海上溢油行為與歸宿數(shù)值模擬及其對環(huán)境的影響研究.pdf

1、本文簡要介紹了海上石油污染的現(xiàn)狀及其危害，并對海上石油的行為與歸宿數(shù)值模型的基本理論與發(fā)展現(xiàn)狀做了詳細的綜述。 海上發(fā)生溢油以后，油膜在海面上一方面受重力、慣性力、表面張力和湍流的作用擴散，同時又在風和潮流作用下發(fā)生輸移。本文用標識質(zhì)點近似溢油的運動，把整個溢油看成由大量小體積的油塊微團組成，即將油膜分為大量的質(zhì)點，這些質(zhì)點進行彼此獨立的運動，每一質(zhì)點代表一定的油量，油膜的遷移擴展看作質(zhì)點群的遷移、擴展。于是可以用溢油微團(標

2、識質(zhì)點粒子群)的隨機擴散和平流來模擬。微團群的隨機擴散過程可以用蒙特卡羅方法模擬。也就是說，溢油在海面上的擴散過程可以看作是一個湍流的彌散過程，而湍流彌散過程的隨機性可用蒙特卡羅方法恰當?shù)孛枋觥Ｓ偷恼舭l(fā)和乳化等風化過程采用質(zhì)點質(zhì)量損失來表征，油膜厚度分布通過一點面積內(nèi)的質(zhì)點數(shù)及其質(zhì)量計算出。模式考慮以下過程：在流、風和湍流擴散的作用下，海面油膜的水平輸移和擴展運動；油在水表面的揮發(fā)和乳化。 利用上述的基本原理和方法，在水動力的

3、基礎(chǔ)上，建立海上溢油行為與歸宿數(shù)學(xué)模型。以2004年12月7日發(fā)生在珠江口海域的溢油事故為例，在對珠江口的水文地質(zhì)資料進行較全面的收集和整理的基礎(chǔ)上，采用三維非線性潮波數(shù)值模式計算了南海中的三維正壓潮流的流場，作為溢油模式的流場輸入，并用3個測站資料對珠江口水動力模型進行了驗證，其預(yù)測結(jié)果與實測相符合，可以用于溢油的預(yù)測。在水動力的基礎(chǔ)上，建立珠江口海上溢油行為與歸宿數(shù)學(xué)模型，預(yù)測珠江口發(fā)生點源連續(xù)溢油后油膜在風和海流的共同作用下漂移的

4、路徑、距離和油膜影響的海域范圍。通過溢油擴散面積和其它輸入條件，預(yù)測溢油的殘留量及揮發(fā)速率。并分析了溢油對珠江口生態(tài)環(huán)境造成的影響。 考慮到溢油事故發(fā)生地點離自然保護區(qū)較近，泄漏的油船需被拖離至安全區(qū)域，本文分別模擬油輪被拖往東北、東、東南和南邊4個方向的油膜輸移擴展的情況。結(jié)果表明在相同的環(huán)境條件下，油輪被拖往南向時油膜的掃海面積最小，即溢油的污染面積最小。 通過與實際觀測比較，模型預(yù)測的結(jié)果與現(xiàn)場實際是符合的。本