SIMULATION OF THE OIL SLICK MOVEMENT IN TIDAL WATER-WAYS

Based on particle approach and tidal flow model this article studies the behavior of the oil slick on the water surface in the Huangpu River,a tidal waterway in Shanghai.In order to track the oil slick motion,a two-dimensional oil trajectory model is used.The dynamical properties of spilled oil characterized by advection,oil spreading and turbulent diffusion are considered in the model.The simulation results consistent with the flume experimental data show that the model is applicable.Both simulation and ex...     

感潮河道溢油扩展、漂移特性实验

溢油污染已逐渐成为内陆突发性水环境污染的主要问题之一。尤其在河口感潮河道，油污染问题日益突出。溢油污染因其对环境、生态、经济等的长期、巨大的破坏性影响，日益受到学术界的关注。然而以往的研究大都集中在海洋溢油方面，河道溢油研究因起步较晚，研究成果较少，考虑潮汐影响的则更少，且研究手段多以数值模拟为主，机理性实验研究较少。该文通过潮汐水槽模拟实验，观察并记录油膜在潮汐水流中、两个半日潮潮周期内的扩展、漂移情况，初步分析溢油油膜在潮汐水流中的扩展、漂移规律。实验结果表明：潮汐水流中，溢油油膜的扩展、输运过程主要受溢油自身理化性质和外界潮汐水流变化的影响。溢油入水后，首先经历重力扩展阶段，此阶段历时很短；然后经历剪切扩展阶段，此阶段历时长，油膜既受内部黏滞力影响，又受水流、风力引起的边界剪切力的影响，同时由于历时长，还受到潮流的输运影响。最后，当油膜很薄时，除受潮流的输运影响；还因受紊动水流及风浪的影响，在漂移过程中破碎或乳化。     

复杂河网水系油粒子模型开发及溢油污染模拟

近年来,油粒子模型在海洋、海湾等水体的二、三维溢油数值模拟中获得广泛应用.然而,河网地区的水流模拟通常采用一维水动力模型,无法根据模型预测结果判断油粒子运动至河网节点后的流动方向,导致现有油粒子模型不能应用于河网水系溢油污染模拟.本研究针对水网地区溢油输移特征,通过定义河网节点出流河道流向因子,判断油粒子运动至河网节点...     

基于EFDC模型的长江下游码头溢油风险预测

为了更有效地预测溢油事故,建立了基于EFDC(environmental fluid dynamlics code)模型的长江下游南京段码头溢油事故影响的预测模型。研究结果表明:构建的二维水动力模型能够较为准确地反映研究区域风场、流场、复杂地形条件综合影响下长江溢油扩展和迁移运动的整体规律,油膜在研究区域降解较慢,溢油发生在落急时刻和西风风向时,油膜更早向下游扩散,对下游保护区的污染更严重。     

突发事件泄漏石油类污染物在水环境中迁移转化研究进展

突发事件泄漏的石油类污染物在水体中的迁移转化规律一直是环境水力学研究的难点.根据石油类污染物的物理、化学特征,针对其在水体中不同阶段的运动动力学特征,分别从油膜在水体表层的扩展迁移过程、水体表层油膜的风化过程、油膜污染物向下层水体的扩散过程、水体中石油类污染物的迁移转化过程、石油类污染物的迁移转化过程物理试验、常用溢油...     

油在河流中传输的双层数学模型

本文建立了一个模拟河流中漏油的两层数学模型ＲＯＳＳ２，这个模型考虑漏在河中的油由表层油膜和分布在整个水深中的悬浮油珠两层组成，油的输送过程包括流动、扩散、紊动扩散和掺混、挥发、溶解、乳化、附着在岸边和沉积到河底等过程．该模型可用于瞬时的和连续的漏油且油漏在水面或水中的情况．该模型已用于美国Ｏｈｉｏ－Ｍｏｎｏｎｇａｈｅｌａ－Ａｌｌｅｇｈｅｎｙ（ＯＭＡ）河系及Ｓｔ．Ｌａｗｒｅｎｃｅ河上游．此模型不仅可用于模拟油，也可模拟其它有害物质的泄漏．     

河道溢油污染事故二维数值模型研究

为了研究内河船舶事故溢油的运动规律,在二维水动力、风场模型基础上,分别采用油粒子模型理论,建立了适合内陆狭长型河道溢油事故模拟的二维数值模型。在假定工况条件下,将模型应用于长江、汉江武汉段典型溢油事故的模拟研究。模拟结果表明模型较好地反映了风场、流场、复杂地形条件等对河道溢油扩展和漂移运动的影响规律,模拟结果可为河道突发性溢油污染事故预报和应急处理提供技术支持。     

长江口溢油事故对东风西沙水库取水的风险预测

东风西沙水库是崇明岛的重要原水工程,为研究长江航行船舶发生溢油事故对水库取水口的影响及相应的保护措施,在二维水动力学模型的基础上,利用MIKE21（SA）模块建立了长江口二维溢油风险分析模型,对东风西沙水库取水口进行风险预测。从预测结果来看,在有风情况下,油膜在风的作用下被吹向岸边,且大部分滞留在岸边;不同风向、不同季节以及发生溢油事故时的潮位特征对油膜漂移轨迹以及覆盖面积有影响;在不同水文、气象条件和不同事故发生地点等12种工况下,油膜24 h内均未到达东风西沙水库取水口附近。事故发生后,如果及时采取调整东风西沙水库运行方式、优化供水系统调度、在水库取水口设置围栏和清油设施等措施,可避免溢油事故对东风西沙水库的正常取水造成影响。     

河道型水库溢油费伊模型与油粒子模型的对比研究

针对河道型水库溢油模拟研究匮乏的现状,以龙溪口库区河道突发溢油事故的预测模拟为例,分别建立了传统费伊(FAY)模型及油粒子模型,力图探明这两种主流模型在求解狭长河段溢油扩散时的特性。研究结果表明:FAY模型侧重于油膜扩展阶段中油膜厚度的精细模拟,但在水文情势复杂的河道溢油模拟过程中没有有效考虑流场、风场、地形对油膜漂移、扩散的影响;油粒子MIKE21-OS模型则克服了上述不足,对于河道溢油的模拟具备一定精度。模拟结果可为龙溪口库区突发溢油事故的预测预警提供参考。     

海上溢油事故对九段沙湿地保护区影响研究

临港海上风电场位于长江口与杭州湾交汇的海域,水文条件复杂,且周围航道纵横交错。为研究该海域船舶碰撞发生溢油事故对国家级九段沙湿地自然保护区的影响和对策措施,在二维水动力模型的基础上,采用MIKE21( SA) 模块建立了二维溢油运动分析模型。针对不同水文、气象、海洋条件下的3种典型工况,利用所建模型对溢油运动进行了模拟分析。分析结果表明,不同风向和风速对油膜漂移轨迹以及覆盖面积有影响;在3种工况下,18.5 h内油膜均还未到达九段沙湿地自然保护区附近。在这一时间内,如及时采取油膜阻拦、吸附和消解措施,可避免对九段沙湿地自然保护区造成影响。     

长江溢油事故中数值模型的研究与应用

为分析长江溢油事故中溢油输移扩散特征,在二维潮流模型的基础上,采用油粒子模型理论,建立适合溢油事故模拟的二维数值模型。针对水平扩散方式模拟油膜自身扩展存在的响应速度慢、溢油量未获响应的不足,提出了修正方案。在假定工况下,将模型应用于长江镇江—扬州段溢油事故模拟分析,结果表明模型能较好反映溢油在流场、风场、自身风化以及复杂地形条件影响下的平面迁移特征及溢油自身厚度变化特征,能合理预测溢油迁移对研究区中敏感对象的持续影响。研究方法可为长江溢油事故的应急处置及长江水环境保护提供有力的技术支持。     

河道溢油污染事故三维解析解模型研究

该文针对河道突发溢油事故的环境风险评估需求,建立了河道溢油三维数学模型。与现有的河道溢油模型相比,该模型的改进在于:(1)不仅考虑了水面上油滴漂移和靠岸粘附作用,还考虑了垂向油滴扩散、上浮和河道底部边界对油滴粘附作用;(2)考虑了狭长和浅水型河道中边界反射作用对溢油浓度影响,包括水面、岸边和河底的边界反射效应;(3)能够在三维空间尺度上设定变化的溢油蒸发速率和生物降解速率等参数。模拟案例表明该模型能够依据上述功能有效模拟实际河道溢油问题,同时具有解析解便于管理人员应用。     

梯形输水明渠溢油运移特性数值模拟与试验研究

面向长距离输水工程快速应对油类突发水污染事件的需求,以梯形输水明渠为例,采取二维水动力和溢油数值模拟以及物理模型试验相结合的手段,开展溢油运移特性数值模拟与试验研究。研究成果表明:由于梯形输水明渠过流宽度上的流速分布变化较大,油污染发生后,油膜纵向长度取决于渠道中间流速,其变化率可表达为渠道中间流速的0.5倍;溢油位置、风场及渠道边坡系数对油膜纵向长度影响很小。研究结果可快速预测明渠溢油污染范围,为污染物的应急处置与调控提供技术支持。     

NUMERICAL MODELING AND OPTIMAL ESTIMATION OF THE TRANSPORT OF GROUNDWATER POLLUTION

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榆次西窑水源地脆弱性分析及污染预测模拟

为了解榆次西窑水源地的环境易污染程度及石家庄—太原原油管道可能对西窑水源地的地下水产生影响的情况,利用DRASTIC评价法对榆次西窑水源地进行地下水脆弱性评价,并利用GMS软件模拟原油泄漏,研究其对西窑水源地水质的影响。DRASTIC评价结果表明:西窑水源地地下水脆弱性差;假设在距供水井距离最近处管道破损,污染发生0.5 d,其对供水井产生严重影响,且石油类超标>300 d。结合污染情况,提出了具体的原油管道对地下水污染的防治措施。     

基于隐格式水动力模型的庄河养殖海域污染物运动轨迹的数值模拟

基于非结构四叉树矩形网格,建立了近岸海域深度平均二维隐格式水动力数学模型,通过耦合拉格朗日粒子追踪法和粒子云团随机走动原理计算水体污染物的运动轨迹。水动力数学模型采用有限体积方法离散方程,使用Rhie-Chow的动量插值方法对同位网格不合理的压力波加以抑制,并使用SIMPLEC程式导出水位校正方程。通过对"工"字型理想海湾的水动力、风与流共同作用下正方形海湾的油膜输移及扩散状况进行模拟验证后,将该模型应用于计算北黄海庄河养殖海域的水动力特性以及污染物在海中的输移过程和运动轨迹,最后给出该海域模拟期间的污染物运移规律。研究结果对庄河养殖海域的水环境管理有重要的意义。     

基于EFDC模型的感潮江段溢油事故风险预测

为了在溢油事故发生后能够立即采取有效措施控制和减轻油污染,降低事故危害,采用环境流体动力学模型(EFDC)对长江下游靖江段某码头进行溢油事故风险影响预测。通过EFDC准确地模拟出该江段的二维流场,在流场、风场以及复杂地形等综合条件下,采用拉格朗日质点追踪法计算油品入江后油膜漂移轨迹以及到达、离开下游保护区的时间。结果表明:油膜沿水流方向逐渐被拉伸,覆盖面积逐渐增大,且受长江地形条件影响;在感潮江段,潮流场对油膜漂移行为的影响占主导作用,同时风场也会影响油膜的漂移行为。受涨落潮的影响,油膜向下游来回震荡漂移;溢油事故发生时刻的流场不同,油膜往下游漂移的速度也不同,当溢油事故发生在落潮时,油膜往下游漂移速度更快;不利风向时风速越大,油膜往下游漂移的速度越快。     

河口近海水环境问题数值模拟的若干注记

针对河口近海越来越多的环境水力学问题,列举其数值模拟的工作步骤、内容和选择数学模型的原则,介绍数值模拟技术和经验,强调采用设计流场的必要性和计算成果合理性分析的重要性。具体讨论浓度(温度)场计算、海域事故溢油模拟以及工程水域泥沙冲淤预测的若干问题。     

三峡机组推力轴承高压油顶起系统

介绍了三峡发电机推力轴承高压油顶起系统,并在3000 t推力轴承试验台上试验测试了三峡推力轴承的高压油顶起系统的性能参数。结果表明,三峡推力轴承高压油顶起系统的两个周向平行沟高压油室有利于高压油的作用,并减少对动压油膜的破坏作用。     

海上溢油漂移扩散的数值模拟

该文基于三维自由水面垂向分层动网格的Euler-Lagrangian模式,采用VC方式(Vertex-Centered)的非结构化有限体积方法离散三维浅水方程,模拟渤海的潮汐水流运动过程。以此为水动力背景场,采用油、水分离的Lagrangian粒子追踪模型,对渤海海域发生的溢油漂移扩散问题进行模拟。其油品的蒸发、乳化和溶解等风化作用以引入综合衰减系数的方式考虑。模型对油膜的漂移路径、厚度和面积进行了实时模拟和预测,用多个测站的同步连续实测值对水动力模式进行了参数率定与模型验证,油膜输运扩散的计算结果也与相关报告数据进行了对比,均吻合良好,说明模型具有较高的可靠性与重现性。