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。     

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。     

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。     

长江口枸杞岛附近海域溢油风险数值模拟

为制订长江口枸杞岛附近海域突发溢油事故的应急处理方案,利用实测地形数据建立了枸杞岛附近海域二维潮流数学模型,并根据实测资料对该潮流模型模拟的潮位、流速、流向进行了验证。验证结果表明,该潮流数学模型能较好地反映枸杞岛附近海域的潮流运动情况,可以作为MIKE21 SA溢油模块的水动力基础数据。基于欧拉-拉格朗日"油粒子"理论,综合考虑油膜扩散、漂移、风化等过程,应用MIKE21 SA模块建立了枸杞岛附近海域二维溢油扩散模型,并模拟了8种不同工况组合下的溢油油膜漂移路径和扫海面积。结果分析表明,潮流场、风场、溢油时刻对油膜的漂移轨迹和扫海面积都有影响,其中溢油时刻对油膜的漂移路径影响最大。     

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...     

基于油粒子模型的闽江某码头溢油过程预测

溢油数模计算对于事故发生前的应急预案制定及事故后的影响程度分析预测和事故处理具有重要的指导意义。为研究闽江下游福州港某BP码头发生溢油后油膜运动规律及其对附近敏感目标的影响程度,该文采用油粒子模型,综合考虑油粒子的蒸发、溶解、乳化、物理沉淀、生物降解等风化过程,对溢油事故进行数值模拟。结果表明,该码头发生溢油事故后,溢油不会进入海洋,而是在溢油点附近作往复的漂移运动,各敏感目标附近的油粒子浓度随时间高低变化。数值模拟还确定了各敏感目标的最不利工况和可供采取应急措施的应急时间。     

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。     

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。     

二维水沙和温度及浓度场数学模型与应用

 根据水流泥沙运动和水质（温度及浓度）扩散传播基本理论,建立了平面二维水流泥沙和温度及浓度场数学模型,以之研究水库、河道、河口水流及其输移物质运动规律,并采用有限体积法和有限元法来离散和求解这些模型方程组,用以模拟河道水流及其输移物质运动规律。该模型计算过程稳定,计算速度快,已在诸多工程中广泛应用,并得到原型观测成果的检验。     

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。     

长江下游船舶溢油应急处理措施框架

介绍长江下游船舶溢油污染的现状,论述溢油污染对沿岸生态和环境的影响以及溢油防治研究的重要性。以长江南京段为例,分析影响江中及岸边事故溢油迁移转化规律的因素,提出船舶事故溢油应急处理措施的三个重要部分,即溢油模拟及污染区预测、溢油清除回收和溢油风险评价。针对三个部分提出了具体的研究内容,为国内各大中型江河不同河段的船舶溢油的研究提供参考。     

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。     

MATHEMATICAL MODELING OF OIL SPILL ON THE SEA AND APPLICATION OF THE MODELING IN DAYA BAY

Through the study of the theory of oil spill model, a mathematical modeling of oil spill on the sea is developed which with the consideration of spread, diffusion, drifting and attenuation of oil slick is influenced by evaporation and emulsification factors. A model that under the effect of ocean dynamic condition of tide, wind and wave, using Monte Carlo method to simulate the movement of oil slick is established. The modeling is applied to calculate and predict pollution range of oil spill at oil quay and oil ship in Daya Bay. The prediction results have basically shown the pollution situation by emergency of oil spill on the sea.