輸油管道穿越海灣溢油模型研究及應(yīng)用.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油的需求量快速增加，從而促進(jìn)海上石油鉆探和石油運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展。穿越海灣的輸油管線將石油從鉆井平臺(tái)輸送至陸上終端，其作用越來越重要。但在石油開采、生產(chǎn)及運(yùn)輸、儲(chǔ)藏過程中，同時(shí)存在船舶交通事故、沉船溢油，鉆井平臺(tái)泄漏，海底輸油管道損壞溢油等風(fēng)險(xiǎn)。溢油不僅是一種資源浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成極大損失，危害生態(tài)環(huán)境和人體健康。海灣因其有一定封閉性，污染物易積累，自凈能力差，生態(tài)環(huán)境更為脆弱。
　　目前大多數(shù)溢油模型及溢油預(yù)

2、報(bào)系統(tǒng)都是以開闊外海為研究對(duì)象，對(duì)海灣的研究較少。相較于海洋溢油，海灣有其獨(dú)特的水環(huán)境特點(diǎn)。因此開發(fā)專門針對(duì)海灣的通用性強(qiáng)的溢油模型系統(tǒng)，為海灣溢油應(yīng)急響應(yīng)提供技術(shù)與決策支持，有一定應(yīng)用價(jià)值。本文主要研究如下：
　?。?）海灣二維潮流水動(dòng)力學(xué)數(shù)值模型。根據(jù)海灣的水動(dòng)力特點(diǎn)，將求解困難的三維水動(dòng)力基本控制方程簡化為二維潮流水動(dòng)力控制方程。采用有限差分法離散連續(xù)性方程，有限分析法離散動(dòng)量方程來求解計(jì)算海灣水動(dòng)力學(xué)模型，使計(jì)算結(jié)果擁有較

3、高的精度及良好的收斂性和穩(wěn)定性。
　?。?）海灣溢油模型。本文總結(jié)了溢油動(dòng)力遷移過程與非動(dòng)力風(fēng)化過程中各種行為的溢油模型。選取溢油初期占主導(dǎo)地位的擴(kuò)展、漂移、蒸發(fā)及岸邊吸附作為建模對(duì)象。擴(kuò)展過程采用結(jié)合橢圓擴(kuò)展理論改進(jìn)的Fay模型；漂移過程采用合并簡化的Navy模型；蒸發(fā)過程采用所需參數(shù)較少，更易于建模的Fingas蒸發(fā)模型；岸線吸附水面浮油的過程用 Lagergren二級(jí)吸附速率方程來描述，岸邊介質(zhì)可分為：細(xì)沙、粘土和毛石三種類

4、型。
　?。?）模型軟件系統(tǒng)開發(fā)。本系統(tǒng)采用Visual Basic6.0為開發(fā)工具，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：溢油預(yù)測(cè)（預(yù)測(cè)結(jié)果包括：溢油到達(dá)下游距離、水面上油膜面積、油品蒸發(fā)量、岸邊吸附量以及現(xiàn)存油量），環(huán)境影響評(píng)價(jià)，決策支持，數(shù)據(jù)更新。
　?。?）模型驗(yàn)證、應(yīng)用與分析。以珠江口近岸海灣的溢油實(shí)例驗(yàn)證模型，軟件模擬結(jié)果在可接受的理論范圍內(nèi)，初步驗(yàn)證了模型的應(yīng)用性。給出模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方案，進(jìn)一步驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確度及應(yīng)用價(jià)值。