厦门港刘五店航道海域溢油扩散数值模拟

利用MIKE 21 HD模块建立了厦门湾二维水动力模型,经2008年最新实测资料,验证了模型的可靠性和适用性,模拟结果为厦门湾刘五店航道二维溢油模型的建立提供水动力基础数据.利用MIKE21 SA模块建立厦门湾刘五店航道二维溢油模型,应用"油粒子"模型模拟输移、风化和热量迁移等过程,对刘五店航道一期工程溢油泄露事故进行...     

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%。     

基于MIKE SA模型的厦门西港海域溢油影响的数值模拟研究

基于MIKE SA溢油模块,以燃料油为油种,建立了厦门西港海域溢油模型,模拟静风、主导风向（东北东风）和不利风向（西南风）3种风场条件下,一个潮周期内涨急、高潮、落急和低潮4个时段发生10 t溢油后油膜的漂移路径和影响范围.结果显示,发生在厦门西港海域的溢油在海面的漂移过程主要受潮流和风的影响,其中潮流起着主导作用.不同风向条件下,24 h内油膜的影响范围不同,静风条件下溢油浓度超一类（或二类,≥0.05 mg/dm3）、超三类（≥0.30 mg/dm3）和超四类（≥0.50 mg/dm3）的总影响面积分别为31.33、19.63和11.74 km2;主导风向条件下溢油浓度超一类（或二类）、超三类和超四类的总影响面积分别为99.62、69.01和8.99 km2;不利风向溢油浓度超一类（或二类）、超三类和超四类的总影响面积分别为8.38、5.05和2.10 km2.该预测结果可给出溢油事故发生后的影响范围、影响程度和影响敏感目标的时间,可为溢油事故应急决策的制定及溢油损害评估提供科学决策和支持,提升厦门海域环境风险管理应急能力建设.     

渤海海上溢油漂移扩散数值模拟研究

近几年渤海海上溢油突发事件频发,对海洋环境造成严重的污染。本文将业务化气象数值模型(Weather Research and Forecast model,WRF)、海流数值模型(Regional Ocean Model System,ROMS)的数值预报结果作为海洋环境驱动场,采用"油粒子"的海上溢油漂移扩散数值模拟方法,对在渤海发生的溢油扩散行为进行模拟预测。本文针对渤海溢油事件,设计敏感试验,研究不同风、流系数和网格分辨率对溢油扩散模拟结果的影响,获得适合于渤海的溢油数值模型参数,提高溢油漂移扩散预报的准确度,为海洋溢油应急处置和防灾减灾提供技术支持。     

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。     

水东湾潮流特征分析及三维数值模拟

基于水东湾海域利用现状及水环境综合整治工作的迫切需要,对其海洋水文要素开展野外调查,以清晰理解其潮流特征,并据此进行潮流三维数值模拟.调查结果显示,水东湾观测期间的实测潮差在2.6~2.9 m之间,平均潮差约2.8 m,湾口潮差最大,湾顶海域潮差最小,涨潮历时略长于落潮,属不正规半日潮;各观测站位的最大流速相差较大,最高值出现在湾口深槽,为134 cm/s,最低值出现在湾顶浅海海域,为31 cm/s,最大流速水平分布基本上呈现为从湾口向湾顶递减态势.模拟结果显示,水东湾内潮流基本沿潮汐通道呈往复流动,涨潮流向介于280°~300°之间,流速在0.28~1.36 m/s范围内变化;落潮流向介于128°~180°之间,流速在0.56~1.44 m/s范围内变化,流矢受地形限制显著.     

海上溢油行为与归宿的数值模拟研究及其在近海的应用

基于"油粒子"模型,建立了一个溢油输运-归宿模型,结合FVCOM提供的流场数据及多年统计的平均风场结果,模拟了围头湾400t燃料油在静风、常风及不利风向下,一个潮周期内高潮、落急、低潮、涨急4个时段,共计12个工况下的油膜漂移路径和影响范围.计算结果表明,溢油事故发生后,油膜扫海范围及迁移路径与溢油发生时刻及风向密切相关.静风条件下,溢油运动主要受当地潮流影响,呈西北-东南向往复运动.常风向下,发生在围头湾的溢油向西北方向扩展,抵达刘五店水域,并经北侧水道向翔安方向延伸.油膜影响范围最广,并向南蔓延,最远抵达大金门和小金门之间水域.     

福宁湾底栖生物群落生态研究

2012年对围海造地后的福宁湾特殊生境海区开展春季、夏季两季的生态调查,研究底栖生物群落生态现状。两航次调查共鉴定底栖动物57种,其中软体动物24种,多毛类19种,甲壳动物9种等。总栖息密度407.5个/m2,其中软体动物占有65.6％的明显优势;总生物量为338.44g/m2,其中软体动物占有98%的绝对优势。种类数、生物密度和生物量三项指标,均为春季显著高于夏季,堤内高于堤外;聚类分析表明,季节是影响群落时空变化的主要因子;堤内外群落的差异主要与沉积物类型密切相关。     

海洋溢油溯源数值模拟方法的研究进展

海洋溢油溯源数值模拟可以为海上溢油事故的应急处置提供技术支撑,同时对确定溢油事故的泄漏源和责任方也具有重要的指导意义。本文概述了海洋溢油溯源数值模拟方法的最新研究成果,总结分析了包括对流扩散过程的逆运算、受体模式、粒子追踪模式和垂向溯源方法等在内的四类数值模拟方法的基础理论和研究进展。同时,归纳了三种常用的溢油溯源数值模拟结果分析方法,并给出了每种方法的优缺点及其对应的适用条件。在分析海洋溢油溯源数值模拟方法应用现状的基础上,初步探讨面临的挑战。这对全面理解溢油溯源数值模拟方法的理论和应用提供了重要参考,并可为相关工作和后续数值模拟方法的改进奠定基础。     

南海深水井喷溢油输移扩散的数值模拟研究

文章以假设发生在南海北部深水油气勘探开发海域的1 279 m深水井喷溢油事故为例,采用深海溢油输移扩散模型,以2020年冬季(1月)和夏季(7月)三维流场和海面风场为主要环境动力,数值模拟研究未实施和实施海底消油剂处理情景下的溢油在海洋环境中的输移扩散全过程。模拟结果显示：不同深度的海流对溢油输移轨迹有着显著的影响;深水环境中,流速较小,井喷形成的浮射流能够向上输移较长距离;随着水深变浅,流速增强,流向多变,水中不同粒径的油滴以摇摆或螺旋轨迹向上浮升;在表层海流和冬季或夏季盛行风的共同作用下,海面油膜主要往下风向方向漂移扩散;实施海底消油剂处理措施后,水中油滴扩散范围较未处理时的更大,其中微小粒径油滴将在深水环境中长时间悬浮输移。结果可为今后南海深海溢油输移扩散规律的深入研究提供参考。     

Numerical modelling of boom and oil spill with SPH

The protection of coastal areas against oil pollution is often addressed with the use of floating booms. These bodies are subject to an empirical design always based on physical models. Indeed, the numerical modelling of a two-phase flow (oil and water) with complicated free surface in the vicinity of a floating body is a challenging issue. The Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) Lagrangian numerical method is appropriate to such simulations since it allows the modelling of complex motions and fluid–structure interactions. In this paper we first study the mechanism of oil leakage by entrainment due to combined turbulent production and buoyancy. Then, we present the main features of the SPH method in a turbulent formalism and apply this model to predict the motion of a boom and an oil spill in an open-channel and a wave flume, for three types of oil (heavy, light and emulsion). Numerical results are compared to experiments and used to depict criteria for oil leakage. It appears that oil leakage by entrainment occurs when the surface water velocity upstream the boom exceeds a critical value which was estimated around 0.5 m/s for a light oil under steady current. A more accurate criterion is derived from theoretical considerations and successfully compared to numerical experiments. In the case of wave flume, no validation from experiments could be made. However, it appears that leakage occurs from a critical wave height between 0.5 and 1.0 m, for the tested wave period of 4 s. A more extended panel of numerical tests would allow a better knowledge of the involved mechanisms and critical parameters. An extensive use of this model should extend our knowledge regarding the mechanisms of oil leakage under a boom and allow a better and easier design of booms in the near future.     

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...     

海上溢油数值模型研究进展

中国是海洋大国,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,必将严重损害中国近海海洋环境.为了完善中国海上溢油应急反应体系,提高中国处理重大海上溢油事故的应急反应能力,开展了海上溢油污染应急技术研究.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...     

水下溢油数值模拟研究

基于Lagrange积分法和Lagrange粒子追踪法建立了一个水下溢油数值模型。该溢油模型由两个子模型组成:羽流动力模型和对流扩散模型,其中羽流动力模型用以模拟溢油的喷发阶段和浮力羽流阶段;对流扩散模型用以模拟溢油的对流扩散阶段。通过数值实验,结合实验室水槽实验和水下溢油现场实验的观测资料进行模型验证。实验结果表明,模拟结果与观测资料一致性较好,从而验证了本文溢油模型的合理性和准确性;羽流动力模型为对流扩散模型提供源,海流、海水的垂向密度结构和油滴的直径分布是影响溢油在对流扩散阶段运动和分布的主要因素。     

事故性溢油对湄洲湾环境影响的预测

本文采用已建立的湄洲湾潮流场和水质点拉格朗日运动模型，利用概率预测模式，描述一旦发生事故性溢油，海上表面油膜的漂移和扩展过程，预测最大可能的污染海域范围；并建立海上溢油动力模式，探讨连续排放溢油的漂移和扩展过程，通过Mackay公式算出在油膜覆盖下水体的油含量。     

厦门湾海上溢油风险的评估与分析

本文使用数理统计与概率的相关知识,并且根据厦门湾近几年进出船舶的统计资料,估算了未来几年中厦门湾海域船舶突发性溢油事故发生的概率．结果表明,厦门湾未来几年的溢油发生概率为0．27次／a．然后运用数值模拟方法对假设的突发溢油事故中溢油的扩展进行预测分析并结合建立的欧拉潮流场对油膜的漂移路径进行研究,分别从高潮、低潮、涨急、落急四个时刻开始计算溢油路径,结果显示油膜影响范围可从海沧南部延伸至浯村屿东部,根据模拟结果可对突发溢油的风险进行评估．     

Oil dispersal modelling: reanalysis of the Rena oil spill using open-source modelling tools

ABSTRACT

Oil spill forecast modelling is typically used immediately after a spill to predict oil dispersal and promote mobilisation of more effective response operations. The aim of this work was to map oil dispersal after the grounding of the MV Rena on Astrolabe Reef and to verify the results against observations. Model predictions were broadly consistent with observed distribution of oil contamination. However, some hot spots of oil accumulation, likely due to surf-zone and rip current circulation, were not well represented. Additionally, the model was run with 81 differing wind conditions to show that the events occurring during the grounding represented the typical likely behaviour of an oil spill on Astrolabe Reef. Oil dispersal was highly dependent on prevailing wind patterns; more accurate prediction would require better observations of local wind patterns. However, comparison of predictions with observations indicated that the GNOME model was an effective low-cost approach.     

有冰海域溢油运动数值模型研究

提出了寒冷海域溢油运动短期数值模型,其中海冰运动预报模型针对不同海冰密集度的本构关系亦不同,在近岸及密集度较高的冰带采用基于连续介质理论的粘塑性本构关系;在冰边缘密集度较低的冰带采用基于离散介质理论的碰撞本构关系计算冰内力;溢油运动预报模型包括连续冰盖及高、中、低密集度冰场中溢油的漂移和扩展过程的预报.模拟计算结果表明模型的建立是合理的.该模型可用于事故溢油预报,为溢油的围收治理提供依据.