基于實驗的海面溢油微波散射特性研究.pdf

1、隨著能源需求的不斷增加以及陸地石油資源的過度開發(fā),原油的開采逐漸轉(zhuǎn)向海洋。與此同時,使用大型遠洋游輪進行遠洋運輸成為原油以及各種工業(yè)油類的主要轉(zhuǎn)運手段。然而,當(dāng)海上鉆進平臺或者遠洋油輪發(fā)生重大事故時,溢油泄漏將會對海面生態(tài)以及自然環(huán)境造成毀滅性的危害。
　　對溢油災(zāi)害的治理工作首先需要確定溢油量與溢油規(guī)模等重要參數(shù)。對海面溢油的檢測手段有很多,主要分為光學(xué)檢測與微波遙感檢測。微波遙感方法由于不受限于天氣因素,包括云、霧的干擾,并且

2、能夠全天候工作,得到了廣泛應(yīng)用。
　　由于海面毛細波-微重力波對微波散射起主要貢獻。當(dāng)油膜覆蓋于海面時,由于油類的表面張力作用,會衰減海面毛細波-微重力波,減少微波散射,形成雷達圖像中的陰影區(qū)。這就是微波遙感檢測溢油的理論基礎(chǔ)。
　　本文采用雙尺度模型對粗糙海面進行散射特性建模,分別使用幾何光學(xué)模型與小擾動模型模擬大尺度海浪的鏡面反射和小尺度海浪的布拉格散射。采用海浪譜模擬大尺度海浪在不同風(fēng)速風(fēng)向的粗糙特性,采用毛細波譜模擬

3、小尺度毛細波在不同風(fēng)速風(fēng)向以及有無油膜覆蓋的粗糙特性,并將兩種不同尺度海浪的粗糙特性參數(shù)帶入雙尺度模型中,獲取油膜覆蓋海面的整體散射特性。
　　最后,本文設(shè)計了一系列室內(nèi)模擬海面溢油散射實驗與室外海港真實海面溢油散射實驗。在室內(nèi)實驗中,使用不同波段不同極化電磁波對風(fēng)浪水槽中的溢油樣品進行了不同厚度不同風(fēng)速與風(fēng)向的散射測量。在海港溢油散射實驗中,采用不同波段不同極化電磁波對海水在不同風(fēng)速情況下的散射系數(shù)進行了測量,并在海面上鋪設(shè)柴油