围头湾海域溢油风险模拟及对周围环境敏感区的影响研究

基于MIKE21水动力模型对围头湾海域进行潮流数值模拟,对比实测数据来验证模型模拟的潮位、流速及流向的可靠性。基于拉格朗日“油粒子”理论考虑油膜运动过程风化行为,建立了围头湾海域二维溢油扩散模型,模拟预测4个不同条件下油膜扫海面积及油膜对环境敏感区的污染情况。结果表明：溢油事故会对围头湾内环境敏感区均造成严重污染。夏季常风向（最不利风向）条件下油膜抵岸污染严重,72 h残油量高达46.7%,油膜漂移距离短,扫海面积小于60 km2;冬季常风向条件下油膜漂移距离远,扫海面积大于228 km2,但72 h残油量较低,为37.1%。     

近岸溢油漂移扩散预测方法研究——以胶州湾溢油事件为例

近些年,由于中国经济的高速发展,原油需求逐年增长,同时海上溢油事故发生的风险也在加剧。海上溢油会严重破坏海洋环境,危害我国经济发展,加强溢油漂移扩散预报研究能够为海上溢油应急响应提供技术支撑。因此,国家海洋信息中心研发了海上突发事件应急一体化预测预警系统。该系统基于GIS平台研发,能够在二维电子海图基础上叠加相关的海洋环境动力要素信息,模拟溢油扩散和漂移态势,同时计算剩余油量,估算溢油面积以及岸线吸附程度等。2013年11月22日,山东黄岛发生输油管道爆炸事故,造成大量原油溢入胶州湾。本文利用该系统结合高分辨率大气模型WRF的三重嵌套技术和海流模型SELFE的非结构化网格加密技术,对事故溢油漂移扩散开展了预测工作。预测结果显示,油污受胶州湾内往复流的影响极大,72 h后,胶州湾内外大部分海域都将存在油污,主要集中在黄岛沿岸海域、团岛及浮山湾附近,预测扫海面积为70.32 km2。经海事部门高分辨率卫星观测结果印证,系统模拟的溢油分布较为合理。该系统的业务化应用为相关海上溢油污染应急工作提供了一定理论依据和参考。     

大亚湾芒洲岛海域移动溢油数值模拟研究

采用平面二维潮流、溢油数学模型,以大亚湾芒洲岛附近海域为例进行溢油事故模拟研究。重点将移动源和固定点源的模拟结果进行对比,可以得出,相同工况下,移动源在瞬时油污面积和扫海面积方面均远远大于固定点源,并且两者的比值,随时间的增加而逐渐减小,直到趋向一个稳定值。在乳化量方面,风是主要影响因素,而移动源和固定点源之间的差别不大。由于溢油点源离水产资源保护区比较近,溢油事故如果发生,油污可能在24 h之内进入保护区,造成污染。     

江苏滨海北区风电场溢油风险数值模拟

利用MIKE21_FM HD模块搭建基于非结构网格形式的滨海北区二维潮流动力模型,并根据工程区实测水文数据对模型进行验证。结果显示,模拟结果与实测值吻合度良好,工程海域的水动力特性能够得到准确的反映,且可为溢油模块提供可靠的水动力基础数据。采用MIKE 21/3SA溢油分析模块搭建溢油风险预测模型,针对8种特定溢油情景下的油膜扫海面积、典型油粒子运动轨迹以及残油量变化等进行了预测分析。预测结果显示,不同情景下的油膜扫海范围和油粒子运动轨迹具有较明显的差异性;风场对油膜运动轨迹和扫海范围起决定性作用,潮流场次之;油膜扫海面积随溢油时间逐渐增大,在夏季主导风落潮时刻达到最大的626.89km2;盐城自然保护区北区最早受溢油影响的时间为第29.5h,南区最早受溢油影响的时间为第54h。     

徐圩港区邻近海域溢油模拟分析

利用MIKE21水动力模型对徐圩港区附近海域进行潮流数值模拟,并利用实测资料对模型计算的潮位、流速及流向进行验证。验证结果显示:数模结果与实测值吻合较好。该潮流数学模型可以反映研究海域水动力特性,并作为溢油模块的水动力基础数据。基于欧拉-拉格朗日"油粒子"理论考虑油膜运动过程中扩散、蒸发、乳化等过程,建立了徐圩港区邻近海域二维溢油扩散模型,模拟不同潮时情况下发生溢油,考虑不同风况(夏季常风向、冬季常风向和最不利风向),分析不同情况下的溢油油膜漂移路径、漂移路程及扫海面积。结果表明:72 h内油膜最大扫海面积及漂移路程均出现在落潮期最不利风时溢油,分别为28.2 km2和25.8 km。在夏季常风和最不利风的落潮期发生溢油,油膜会经过口门飘向西北侧海域,对该区域生态环境会造成一定影响。     

舟山海域溢油行为与归宿

研究舟山海域溢油污染的问题,选用"油粒子"追踪模式,在潮流计算的基础上模拟了海上溢油动态.将海上溢油油膜离散为大量油粒子,每个油粒子代表一定油量,在表层海流和风的作用下漂移,而油膜的扩展则通过油粒子的随机走动来实现.本文以柴油为溢油油种,选择静风高潮时、低潮时和不利风向情况下的低潮时作为溢油初始时间,对溢油漂移路径及扫海范围进行了预测.     

珠江口溢油数值模拟

对珠江口海域流场进行了数值模拟。考虑风场对海面溢油物理和化学过程的影响,建立了考虑油膜扩展的溢油漂移轨迹数学模型,并对珠江口海域“12.7”溢油事故进行了数值模拟,为较全面了解溢油事故给珠海海域环境带来污染的过程提供了科学依据。     

胶州湾海面溢油轨迹的数值模拟

对胶州湾湾口两侧——团岛和薛家岛 1个月的潮位观测资料进行调和分析 ,得出湾口两侧 M2 ,S2 ,O1,K1分潮的调和常数 ,进而建立了胶州湾内的预报潮流场。考虑风场对海面溢油的影响 ,给出了预测胶州湾溢油飘移轨迹的数值模型 ,对 1 983年 1 1月 2 5日“东方大使”号油轮在中砂礁触礁后的溢油的油膜漂移轨迹进行了数值模拟 ,结果与事故后观测到的结果相符 ,说明了数值模拟的正确性     

胶州湾及邻近海域的溢油风险及应急体系

围绕着胶州湾及邻近海域,分析发生的溢油事故和出现的溢油隐患,研究胶州湾及邻近海域的生态环境与溢油的危害和损失,探讨溢油应急体系的建立,提出了溢油应急体系的发展思路、措施和方向,为胶州湾及邻近海域的海洋资源保护提供科学依据.     

胶州湾随机动力条件下的船舶溢油污染概率研究

海上船舶溢油,大多持续时间较短,事故发生后,溢油输移扩散受海洋水动力场和风场的影响很大.因此,研究溢油对海洋环境的影响,从概率统计的角度研究更具有实际意义.本文以船舶交通事故概率较高的胶州湾为研究海域,依据青岛港海域水上交通事故空间分布统计数据,在基于油粒子追踪法建立胶州湾溢油漂移扩散模型的基础上,考虑随机风场和流场的组合动力条件,统计溢油抵达岸线和敏感保护目标的概率.结果表明,事故高发区溢油,胶州湾岸线污染概率较大的为大港、黄岛油港、团岛至大麦岛联线,海洋保护目标中青岛文昌鱼海洋保护区和青岛海滨风景旅游休闲娱乐区受污染的概率较大,分别达到40%和50%.     

胶州湾海面溢油轨迹的数值模拟

对胶州湾湾口两侧－－团岛和薛家岛1个月的潮位观测资料进行调和分析，得出湾口两侧M2，S2，O1，K1分潮的调和常数，进而建立了胶州湾内的预报潮流场。考虑风场对海面溢油的影响，给出了预测胶州湾溢油飘移轨迹的数值模型，对1983年11月25日“东方大使”号油轮在中砂礁触礁后的溢油的油膜漂移转变进行了数值模型，结果与事故后观测到的结果相符，说明了数值模拟的正确性。     

福宁湾海域溢油扩散影响的数值模拟研究

应用非结构化网格形式的MIKE 21水动力模型及溢油模块建立福宁湾海域海工工程施工期溢油扩散的数学模型,对在静风、全年主导风及不利风等3种不同风况条件下,一个潮周期内包括涨憩、落急、落憩、涨急等4个典型潮时分别发生100 t燃料油持续泄露30 min的事故溢油工况进行溢油扩散数值模拟.分析显示,事故溢油在福宁湾海域的扩散过程主要受潮流和风的影响.计算结果给出了事故溢油发生后24 h内的影响范围及0. 05 mg/dm3油浓度(一类或二类水质标准)溢油最快到达福宁湾内主要敏感目标的时间,为海洋环境影响评价和溢油事故应急措施的制定提供了科学依据.     

溢油模型与SSD曲线法评估渤海溢油事件的海洋生态风险

海上溢油事故不仅会造成大面积的海水污染,还会对海洋生态系统造成严重破坏。为此,采用有效的方法评估溢油事件引起的生态风险,对防灾减灾工作具有重要意义。本文以发生于2011年6月的渤海蓬莱19-3溢油事故为例,使用两种溢油模型(GNOME轨迹模型与ADIOS风化模型)模拟了事故初期油膜的运动轨迹与风化过程。基于模拟结果,利用CAFE模型(Chemical Aquatic Fate and Effect)拟合了相应的物种敏感度分布(species sensitivity distribution,SSD)曲线,首次结合三种模型工具对渤海进行了生态风险评估研究。结果显示,随着原油的持续泄漏,其主要有毒物质(苯系物)浓度达到了1 300μg/L,超过了1%危害浓度值(Hazard Concentration 1%,HC1)。结果表明,在事故初期所产生的生态风险不可忽视,并且风险(多个物种的潜在影响分数)会在96 h内以每日约1%的趋势增长。本文结合溢油运动轨迹和SSD曲线,绘制出了事故期间的生态风险时空分布图。经过定量化的评估,首次发现事故的整体生态风险随时间呈近似二次函数增长,同溢油轨迹一样,向西北方向扩散,越靠近溢油源的海域生态风险概率越高。     

长江口深水航道内溢油轨迹的数值模拟

耦合海洋和溢油模型,建立起1个适用于长江口深水航道内溢油轨迹预报模型。海洋模型考虑了深水航道中导堤丁坝的影响,能够较好地模拟深水航道内流场,使物理场更加可信;溢油模型采用前国际上常用的随机游走和拉格朗日油粒子追踪法,预测油粒子的漂移扩散轨迹和扫海面积。研究表明:在深水航道中段发生的溢油事故,油粒子的漂移分布和扫海面积受导堤丁坝和流场的共同影响,涨急时刻溢油24h后油粒子的分布和扫海主要分布在导堤丁坝附近,落急时刻溢油的油粒子则大部分分布于导堤丁坝外,扫海面积也比涨急时刻大,对九段沙自然保护敏感区域产生一定程度的潜在生态影响。本文用数值实验的方法验证了海洋模型中考虑导堤丁坝与不考虑导堤丁坝相比,溢油轨迹预测是有差别的,考虑了导堤丁坝会对油粒子在导堤丁坝附近的漂移和扩散起阻挡约束和聚集的作用,没有考虑导堤丁坝的溢油扫海面积增大。     

董家口港溢油漂移数值模拟

采用油粒子模式,以原油为溢油油种,在模拟潮流的基础上分别预测了董家口30万t码头航道溢油油膜在静风、西北风和不利风向3种情况下的油膜动态漂移过程。对溢油油膜漂移路径及扫海范围的模拟,可为码头溢油应急计划的制定提供一定的导向作用。     

平潭竹屿湾水交换能力和溢油风险数值模拟

应用非结构网格有限体积海洋模型对平潭竹屿湾水交换能力和溢油扩散开展了数值模拟。水交换能力计算表明,竹屿湾大部分水域水体半交换时间小于1.0 d,平均滞留时间约3.0 d左右,水体冲洗时间为15.0 d,水交换能力较强。48 h溢油扩散计算结果表明,油粒子扫海范围及运动路径与油粒子的释放时刻及风的作用紧密相关。静风条件下,溢油运动主要受当地潮流影响,呈南-北往复运动。不利风作用下,竹屿水道的溢油可以扩散至平潭坛南湾、平潭草屿岛、塘屿岛及高山湾等海域,最远可到南日岛西北海域。     

蓬莱19-3 油田事故溢油数值模拟

利用FVCOM(Finite-volume coastal ocean numerical model)数值模型和MM5风场预报模式,在对渤海海域水动力场进行数值模拟的基础上,基于"油粒子"的欧拉-拉格朗日跟踪法和随机走动原理,并考虑风对溢油油膜漂移扩散的直接作用,建立了海洋溢油油膜漂移轨迹和扩散的数值预测模型。利用建立的模型对2011年6月蓬莱19-3油田事故溢油进行了数值模拟,模拟结果与RADARSAT卫星遥感监测数据相吻合。研究结果表明:在渤海中部地区夏季事故溢油模拟预测中,风漂移因子取0.024最为合理,模型可用于渤海蓬莱19-3油田附近事故溢油轨迹和扩散的快速预报,从而为该区域的溢油事故应急响应提供科学依据。     

海上溢油数值模型研究进展

我国是海洋大国,近年来,海上活动持续增多,发生海上溢油事故的风险随之加大,海上溢油污染事故一旦发生,如不得到及时控制,必将严重损害我国近海海洋环境。为了完善我国海上溢油应急反应体系,提高我国处理重大海上溢油事故的应急反应能力,海上溢油污染应急技术研究已经得到开展。本文综述了溢油预测模型的发展过程以及相关的研究成果,包括：溢油扩展模型、溢油漂移模型、油粒子模型和溢油风化模型等。这为进一步开展溢油预测和溢油污染应急工作提供了理论依据和参考。     

海上溢油事故对海洋生态系统的影响——以“河北精神”号溢油事件为例

海上油田开采和石油运输过程中发生的意外泄露事故,会污染周围海域的环境,并对生态系统造成严重甚至毁灭性损害。近年来,国内海上溢油事故时有发生,但缺少针对溢油事故影响海洋生态系统的系统研究。而2007年"河北精神"号油轮在韩国境内发生泄漏事故后,政府部门不仅迅速启动了油污清理工作,同时对溢油在海洋环境中的行为及其对生态系统的影响进行了跟踪研究。本文以此次溢油事故为例,介绍事故发生至几年后溢油在不同环境介质中的赋存和浓度变化,对生态系统造成的损伤,以阐述海上溢油事故对生态系统造成的影响。     

东海“桑吉”轮事故溢油污染的长期预测

“桑吉”轮事故溢出的凝析油和燃料油对漂油途经海域的海洋生态会产生长期灾害性影响。对溢油污染水体的漂移轨迹和污染程度及范围的预测可为海洋环境保护及污染评估提供重要基础信息。基于国家海洋局第一海洋研究所研发的海洋环境业务化预报系统，本研究较精确预测了“桑吉”轮事故发生后至沉船位置的漂移轨迹；继而利用拉格朗日粒子追踪法预测了撞船后60天内的油粒子漂流轨迹。结果表明，沉船点附近的溢油主要向东北方向输运，大部分油粒子进入西边界强流黑潮并在黑潮带动下迅速进入黑潮延伸体海域。基于预报系统2009-2017年历史表层海流资料，对溢油影响程度和范围进行了风险概率分析，结果显示受溢油影响最大的区域为沉船点东北方向海域。