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。     

胶州湾水交换及湾口潮余流特征的数值研究

利用基于普林斯顿海洋模式建立的胶州湾及临近海域潮汐潮流数值模型,结合胶州湾口走航式声学多普勒海流剖面仪(ADCP)测流资料,研究了胶州湾口的潮(余)流特征,并在潮流模型的基础上耦合建立了水质模块,模拟了胶州湾的水交换过程。考虑M2,S2,K1,O1,M4和MS4六个主要分潮,胶州湾口潮流场的模拟与ADCP观测数据吻合较好。外湾口水道上的潮流非常强,大潮期间观测到201 cm/s的峰值流速。团岛岬角的两侧分别存在一个流向相反的余流涡旋,两涡旋在团岛附近辐合,形成了57 cm/s的离岸强余流。整个胶州湾平均水体存留时间为71 d,平均半交换时间为25 d。胶州湾水体交换能力在空间分布上有很大差异:湾口海域最强,向湾顶逐渐减弱。湾内存在两个弱交换区,分别位于湾的西-西南部和东北端,水体存留时间多超过80 d,湾西局部水域最长达120 d,而半交换时间也大多超过40 d。潮流场的结构、强度,以及与湾口距离的远近是造成湾内水交换能力空间差异的主要原因。     

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。     

胶州湾环流和污染扩散的数值模拟——Ⅱ污染浓度的计算

[1]曾以Leendertse[2]模式对胶州湾的潮流进行了数值计算，在湾口输入主要半日潮，给出了潮位、潮时，特别是潮流及余流的分布。本文在此基础上，在改善了潮流计算的同时，进一步对胶州湾作出了污物输运的数值计算，获得了在特定排污点排污条件下，给出了湾内不同时刻的污物浓度分布，以及湾口排污速度，并对计算结果与实测资料进行了比较。     

胶州湾多分潮漫滩数值模拟研究

在普林斯顿海洋模式(POM)数值模型的基础上加入了漫滩格式,通过对胶州湾1个月实测潮位资料的调和分析,选取了5个较大的分潮,首次对胶州湾进行了多分潮的潮位和潮流数值模拟,模拟结果与实测资料符合较好。     

溢油模拟预测系统在胶州湾溢油事故中的应用

基于FVCOM建立胶州湾的三维水动力模型,考虑风场作用构建一套FVCOM-GNOME-ADIOS相耦合的溢油模拟预测系统,利用此系统对黄岛"11.22"管道泄漏爆炸事故引发的溢油情境进行数值模拟,得到真实环境中溢油漂移路径、扫海范围和风化过程,并对模拟结果了进行验证。结果表明,该预报方法可以较好地进行溢油事故反演。溢油3天后的主要风险海域为跨海大桥以南胶州湾海域和薛家岛海域,对大石头西岸侧、团岛东岸侧及薛家岛南岸侧3条岸线污染最严重,扫海面积达73.24km2。为期5天的溢油风化损失量约为26.76%,其中蒸发量占25.4%。溢油发生后第一个小时是进行溢油应急处理的关键时间,可以有效阻止溢油扩散面积增大,减小污染海域范围。     

胶州湾环流和污染扩散的数值模拟——Ⅱ 污染浓度的计算

文献[1]曾以Leendertse模式对胶州湾的潮流进行了数值计算,在湾口输入主要半日潮,给出了潮位、潮时,特别是潮流及余流的分布。本文在此基础上,在改善了潮流计算的同时,进一步对胶州湾作出了污物输运的数值计算,获得了在特定排污点排污条件下,给出了湾内不同时刻的污物浓度分布,以及湾口排污速度,并对计算结果与实测资料进行了比较。     

静水和动水环境中水下溢油浮射流初步实验及数值模拟

为深入研究井喷和管道破损等海底事故后溢油在水下环境中的输移扩散过程，文章利用自制的组合式环形水槽（周长9.7 m、宽0.45 m、深1 m），以阿曼原油与消油剂混合物和淡水（含示踪剂）为模拟污染物，初步开展静水和动水环境中海底溢油浮射流的物理模拟实验，并应用基于拉格朗日积分方法的水下溢油浮射流模型进行数值模拟比较分析。研究结果表明:静水环境中，水下溢油浮射流主要沿喷口的垂直中心线向水面输移扩散；非均匀流动水环境中，横流速度越大，浮射流输移轨迹的弯曲程度越明显；数值模拟的浮射流轨迹总体上与实验观测结果符合较好；研究结果可为今后相关物理实验和数值模型的改进研究提供有益参考。     

胶州湾氮、磷浓度的三维数值模拟

考虑了近岸海域影响氮、磷含量、时空分布的主要物理、生物化学过程,建立了胶州湾海域非保守物质(氮、磷)的水质预测模型。模型将氮、磷及与其相关的浮游植物、浮游动物作为状态变量,模拟了胶州湾海域夏季各状态变量浓度的时空分布。结果表明胶州湾北部氮、磷浓度最高,湾中央及湾口海域水质较好,各变量垂向分布均匀。数值模拟结果与监测结果及历史资料较为符合。     

基于ADCP湾口测流的纳潮量计算

通过ADCP(声学多普勒海流剖面仪)在胶州湾湾口走航观测,得到胶州湾口团岛到薛家岛断面在春季和秋季的大潮、小潮的海流资料,对观测的流量值进行时间积分,从而得到胶州湾的纳潮量.计算得到胶州湾纳潮量为10.117×108 m3,同以往其他算法的结果相差在10%以内.     

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。     

胶州湾潮汐潮流动边界数值模拟

基于普林斯顿海洋模式,通过干湿网格判别法引入潮汐潮流的漫滩过程,考虑M₂,S₂,K₁,O₁,M₄和MS₄六个主要分潮,建立了胶州湾潮汐潮流数值模拟和预报模型,研究了该海域潮汐潮流特征,并讨论了漫滩对潮流模拟的影响。与实测资料的对比验证表明,该模式能够对胶州湾的潮汐和潮流做出较为合理的预测。给出了胶州湾潮汐、潮流、余流等分布特征,模拟的潮流场以及余流场涡旋等现象与观测符合良好;计算了潮波能通量,从能量角度探讨了潮波的传播特性;对潮位与潮流场演变规律,以及潮能通量的分析表明,胶州湾内的潮波以驻波为主。通过数值试验发现,漫滩过程的引入对胶州湾潮流速度的模拟至关重要,不考虑漫滩过程的模式会夸大或者低估潮流流速。对于滩涂面积广阔的海域来说,潮流数值模式中考虑漫滩的影响是必要的。     

胶州湾及其邻近海域潮流和污染物扩散的数值模拟

采用曲线网格技术，将ECOMSED模式应用于胶州湾的潮流和污染物COD的稀释扩散研究，建主了一个三维保守污染物COD输运的对流扩散数值模型，对胶州湾M2分潮和COD污染状况进行了模拟。结果表明，胶州湾及其附近海域存在许多大小、强弱和旋转方向不同的余流涡；湾内COD浓度东部比西部高，湾口外的COD浓度等值线成舌状分布，向东伸展；余流和COD浓度垂向分布差异并不显。模拟结果与胶州湾的实测资料符合较好。     

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。     

胶州湾海域COD浓度场数值计算应用研究

ＣＯＤ作为有机污染物，是影响近海海域水质的主要指标之一，本文采用分步杂交数值计算方法，在模拟计算了胶州湾海域Ｍ２分潮潮流场的基础上，根据胶州湾沿岸青岛市排污口的ＣＯＤ排放量，对胶州湾海域中的ＣＯＤ浓度分布作了数值计算对基未来的水质状况作了预测。     

渤海湾海面溢油数值计算

采用不规则三角形网格的分布杂交法，建立渤海湾潮流数值模型，在此基础上建立溢油飘移模型，计算在不同风场和潮流场的共同作用下，溢油飘移的输移轨迹、可能抵岸的时间、地点及残留量等。     

番禺4-2油田溢油数值模拟

采用三维浅海湖波定解方程组,建立番禺附近海域的三维潮流数值模型来计算潮流和潮位变化情况,开边界采用调和常数计算的水位来驱动,潮流和潮位验证结果较好,模拟结果较真实的反应了番禺附近海域的潮流和潮位情况.在潮流模拟验证正确的前提下,建立溢油预测数值模型,采用欧拉-拉格朗日追踪方法,对油膜中心轨迹进行预测,并预测出油膜的平均...     

Application of a two-dimensional depth-averaged hydrodynamic tidal model

A two-dimensional hydrodynamic model application to the San Francisco Bay was performed using the Boundary-Fitted HYDROdynamic model (BFHYDRO). The model forcing functions consist of tidal elevations along the open boundary and fresh water flows from the Delta Outflow. The model-predicted surface elevations compare well with the observed surface elevations at five stations in San Francisco Bay. Mean error in the model predicted surface elevations and currents are less than 7 and 9%, respectively. Correlation coefficients for surface elevations and currents are higher than 0.94 and 0.95, respectively. The amplitudes and phases of the principal tidal constituents at 24 tidal stations in San Francisco Bay, obtained from a harmonic analysis of a 90-day simulation compare well with the observed data. The predicted amplitude and phase of the M₂ tidal constituent at these stations are respectively within 8 cm and 8° of the observed data. Maximum errors in the K₁ harmonic amplitudes and phases are less than 3 cm and 7° respectively. The asymmetric diurnal and semi-diurnal tidal ranges and spring and neap tidal cycles of the surface elevations and currents are well reproduced in the model at all stations.     

胶州湾泛亚码头疏浚方案优选及悬浮物影响预测

采用有限元分步杂交方法,在已建潮流场的基础上,建立了胶州湾疏浚物悬浮泥沙的二维输运-扩散模型,并应用于胶州湾前湾港区泛亚码头工程疏浚区的疏浚物输运扩散的数值模拟预测。根据预测结果分析了泛亚码头疏浚区施工期间悬浮泥沙对附近海域水环境和生态环境的影响,并对不同的疏浚方案进行了优选。