闽江航道建设对下游敏感目标溢油风险预测

溢油事故是不可逆的环境污染事故,会破坏水体水质,危害生态系统,因而溢油事故的危害不容小觑。闽江下游有多个取水口及湿地保护区,闽江航道施工期及运营期均有溢油事故发生的风险,可能会对环境敏感目标造成影响。根据工程区域情况以及工程建设要求,以二维非稳态模型为平台,建立闽江下游水动力模型,基于实测资料进行模型可靠性分析。在准确的水动力模型基础上,以"油粒子"跟踪技术为指导,建立闽江航道溢油风险预测模型,对闽江下游航道建设施工期及运营期最不利条件下的溢油事故风险进行预测研究,可为闽江应急事故处置、溢油损害评价及取水口的安全管理提供支持和帮助。所提出的溢油事故风险预测方法及思路,能够对溢油事故的积极预防提供一定的参考依据。     

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。     

长江下游化工码头溢油事故风险研究

在流场数值模拟的基础上建立了长江下游溢油的数学模型，并对某化工码头溢油事故进行了模拟，分析了涨、落急不同情况下溢油事故对上下游取水口的影响 。     

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。     

阳鸿石油码头水环境风险事故影响评价

从石油产品装卸码头风险事故识别、风险概率以及如何规避风险等方面对拟建的阳鸿石油码头进行风险评价,通过采用溢油扩散、漂移模型对该石油专用码头水环境风险事故对下游4.0km处区域供水工程水源地进行影响分析,为码头选址的可行性论证提供部分技术依据。     

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。     

风对河道溢油扩展、漂移影响的实验研究

本文通过风水槽实验,模拟了在不同风速,水流速度条件下油膜的扩展、漂移运动状况.分析研究了不同工况下风对溢油油膜扩展、漂移的影响.实验结果表明:无论是对于瞬时溢油还是连续溢油,风都能使得溢油油膜扩展尺度增加两倍左右;风与水流同向时,风速的变化对于瞬时溢油油膜的扩展尺度影响很小,对连续溢油油膜的扩展尺度随风速增加而增加;风与水流反向时,油膜的扩展尺度与风速和水流速度之间相对大小有关.对于漂移过程,无论是瞬时溢油还是连续溢油,其顺风边缘都随风速的增加而速度加快.     

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。     

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。     

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。     

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.     

长江下游水域码头硫酸泄漏事故风险评价

建立非恒定水流数学模型模拟长江泰州段潮流特性,在此基础上采用非稳态二维水质模型预测硫酸泄漏入江氢离子输移扩散过程。预测结果表明,硫酸泄漏事故发生于涨潮开始时对上游影响最大,发生于落潮开始时对下游影响最大,酸性污染带(pH值超标)最大影响范围为码头上游2000 m至下游8960 m。探索模拟硫酸泄漏后形成的酸性污染带的动态迁移过程,为潮汐水域酸性物质的水环境影响预测评价提供了技术支持。     

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后的流动去向,提出了一种基于油粒子模型的复杂河网水系突发溢油污染模拟方法。将改进的油粒子模型应用于太湖流域重要输水通道太浦河溢油污染模拟,结果表明,流向因子判断法能够正确模拟油粒子在复杂河网水系的迁移和分配过程,基于流向因子判断法开发的油粒子模型适用于水系结构复杂、水流条件多变的河网地区溢油模拟。成果对于提升复杂水网地区溢油风险预警和应急处置能力具有重要的理论价值和应用前景。