复杂河网水系油粒子模型开发及溢油污染模拟

近年来,油粒子模型在海洋、海湾等水体的二、三维溢油数值模拟中获得广泛应用。然而,河网地区的水流模拟通常采用一维水动力模型,无法根据模型预测结果判断油粒子运动至河网节点后的流动方向,导致现有油粒子模型不能应用于河网水系溢油污染模拟。本研究针对水网地区溢油输移特征,通过定义河网节点出流河道流向因子,判断油粒子运动至河网节点后的流动去向,提出了一种基于油粒子模型的复杂河网水系突发溢油污染模拟方法。将改进的油粒子模型应用于太湖流域重要输水通道太浦河溢油污染模拟,结果表明,流向因子判断法能够正确模拟油粒子在复杂河网水系的迁移和分配过程,基于流向因子判断法开发的油粒子模型适用于水系结构复杂、水流条件多变的河网地区溢油模拟。成果对于提升复杂水网地区溢油风险预警和应急处置能力具有重要的理论价值和应用前景。

河流突发性溢油事故数值模拟研究

以永兴村至哈尔滨为研究河段,溢油计算过程引用"油粒子"模型,计算结果采用Tecplot软件进行后处理.模型有效地仿真了研究河段溢油事故发生后油膜运移规律.计算结果表明,事故发生后,油膜呈带状,其长度和中心位置随河道形势变化发展.30 min后油膜扩展到岸边,并且油的质量浓度沿河段岸线随时间延续逐渐累积污染.该模型的研制对建立内河突发性溢油事故预警与决策支持系统具有重要意义.

南海海上溢油漂移扩散预测微机视算系统

应用科学计算可视化新技术，结合动力海洋学、计算数学、计算机图形学和计算机技术，以通用３８６微机作支持硬件系统，用ＭＳＦＯＲＴＲＡＮ语言、汇编语言和图形核心系统（ＧＫＳ）软件包，研制开发出南海海上溢油漂移扩散预测微机视算系统。该系统不仅能够利用南海风场和流场资料，按所选定的海上溢油漂移扩散计算模式模拟计算出海面溢油浓度分布情况，而且还能够把模拟计算结果以图形方式实时、动态地显示在屏幕上，从而形象、直观地看到溢油漂移扩散变化的全过程。

风对河道溢油扩展、漂移影响的实验研究

本文通过风水槽实验,模拟了在不同风速,水流速度条件下油膜的扩展、漂移运动状况。分析研究了不同工况下风对溢油油膜扩展、漂移的影响。实验结果表明:无论是对于瞬时溢油还是连续溢油,风都能使得溢油油膜扩展尺度增加两倍左右;风与水流同向时,风速的变化对于瞬时溢油油膜的扩展尺度影响很小,对连续溢油油膜的扩展尺度随风速增加而增加;风与水流反向时,油膜的扩展尺度与风速和水流速度之间相对大小有关。对于漂移过程,无论是瞬时溢油还是连续溢油,其顺风边缘都随风速的增加而速度加快。

有冰海域溢油运动数值模型研究

提出了寒冷海域溢油运动短期数值模型，其中海冰运动预报模型针对不同海冰密集度的本构关系亦不同，在近岸及密集度较高的冰带采用基于连续介质理论的粘塑性本构关系；在冰边缘密集度较低的冰带采用基于离散介质理论的碰撞本构关系计算冰内力；溢油运动预报模型包括连续冰盖及高、中、低密集度冰场中溢油的漂移和扩展过程的预报。模拟计算结果表明模型的建立是合理的。该模型可用于事故溢油预报，为溢油的围收治理提供依据。

渤海溢油数值预报研究

以溢油漂移扩散模式为核心,采用“油粒子”方法来模拟溢油在海洋环境中的漂移扩散行为,与业务化渤海三维海洋数值预报模式、中尺度海洋风场数值预报模式相衔接,获得海流、海面风场等海洋环境预报产品作为溢油模式的外强迫,建立了渤海溢油数值预报系统。本文简要介绍了该系统的组成、运行机制和模拟试验情况,并讨论了建立我国全海域溢油预报系统的有关问题。

胶州湾海面溢油轨迹的数值模拟

对胶州湾湾口两侧——团岛和薛家岛 1个月的潮位观测资料进行调和分析 ,得出湾口两侧 M2 ,S2 ,O1,K1分潮的调和常数 ,进而建立了胶州湾内的预报潮流场。考虑风场对海面溢油的影响 ,给出了预测胶州湾溢油飘移轨迹的数值模型 ,对 1 983年 1 1月 2 5日“东方大使”号油轮在中砂礁触礁后的溢油的油膜漂移轨迹进行了数值模拟 ,结果与事故后观测到的结果相符 。

溢油跟踪浮标水动力特性研究

为提高溢油浮标跟踪海上溢油油膜的精度,优化溢油浮标设计方案,针对溢油浮标跟踪油膜的水动力学机理问题进行研究,并在此基础上对跟踪误差进行了分析.建立了溢油跟踪浮标的水动力平衡方程并求解,得到的结果包含油膜风系数、表面海水漂流风生流系数以及海洋环境温度、风速、浮标几何形状、出水高度等影响溢油浮标跟踪效果的关键因素.根据溢油事故发生地的海况及溢油油膜本身的性质,有针对性地选择最优的浮标设计方案,以达到最佳的跟踪效果.以METOCEAN公司的Argosphere型溢油浮标为例进行了分析和计算,并讨论了浮标跟踪精度与工作海况之间的关系,对溢油跟踪浮标的设计具有指导意义.

渤海湾海面溢油数值计算

采用不规则三角形网格的分布杂交法 ,建立渤海湾潮流数值模型 ,在此基础上建立溢油飘移模型 ,计算在不同风场和潮流场的共同作用下 ,溢油飘移的输移轨迹、可能抵岸的时间、地点及残留量等。

海上溢油数学模型的研究与应用

海上溢油,对海洋环境影响很大,通过对油膜扩散理论的研究,提出了考虑油膜蒸发、油膜乳化影响的油膜扩展、扩散、迁移和衰减的海上溢油模式,结合水动力数学模型,建立了在潮汐、风浪作用下油膜运动的海上溢油数学模型.应用此模型对大亚湾海区油码头瞬时溢油事故后的影响范围进行了模拟,并分析了溢油后油膜运动的几种基本情况,比较了工程控制措施前后溢油的影响范围,给出了溢油污染区域的几个主要特征量,在大亚湾水域的海上溢油模拟中得到室内实验和示踪物扩散实测资料的验证,为应付海上突发溢油事故对海湾的污染治理和环境评价提供了科学依据.

蓬莱19-3油田事故溢油数值模拟

利用FVCOM(Finite-volume coastal ocean numerical model)数值模型和MM5风场预报模式,在对渤海海域水动力场进行数值模拟的基础上,基于"油粒子"的欧拉-拉格朗日跟踪法和随机走动原理,并考虑风对溢油油膜漂移扩散的直接作用,建立了海洋溢油油膜漂移轨迹和扩散的数值预测模型。利用建立的模型对2011年6月蓬莱19-3油田事故溢油进行了数值模拟,模拟结果与RADARSAT卫星遥感监测数据相吻合。研究结果表明:在渤海中部地区夏季事故溢油模拟预测中,风漂移因子取0.024最为合理,模型可用于渤海蓬莱19-3油田附近事故溢油轨迹和扩散的快速预报,从而为该区域的溢油事故应急响应提供科学依据。

厦门湾海上溢油风险的评估与分析

本文使用数理统计与概率的相关知识,并且根据厦门湾近几年进出船舶的统计资料,估算了未来几年中厦门湾海域船舶突发性溢油事故发生的概率.结果表明,厦门湾未来几年的溢油发生概率为0.27次/a.然后运用数值模拟方法对假设的突发溢油事故中溢油的扩展进行预测分析并结合建立的欧拉潮流场对油膜的漂移路径进行研究,分别从高潮、低潮、涨急、落急四个时刻开始计算溢油路径,结果显示油膜影响范围可从海沧南部延伸至浯村屿东部,根据模拟结果可对突发溢油的风险进行评估.

粒子跟踪法溢油模型在渤海海域的适应性

针对渤海海域日益严峻的溢油风险问题,为选取适用于渤海的溢油模型,对溢油扩散漂移轨迹进行有效预测,在对国内外溢油模型研究现状分析的基础上,采用粒子跟踪法对溢油漂移轨迹进行模拟预测;为验证预测模型的适用性,采用橙子替代溢油粒子的实验方法进行验证,在实验中观测船进行不间断观测,得出模拟溢油漂浮物漂移轨迹,将观测数据轨迹与溢油漂移模型计算得出的预测轨迹进行比对,具有很高的拟合度。研究结果表明:采用橙子作为漂浮物进行溢油模拟实验是科学可行的,进而证明粒子跟踪法预测油膜漂移轨迹的精度非常高,运用于渤海海域溢油漂移模拟是适当的,对于溢油发生后的应急决策有至关重要的指导意义。

对海面油类漂流方向及速度的考察

根据发生在广东省近海的“大庆236”号油轮、“拉亚埃勒”号货轮的沉船溢油事故和1989年冬、夏两季在广东省西部近海的海上油类漂流实验,对海面油类的漂流方向和速度进行了考察。经过考察认为:1)海面油类漂流方向可以用D=C_(CD)+α来拟合;2)海面油类漂流的速度基本符合U_0=U_c+§W;3)风力因子§可以简单地用(p_α/p_0)^(1/2)来确定。