深海中喷洒分散剂后溢油运动轨迹预测

分析溢油分散剂的作用机理和影响分散效率的主要因素,概述美国“深水地平线”溢油事故中水下使用分散剂的方式及效果.通过改进深海溢油输移扩散预测模型,研究深海中喷洒分散剂后溢油运动轨迹的数值预测方法.以深海溢油现场试验为例,初步预测在深海泄漏源处喷洒分散剂后的溢油运动轨迹.结果显示:经分散剂处理后粒径小于0.5nm的油滴在水下环境中输移扩散且缓慢上浮,其中粒径小于0.1mm的油滴容易在深海中形成悬浮油带.     

波浪作用下油脂冰内溢油行为物理模拟实验技术

为在实验室条件下研究波浪-油脂冰、波浪-油脂冰-溢油的相互作用,建立了与化学实验室相应水平量级的物理模拟实验技术.设计制作了微型波浪实验水槽,用化学实验室的振荡台作为动力源;水槽经过保温处理,能够在低温实验室使用;物理模拟水槽及测试设备等所使用的玻璃和塑料材料对溢油没有吸附.利用图像分析技术给出波浪要素.实验技术可控制油脂冰在波浪作用下总量保持不变.通过对系列实验结果分析,得到油脂冰制备温度条件以及波长、波高同振荡台传动臂调节孔位置、频率和水槽水深的关系,实现了对实验油脂冰厚度和波浪要素的控制.整套实验技术可以开展波浪、油脂冰与溢油相互作用的物理模拟.     

油凝胶剂

此类油凝胶剂为氨基酸系油凝胶剂,是国内最新研究成果.石油开发,尤其是海上石油开发及运输,含油废水、水面溢油污染日趋严重.物理方法处理达不到除去油污的目的；化学方法使用消油剂,使油乳化成人们肉眼看不见的油的微粒,但仍在水中,实质上没有消除油污；聚油剂使油聚集而无法取出,所以此法称为化学围油栏.油凝胶剂使油凝成块,可以用细目回收,回收物可以再生和直接用做燃料.本品已被一些国家使用；日本评述用本品处理油污,成本最低,是最经济方便的方法.生产本品中间物为氨基酸表面活性剂,是一个正在开发放大生产的产品.本品用于处理水面溢油…     

国内外溢油鉴别及油指纹库建设现状及应用

油指纹鉴别作为目前溢油鉴别最成熟的技术,在国外溢油事故调查处理中发挥了很大作用,鉴别技术和系统不断发展完善.油指纹库作为其重要基础,许多国家已经建立.论述了溢油鉴别的方法,美国、加拿大、欧洲、韩国、日本等国家的油指纹鉴别方法、体系及油指纹库建设情况,以及溢油鉴别和油指纹库的作用.面对我国目前石油开发和运输状况,认为我国的溢油鉴别技术还需要进一步提高,油指纹库建设势在必行.     

波流作用下围油栏油水界面失稳机理分析

海上溢油对自然资源造成严重的环境损害.围油栏是一种常用收集海上溢油设备.围油栏工作效率因常受到波浪和水流等因素的影响而大大降低,油水界面不稳定是围油栏失效的主要原因.基于特征函数理论,研究了两层流体中表面波模态的波浪与刚性围油栏的相互作用问题.以水流流速、油水密度比值、油层厚度、围油栏吃水深度和波要素等为参数,对波流作用下压力梯度的变化及其对油水界面稳定性的影响进行了系统性分析.研究结果表明:液体压力垂直结构决定了油水界面的稳定性,油水界面处的液体压力梯度才是判断油水界面稳定性的依据.     

基于POM的大连湾溢油预测模型

基于POM建立了M2分潮的大连湾海域三维潮流场动力模式。利用此动力模式,以“油粒子”模型来模拟溢油在大连湾中的漂移扩散过程。通过欧拉一拉格朗日法,将油膜中心的轨迹和各个时刻的油膜分布情况可视化。溢油预测模型综合考虑了三维流场,湍流,风导输移和波浪破等环境因素,并包含了蒸发和乳化等风化过程。以大连湾溢油为例,预测了油膜在风和海流共同作用下漂移的路径和油膜影响的海域及海岸带范围,油膜靠岸后证明了动力溢油模型进行溢油预测的可行性。     

波浪作用下水下岩质边坡的稳定性

以探讨波浪冲击作用下水下岩质边坡稳定性和破坏机理为目的,按照常见的岩体结构形式,利用Ansys数值模拟计算几种不同类型的水下岩质边坡模型;同时还依据三峡水库实际的波浪参数,在波流水槽中进行了边坡模型的冲击试验.通过波浪作用模型试验和Ansys数值计算的对比分析,水下岩质边坡临水面岩体根据波浪作用对应力影响的特征,可划分成三个区域,每个区域内应力变化规律相同;研究发现水下岩质边坡坡脚处应力集中最大,破坏始于坡脚,并由此产生的塑性区沿结构面逐渐向坡顶发展,这与一般边坡从坡顶逐渐向下发展的开裂破坏形式完全不同;同时得出波浪对水下岩质边坡结构面的影响,将随其倾角的变小而减弱.     

海底沉船溢油轨迹及溢油速度数值模拟

为探索溢油在海底水环境中的运动规律及溢出速度与溢出量的变化趋势,采用流体体积法(VOF)追踪自由界面,以FLUENT为计算平台,建立二维海底沉船溢油模型,动态模拟海底溢油漂移扩散变化的全过程.结果表明,海底沉船溢油初期溢出物为空气与油混合物,溢出速度在瞬间达到最大值后出现波动;溢油后期的溢出物为油与水的混合物,溢油速度趋于0;溢油量随着时间的推移逐渐增加,但增加幅度逐渐减小.将模拟结果与相关实验结果对比可知,实验现象与数值模拟结果相符,该二维海底沉船溢油模型具有可行性.     

区域海上溢油事故应急响应与处理能力研究

基于溢油漂移扩散计算模型,预测出半封闭型海域事故溢油在不同海况下的油膜扩散路径和油膜面积的时空分布;分析不同海况下油膜扩散岸滩及海洋环境敏感区的时间,讨论溢油事故对岸滩及敏感区造成的影响;推算出溢油事故应急响应时间,结合应急处理能力中应急响应、应急船舶、围油栏数量、污油回收量等关键指标,研究溢油应急响应对评估应急处理能力的指导意义.     

波浪动力滑翔机母船与牵引机运动传递关系

为研究波浪动力滑翔机上端母船与水下牵引机的运动关系,将连接母船与牵引机的缆绳离散成多个微段进行分析,根据每个微段动力学分析结果列出动力平衡方程,得到母船与牵引机运动传递关系的方程组,然后用MATLAB编程求解.根据数值计算结果,发现波浪动力滑翔机在海面上自主航行时速度时刻在变化,但变化相对平稳,母船水平速度变化幅度相较牵引机要大,由于柔性缆绳的作用,波浪动力滑翔机的速度会随着海面波浪的变化而迅速改变;此外,较短的缆绳有利于波浪动力滑翔机的运动传递.     

海底管线溢油的数值模拟

采用VOF方法,选择压力速度耦合的PISO算法建立海底管道孔口溢油预测模型.模拟油滴在浮力的作用下的上浮过程,分析比较不同管内压力和不同水流速度条件下的溢油量、油滴漂移扩散轨迹.计算结果表明,管道内压力直接影响单位时间溢油量,而水流速度等海况条件是影响溢油行为和归宿的重要因素之一.数值模拟方法可为溢油应急决策提供理论依据.     

复杂泄漏方式下的海上溢油行为归宿数值模拟及应用

为对海洋溢油风险及其生态环境损害影响进行评估,及时制订溢油事故应急反应决策,基于油粒子追踪法建立多源泄漏、移动泄漏等复杂泄漏方式下海上溢油行为归宿的数值模拟方法,包括海面溢油在风和海流作用下的迁移、扩散、蒸发、溶解、乳化、分散等行为动态和风化过程,并以接连发生在大连新港附近的两起船舶溢油事故作为多源泄漏的典型案例进行应用研究.结果表明,海面油膜时空分布模拟结果与调查监测数据符合较好,油污影响范围与观测报道结果基本吻合.     

钦州湾典型工程溢油对周边海域影响的数值模拟研究

广西龙门大桥作为滨海公路,是北部湾区域经济的控制性工程,存在一定的溢油风险。本研究基于FVCOM模型分析钦州湾的潮流特征,通过溢油模型对无风、全年最大概率常风和极值风等3种风况情景下的油膜漂移扩散特征和归宿行为进行研究。结果表明,钦州湾潮流主要为往复流,龙门水道最大流速可达1.8 m/s。风速、风向和发生时刻对油膜厚度、残油量、最大扩散距离和扫海面积有重要作用：风速越大,溢油蒸发速度越快;同等风速下,72 h后北向风的油膜厚度和残油量大于南向风,而高潮时发生溢油72 h后油膜的最大扩散距离比低潮时大。涨潮期间,极值风风况情景下油粒子到达广西茅尾海红树林自治区级自然保护区坚心围片;落潮期间,油粒子扩散至钦州港青菜头南浅海滩涂养殖区。研究结果为提升溢油预警预测能力、降低溢油造成的损失提供了理论基础。     

渤海海洋溢油的数学模型

建立了嵌套模式的渤海二维水动力数学模型,模型网格采用显隐交替有限差分格式(即ADI差分格式)进行计算.用追赶法逐段求解,用调和分析法计算模型的水动力边界条件,将潮汐过程计算结果与实测资料进行对比验证其结果吻合良好.溢油数学模型理论公式考虑了实时风场和表面流场作用下油膜质心的迁移和扩散范围,模拟了海上溢油油膜运动轨迹,并用水槽实验验证了公式的正确性.在水动力模型基础上应用溢油运动模式建立了海洋溢油数学模型,对风场作用和无风作用两种条件下的静止点源瞬时溢油和连续溢油运动轨迹和扩散范围进行了计算、分析和比较,并计算了有、无风场作用时移动点源连续溢油污染扩散范围,为海洋溢油数学模型的研究提供了较完整的思路.     

广西近海海上溢油应急预报系统开发与应用

为解决目前海上溢油漂移扩散计算复杂,不适用于应急处理业务化应用的弊端,通过数学模式,结合Windows可操作界面,构建广西近海海上溢油应急预报系统,并以钦州湾为例对系统进行应用。结果表明,涨潮、落潮时刻发生溢油时,油膜向茅尾海和钦州湾外湾方向漂移距离分别约为17.5 km和17.9 km。涨潮时刻发生溢油时,油膜扩散面积较落潮时小,扫海面积则先小后大。风对溢油漂移扩散结果有显著的影响,不同风向下的油膜漂移方向、影响区域有明显的区别。该系统具有方便、准确以及操作界面友好的特点,可为广西近海海上溢油事故防范、预警预测、应急处理、生态环境损害评估等提供科学依据。     

渤海原油码头溢油漂移扩散的数值模拟

应用三维河口海岸海洋数值模式,加入油膜漂移扩散模块,研究渤海东海岸、仙人岛以北营口市以南的30万t级原油码头溢油事故发生后油膜面积、厚度的变化和漂移轨迹.计算结果表明,在静风情况下,落潮期间油膜随落潮流向西南方向漂移,面积扩大,厚度减小,港区未受油污的影响;涨潮期间油膜受北导堤的阻挡,部分油污留在港区.油膜轨迹随落潮流和涨潮流来回振荡,因扩散作用,在往复漂移过程中厚度变小,面积增大.风速风向的变化对油膜漂移轨迹和港区污染程度影响十分明显.     

钦州湾海上溢油扩散数值模拟

【目的】研究钦州湾海上溢油扩散特征及其影响因素。【方法】在对钦州湾水动力进行数值模拟的基础上,利用MIKE 21/3SA溢油分析模块,对其海上溢油扩散进行数值模拟。【结果】常风况条件下,涨潮时刻发生溢油,溢油先向茅尾海方向漂移,待落潮后退出茅尾海;计算时段内,溢油向茅尾海方向及钦州湾外湾方向漂移的最远距离分别约为17.51km和10.73km,扫海面积约为71.83km~2。落潮时刻发生溢油,溢油则先向钦州湾外湾漂移,待涨潮后转向钦州湾湾颈方向;计算时段内,油膜向钦州湾外湾方向漂移最远距离约17.96km,油污扫海面积约为50.72km~2。【结论】钦州湾溢油漂移扩散特征与溢油发生时刻及风作用密切相关,溢油时刻及风作用对钦州湾溢油漂移扩散的影响不容忽视。     

渤海海域油污溯源模拟预测研究

【目的】发展有效、准确的溢油溯源预测技术,为渤海海域溢油污染防治以及责任认定提供参考。【方法】建立基于"拉格朗日"粒子追踪方法的油粒子数值溯源预测模型,利用集合预报方法,结合渤海海域气象、海洋环境驱动场,针对秦皇岛岸段发现的油污,通过溯源模型进行模拟,预测其可能来源,分析油污可能发生的原因。【结果】受海面风和海流的综合作用,冬季在秦皇岛北部海域的油污,多会在春季漂移至秦皇岛海域。【结论】本研究模拟预测方法针对不同的海域进行预测分析,可给出油污的可能来源,为溢油源的排查和应急处置提供技术支持。     

鸭绿江公路大桥溢油漂移扩散三维数值模拟

应用三维河口海岸海洋数值模式ECOM-si,加入油膜计算模块,模拟在鸭绿江公路大桥主跨航道处溢油事故(溢油量为100 t)发生后油膜的漂移扩散.模拟结果显示,夏季溢油事故发生后油膜分别于0.9h、1.5h后到达四道沟取水口和丹东造纸厂取水口,持续影响时间分别为0.6h和1.7h;冬季溢油事故发生后油膜分别于1.2h、1.7h后到达两地取水口,持续影响时间分别为0.6h和2.5h.冬夏季,油膜均没有到达燕窝取水口.鸭绿江夏季径流量远比冬季径流量大,但涨潮期间油膜上溯距离反而更远.数值试验结果表明,夏季较强的涨潮流是该现象的次要原因,风是首要原因.鸭绿江大桥上游河道先是西北走向,导致冬季西北风阻碍油膜向上游漂移,然后是近南北走向,导致夏季南风促进油膜向上游漂移.