Marine Oil Spill Numerical Modeling and Risk Assessment for Guinean Conakry Waters.pdf

1、非洲西部的幾內(nèi)亞灣是非洲最大的海灣,其沿岸有10多個(gè)國家及臨近地區(qū)。幾內(nèi)亞灣擁有豐富的海上石油資源,目前已探明的石油儲(chǔ)量超過800億桶,約占世界總儲(chǔ)量的10%,已經(jīng)逐漸成為世界最重要的產(chǎn)油區(qū)之一,主要出口到歐洲,北美洲等西方國家,以及中國、日本、印度等亞洲國家。幾內(nèi)亞首都Conakry港水域是非洲石油運(yùn)往北美和歐洲的必經(jīng)之路,因此存在較大的船舶溢油事故風(fēng)險(xiǎn)。
　　 雖然近年來非洲的原油生產(chǎn)和石油工業(yè)迅速發(fā)展,但在溢油污染應(yīng)急和風(fēng)

2、險(xiǎn)防范方面還非常落后,為此本論文從幾內(nèi)亞近岸海域的水文氣象條件與地理環(huán)境出發(fā),開展海上溢油行為模擬模型以及溢油污染風(fēng)險(xiǎn)評估研究,對于提高幾內(nèi)亞國家的海上溢油應(yīng)急指揮決策能力,完善溢油應(yīng)急預(yù)案與應(yīng)急力量規(guī)劃,盡可能地降低溢油事故污染可能造成的生態(tài)損害和經(jīng)濟(jì)損失,具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　 論文的主要研究內(nèi)容及成果概述如下:
　　 1、較系統(tǒng)全面地總結(jié)綜述國際上有關(guān)溢油模型和溢油模擬系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢;對近年

3、來在全球、特別是非洲水域發(fā)生的主要溢油污染事故進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),并分析了隨著非洲特別是幾內(nèi)亞灣石油產(chǎn)量和運(yùn)輸量的增長,幾內(nèi)亞灣近海海域存在發(fā)生重大平臺(tái)和船舶溢油事故的風(fēng)險(xiǎn);而目前西非各國尚未建立溢油應(yīng)急反應(yīng)體系,應(yīng)急能力十分薄弱;
　　 2、針對幾內(nèi)亞近岸海域的地理環(huán)境特征,開展該水域海上溢油行為模擬模型研究,包括:根據(jù)幾內(nèi)亞近岸海區(qū)的河口濕地特征,建立了潮流計(jì)算模型;根據(jù)非洲原油的理化性質(zhì)特點(diǎn),建立了能夠模擬海上溢油的蒸發(fā)、乳化、溶

4、解、分散等行為歸宿,以及密度和粘度等性質(zhì)變化規(guī)律的海上溢油風(fēng)化模型;基于“油粒子”理論和隨機(jī)走動(dòng)算法,建立能夠模擬溢油在海洋環(huán)境中的漂移軌跡和擴(kuò)散動(dòng)態(tài)的海上三維溢油漂移擴(kuò)散模型;采用“粒子一濃度”轉(zhuǎn)換技術(shù),提出能夠模擬溶解分散的石油烴在水下的擴(kuò)散動(dòng)態(tài)和濃度分布的計(jì)算方法。并應(yīng)用開發(fā)的系統(tǒng)對發(fā)生在幾內(nèi)亞水域中的不同溢油案件進(jìn)行模擬和驗(yàn)證。
　　 3、根據(jù)溢油事故的發(fā)生時(shí)間具有不確定性的特點(diǎn),提出隨機(jī)模擬統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行溢油污染風(fēng)險(xiǎn)影響評

5、價(jià)。對幾內(nèi)亞首都科納克里港附近海域的每個(gè)溢油事故進(jìn)行近3年共300個(gè)不同情景的漂移擴(kuò)散軌跡模擬計(jì)算,每次事故情景發(fā)生時(shí)間是不確定的,隨機(jī)選取過去3年中的任一時(shí)刻。而相應(yīng)的風(fēng)場數(shù)據(jù)取自近3年的逐時(shí)風(fēng)向、風(fēng)速歷史監(jiān)測數(shù)據(jù),流場數(shù)據(jù)取自上述海洋動(dòng)力模擬結(jié)果。每一次事故模擬均計(jì)算并記錄各個(gè)計(jì)算網(wǎng)格的油膜漂移經(jīng)過時(shí)間、油膜厚度等數(shù)據(jù),最后進(jìn)行統(tǒng)計(jì),得到溢油對環(huán)境敏感目標(biāo)的污染概率、溢油污染岸線的概率、最快影響時(shí)間和油膜厚度分布等信息。與采用假定氣

6、象數(shù)據(jù)的典型倩景模擬法相比,評價(jià)結(jié)果更加合理可靠,同時(shí)可以更全面地評價(jià)溢油事故可能對周圍環(huán)境敏感資源產(chǎn)生的危害風(fēng)險(xiǎn);
　　 4、應(yīng)用隨機(jī)模擬統(tǒng)計(jì)法分別分析了幾內(nèi)亞首都Conakry港水域船舶在錨地和航道發(fā)生溢油事故后對周圍島嶼和重要敏感生態(tài)資源保護(hù)區(qū)的污染危害風(fēng)險(xiǎn)。得到由于主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)和西南風(fēng),在航道發(fā)生船舶溢油事故后,溢油對位于航道南側(cè)的Loos島和東南方向的Conakry西岸的污染風(fēng)險(xiǎn)相對最大,污染概率分別為20%和16