中国近海海上溢油预测与应急决策支持系统研发

开发了中国近海海上溢油预测与应急决策系统,由三维水动力模型、溢油风化模型、环境敏感区图和决策支持模型组成。系统能够预测海面油膜的漂移-扩散行为和风化过程,提供敏感区污染预警和资源优先保护次序、溢油应急优化方案以及溢油清污效果实时动态模拟。作为海上溢油应急反应决策平台,系统能够通过网络提供服务。     

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。     

三维海洋溢油预测模型的建立(英文)

提出一个海洋溢油三维物理归宿和输运的动力学综合模型。该模型包含了一系列的数学公式来描述对流、湍扩散、表面扩展、铅直扩散、乳化和蒸发过程。每一公式的建立是独立的并且与相关过程、环境和其它参数相联系。该模型需要输入流场作为输运的媒介 ,这可从感兴趣区域的三维潮和风驱动的流体动力学模型获得。模型用来预测和后报溢油在海洋环境中的归宿和输移 ,可为溢油应急反应和环境影响评价服务。     

溢油扩展、漂移及扩散预测技术研究进展

海上溢油灾害会严重破坏中国近海海洋环境,还会直接危害我国经济发展。因此,开展溢油预测预警技术研究是非常有必要的,能够为海上溢油应急响应提供技术支撑。本文综述了溢油扩展、漂移及扩散数值预测技术的发展过程及相关研究成果,包括溢油扩展模型、溢油漂移与扩散模型、溢油预测预警系统,为未来开展溢油应急工作提供了理论依据和参考。     

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。     

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。     

长江口及邻近海域溢油实时预测研究

使用国际上最新发展起来的基于半隐式有限元法的SELFE模型,建立了1个采用非结构网格系统的三维风海流、潮流和斜压流耦合的长江口及邻近海域水动力模型.利用欧拉-拉格朗日和随机走动理论,在三维水动力模型的基础上研发了考虑溢油蒸发过程和波浪效应的三维溢油粒子扩散模型,结合实时预报的风场和相应的海浪场数据,形成了1个适用于本区...     

崖城油气田附近海域溢油漂移轨迹数值模拟预测

通过采用不规则的三角网格和有限体积法的FVCOM模式,建立三维潮流数值模型。利用大海域计算得到的调和常数值作为开边界的输入值,模拟出崖城附近海域的潮流和潮位变化情况。在潮流、潮位验证正确的前提下,利用欧拉—拉格朗日追踪方法,建立了溢油轨迹预测模型,进行崖城油气田附近海域溢油中心轨迹的预测,同时预测了溢油漂移的平均速率和油膜抵达敏感区的时间,为油气田实施应急措施提供技术支持。     

渤海海域溢油应急预测预警系统研究Ⅰ.海洋动力要素预测技术研究

采用“油粒子”模型,模拟溢油在海洋中的漂移扩散运动,将海流、波浪和风场的模拟结果作为溢油漂移计算的外强迫,来驱动溢油漂移模型,计算其漂移路径.把计算的溢油漂移结果与地理信息系统等平台相结合,建立了渤海海域应急预测预警系统.本文作为该系统研制中的一部分,主要介绍了海流数值计算模型、波浪数值计算模型、风场数值计算模型和溢油...     

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...     

混合原油的甾萜类和多环芳烃标志物短期风化规律研究

将胜利和塔西两种原油以不同比例混合后置于人工气候箱进行风化模拟实验,采用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)检测风化样品中的生物标志化合物,探讨和揭示短期风化作用对混合溢油常用的甾萜类和多环芳烃诊断指标的影响。结果表明经过15d的短期风化,在混源比例大于10%时,各系列混合油样的甾萜类生物标志物诊断指标与单一油品的相关诊断比值的差异性和混源油品比例值呈明显正相关。各系列混合油样中的常用萘及烷基萘等指标不适宜作为短期溢油来源鉴别的指标,但可以作为溢油是否发生混合的间接判定指标。根据常用的多环芳烃相关诊断指标,可将各系列油样的短期风化模式依据混源油品中塔西油田原油所占比例大致分为3类(20%~50%、10%和0%)。多环芳烃系列诊断指标的相对标准偏差(RSD%)与混源油品比例有关,混源塔西油样的比例越高,PAHs系列指标的RSD%越大,稳定性越差。     

海洋溢油的风化过程研究

水体中石油的分布与归宿取决于溢油风化.在溢油扩散漂移的同时,发生油类蒸发与溶解过程.石油烃在光能的激发和微量金属离子的催化下会发生氧化反应.石油入海后,在风、浪的作用下很容易发生乳化作用.油膜和分散液滴可附在海洋中悬浮颗粒物上沉淀,溶解的烃类吸附在固体颗粒物上沉淀.石油烃类的生物化学作用为其决定性降解作用.油的风化是许多不同过程的综合过程,它们是同时发生,互相影响的.未来需要在组成、性质和行为相互关系的研究基础上进行.在分子水平上系统研究溢油风化过程对于溢油事故发生后肇事者的确定、危害评价以及生物修复效果评估等具有重要的指导意义.     

玻纤增强柔性管等效简化模型研究

玻纤增强柔性管作为一种新型海底油气输送管道,具有比强度高、柔度大和抗腐蚀性强等特点,因此在深海油气开发中具有非常广阔的应用前景。玻纤增强柔性管主要由内衬层、增强层和外保护层组成,其中增强层的等效模拟是玻纤增强柔性管设计成功与否的关键。根据玻纤增强柔性管的结构特征和材料特性,选取了四种不同的等效简化模型,对比研究了玻纤增强柔性管在轴向拉压荷载、弯曲荷载以及内压荷载作用下的力学性能。将不同简化模型的计算结果与相应的试验数据进行对比,进行等效模型的优选。研究结果表明,在内压载荷和弯曲载荷作用下,基于Halpin-Tsai模型数值结果与试验结果最为接近。在轴向载荷作用下,采用分离式模型或回形模型计算精度更高,若材料达到屈服状态时,则建议采用分离式模型进行模拟。     

An analysis of the radar backscatter from oil-covered sea surfaces using moment method and Monte-Carlo simulation: preliminary results

An analysis of the radar backscattering from the ocean surface covered by oil spill is presented using a microwave scattering model and Monte-Carlo simulation. In the analysis, a one-dimensional rough sea surface is numerically generated with an ocean waveheight spectrum for a given wind velocity. A two-layered medium is then generated by adding a thin oil layer on the simulated rough sea surface. The electric fields backscattered from the sea surface with two-layered medium are computed with the method of moments (MoM), and the backscattering coefficients are statistically obtained with N independent samples for each oil-spilled surface using the Monte-Carlo technique for various conditions of surface roughness, oil-layer thickness, frequency, polarization and incidence angle. The numerical simulation results are compared with theoretical models for clean sea surfaces and SAR images of an oil-spilled sea surface caused by the Hebei (Hebei province, China) Spirit oil tanker in 2007. Further, conditions for better oil spill extraction are sought by the numerical simulation on the effects of wind speed and oil-layer thickness at different incidence angles on the backscattering coefficients.     

非线性随机系统的参数辨识及动态预报

鉴于含有加性噪声的指数模型描述了一类重要的非线性随机系统。本文给出这类系统的参数递推辨识算法，克服了迭代算法不能在线运行、需反复矩阵求逆的不足。当系统时变时，还采用了虚拟噪声技术来补偿因参数时变引起的建模误差，从而改善动态预报器的性能。应用这种方法，对油田采油井、注水井的套管损坏情况进行了多步动态预报，其精度令人满意     

渤海原油的蒸发风化对油指纹的影响

选取渤海3个不同区块不同平台的原油样品,进行室内蒸发风化模拟实验.采用气相色谱法和气相色谱一质谱联用法,分析了在不同风化程度(最大风化、最大风化的1/3、最大风化的2/3)下正构烷烃、生物标志化合物以及用于溢油鉴别的诊断比值在风化过程中的变化特征,探讨了渤海不同原油的蒸发变化过程,对渤海溢油鉴定具有重要的借鉴作用.     

海洋石油光化学降解的研究

石油进入海水会发生各种物理、化学变化,以往的研究已证明光化学氧化在石油及其精炼产品风化过程中具有重要意义.光化学氧化机理主要在于接受日光照射的能量,以不同的方式与溶解氧结合,从而最终降解石油烃.生成的光氧化产物一般为羧酸、醇、醚、羰基化合物等几类,还有一些产物尚不能确定其结构.光氧化产物仍然存在毒性,对海洋生物等十分有害.在动力学方面,针对其某一组分已证实为一级反应动力学行为,并定量地得出了速率常数.光降解速率会受到光照条件、溶解氧、金属离子等因素的影响.目前的研究表明,对石油光化学进行深入探讨具有较高的研究价值和现实意义.     

Evaporative weathering of petroleum residues: The age of pelagic tar

The rate of evaporative weathering of a component of crude oil residue is assumed to be proportional to its equilibrium vapor pressure and to the amount remaining in the sample. This model is tested using literature data on normal paraffin profiles of crude oil weathered artificially and gas chromatographic data on crude oil residues weathered on rocky shores. Semiquantitative agreement over the time range from 1 to 400 days is demonstrated. Application of the model to gas chromatograms of pelagic tar lumps collected at Station S near Bermuda in 1972 implies that most of these lumps were formed by fragmentation of much larger and older masses, some within less than one day of the time they were collected. The weathering of pelagic tar thus involves a great deal more physical fragmentation than was previously supposed.