海底管道溢油輸移擴(kuò)散預(yù)測(cè)及其在北部灣的應(yīng)用.pdf

1、在海底輸油管道輸油過程中，由于管道破裂導(dǎo)致石油泄露至海洋中，對(duì)海域水質(zhì)狀況會(huì)造成不同程度的污染，有必要對(duì)海底管道破裂后溢油的殘留量以及對(duì)環(huán)境可能造成的影響范圍和程度進(jìn)行研究，從而為環(huán)境管理和環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。 本文首先簡(jiǎn)要介紹了本研究的背景，并對(duì)國(guó)內(nèi)外溢油模型的的發(fā)展現(xiàn)狀和近區(qū)模式的發(fā)展?fàn)顩r做了詳細(xì)的綜述。具體工作及結(jié)論如下： 1.采用Backhaus的三維非線性潮波數(shù)值模式計(jì)算了北部灣和潿洲島附近海域的三維

2、正壓潮流的流場(chǎng)，作為近區(qū)模型背景流場(chǎng)的分析依據(jù)，以及遠(yuǎn)區(qū)物質(zhì)輸運(yùn)模型的輸入，并用6個(gè)測(cè)站資料對(duì)潿洲島附近海域水動(dòng)力模型進(jìn)行了驗(yàn)證。 2.通過應(yīng)用拉格朗日積分控制單元體，建立了海底輸油管道溢油的近區(qū)浮射流模型，模擬比較了漲潮時(shí)和落潮時(shí)不同的海流情況下對(duì)海底管道溢油在近區(qū)輸移擴(kuò)散的影響。 3.在結(jié)束了近區(qū)輸移擴(kuò)散后，溢油的隨流擴(kuò)散等行為需要用遠(yuǎn)區(qū)物質(zhì)輸運(yùn)模型進(jìn)行研究。在流場(chǎng)模型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用粒子隨機(jī)走動(dòng)(random w

3、alk，簡(jiǎn)稱粒子法)的方法求解物質(zhì)輸運(yùn)方程，建立了溢油漂移預(yù)測(cè)模型，并將近區(qū)模型與建立的遠(yuǎn)區(qū)模型進(jìn)行銜接，將近區(qū)模型的結(jié)果作為遠(yuǎn)區(qū)模型的輸入，得到溢油在海面的輸移擴(kuò)散模型。 4.將模型運(yùn)用到北部灣潿洲11-4油田輸油管道溢油過程中。研究了初始排放角度對(duì)近區(qū)溢油輸運(yùn)的影響和潮流中近區(qū)稀釋度的變化規(guī)律，以及溢油在遠(yuǎn)區(qū)輸移擴(kuò)散過程中溢油量的變化和掃海面積。從結(jié)果中可以看出，在近區(qū)，對(duì)于不同角度發(fā)生溢油除了對(duì)浮射流中心到達(dá)海面的位置差

4、別影響較大外，其他如對(duì)浮射流半徑，面積以及稀釋度的影響都不大，但潮流對(duì)浮射流運(yùn)動(dòng)的影響較大。在遠(yuǎn)區(qū)，在溢油發(fā)生初期，油膜擴(kuò)散面積隨時(shí)間逐漸增大，污染海洋的面積也明顯增大。到了后期，油膜面積逐漸減少，直至抵岸。 5.驗(yàn)證了本文建立的模型。將近區(qū)輸移擴(kuò)散的結(jié)果與浮射流積分模式得到的結(jié)果進(jìn)行了比較，結(jié)果顯示，兩者預(yù)測(cè)的結(jié)果比較接近。在遠(yuǎn)區(qū)，將溢油作為點(diǎn)源模擬與作為面源模擬的結(jié)果作了比較，兩者的溢油走向是一致的，掃海面積相差不大，但于