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。     

渤海溢油三维漂移数值模拟研究

国家海洋局北海预报中心于2011年开发了渤海三维溢油模型,该模型在分析国内外溢油模型现状的基础上,借鉴当今流行的数值模拟方法,使用油粒子模型与油膜扩展模型相结合的方式,用拉格朗日方法追踪每个带有一定油量的油粒子的轨迹,针对每一个油粒子则使用油膜扩展理论计算其油膜扩展过程。该模型可实现对溢油油污上升及水平输运过程、海表面油污浓度的预报,通过三组理想试验和2012年的海上溢油实验数据,对模型的各项功能、稳定性及模型精度进行了对比验证,结果较好,模型可实现对渤海海域海底或水下发生溢油的数值模拟。该模型解决了以往二维溢油模型在模拟钻井平台及海底输油管道泄漏等溢油事故方面的不足,可更好地为溢油灾害对海洋环境影响的估计提供有效参考信息。     

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。     

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。     

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。     

基于MODIS与HJ-1多源卫星的上海海域溢油事故诊断

随着上海港海上运输业和石油产业链的日趋发达,海上溢油事故风险也随之加剧。本文就2012年发生在上海海域吴淞口和九段沙附近的2起重大溢油事故,基于美国NASA(National Aeronautics and Space Administration)中等分辨率MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)与国产"环境一号"卫星HJ-1的多源卫星数据,对溢油信息进行对比,通过对油水敏感通道进行波段比值运算,突出油膜与背景海水的光谱反射率差异,再结合重柴油光谱特征,利用图像分割的阈值确定法,从疑似溢油区域中有效提取溢油信息,实现溢油区域定位、溢油面积和溢油量的诊断,为事发后海域应急响应工作提供基础性分析依据。     

NOAA的GNOME溢油模型在湄洲湾的应用

在湄洲湾试用GNOME溢油模型模拟溢油扩散．先用EFDC建立潮流场,并选用主导风形成常风场,一并输入GNOME建立起溢油模型,模拟涨、落潮过程叠加不同风况下敏感海域的溢油扩散．模拟结果：初始溢油量为100t,扩散到第6小时,8种不同条件下挥发油量都为7．7t,附岸和漂浮油量和为92．3t,其中漂浮油量为6．4～92．0t,相应附岸油量为85．9～0．3t;溢油扩散最大范围为1．3～30．0km。,90％置信区间为2．0～56．0km。,最大距离为1．2～14．6km;与前人模拟溢油扩散结果相比基本一致．经分析,溢油扩散主要受3个方面影响：（1）岸线走向：当岸线靠近油膜漂移的路线时,大量油膜附着在岸上,扩散范围较小;（2）风况与流场关系：如果两者方向一致,油膜会扩散较远;（3）风区长度：风区越长,油膜扩散范围越大．总之,建立GNOME溢油模型较好地模拟了溢油扩散趋势,对溢油应急响应具有参考作用．     

“深水地平线”事故深海溢油输移扩散的数值模拟

为深入认识深海溢油输运过程和提高深海溢油事故的应急响应能力,文章以2010年墨西哥湾“深水地平线”事故为例,采用深海溢油输移扩散模型,以三维流场和海面风场为主要环境动力,数值模拟溢油深海泄漏后的浮射扩散、水体中输移扩散以及在风场和流场共同作用下在海面上输移扩散的全过程,同时模拟实施海底消油剂喷注处理措施后溢油输移轨迹和扩散范围的变化。研究结果表明：数值模拟结果与相关报道的悬浮油带实际观测结果以及美国国家海洋与大气管理局的海水异常遥感监测结果总体相符,可为更加全面和精细的深海溢油输移扩散数值模拟研究奠定良好的基础。     

高分一号在青岛输油管道海面溢油监测中的应用

针对2013年11月22日青岛黄维输油管道泄漏爆炸事故中造成的胶州湾海面溢油,利用GF-1卫星数据对2013年11月26日胶州湾海面溢油特征进行了提取与分析。结果表明,蓝色波段(0.45~0.52μm)与绿色波段(0.52~0.59μm)油水反差明显,尤其绿色波段油膜特征提取效果较好;反射红外波段(0.77~0.89μm)可用作辅助掩膜;红色波段(0.63~0.69μm)没有区分度;基于绿色波段数据,采取频域方法初步处理,并结合以反射红外波段作出的海区掩膜便可以有效提取海面油膜信息。因此,GF-1卫星数据可对近岸海域、小范围海洋溢油实现有效监测。     

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     

2011年6月-8月渤海湾溢油事故长期后报数值模拟

三维业务化溢油应急预报系统不仅能提供逐时的海洋环境信息预报和溢油漂移扩散,还能对溢油事件进行后报数值模拟。2011年6月4日在渤海湾蓬莱19-3B采油平台发生溢油事件,同月17日19-3C平台也发生溢油事件。此次溢油事故造成了数千平方公里海水受污染。本文采用国家海洋环境预报中心自主研发的溢油模型对蓬莱19-3溢油事件进行长期后报数值模拟,在风流海洋环境场的驱动下,模拟了2016年6月到2016年8月,两个平台溢油的漂移扩散情况、影响范围,靠岸时间和影响岸段等。风场采用基于WRF模型模拟得到的再分析风场,并用实测风对再分析风场进行订正,流场采用基于POM模式在再分析风场驱动下得到的海流。后报结果显示,溢油主要向西北方向漂移,并最终靠岸,其扫过的海域也主要在平台的西北方向,这与观测结果一致,验证了后报的可靠性。     

基于无人机载多光谱相机的海面溢油分类方法研究

海洋溢油事故发生后,及时准确地探测油污分布情况极为重要.无人机载多光谱探测海面油膜是高效的溢油监测手段之一,它能弥补卫星遥感的滞后性、精度低等不足,具有灵活性高、实时性强等优点.本研究研制了无人机载多光谱油污探测系统并进行了水面油膜机载探测实验,分别利用最大似然法、最小距离法以及光谱角填图法对成像结果进行分类,并将3种...     

基于VOF方法的海底管道溢油扩散数值模拟研究

在海底输油管道运行过程中,管道渗漏、穿孔及破碎都会导致原油泄漏。对溢油运动的轨迹及其扩散范围作出预报可为溢油事故的处理提供及时、准确的信息,指导应急处理的正确实施。基于工程实际需求,采用有限体积法,结合k-ε紊流模型,建立了海流作用下海底输油管道溢油扩散数值模型。采用VOF方法(volume of fluid method)追踪多相流界面。首先,将数值模拟结果与Fan的实验值及Zheng和Yapa的数值结果进行了对比,验证数值模型的可靠性;其次,研究了不同原油溢出速度与环境水深对不同时刻溢油轨迹、到达海面时间、横向漂移距离与海面扩散范围的影响。研究表明:随原油溢出速度增大,溢油到达海面时间逐渐减小,溢油横向漂移距离与海面扩散范围则逐渐增大;随环境水深增大,溢油到达海面时间逐渐增大,且其变化接近线性分布。     

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。     

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。     

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。     

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...     

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。     

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。     

海口港新海港区配套用地施工溢油漂移扩散研究

填海造陆施工溢油问题是海洋工程环境影响评价内容之一,海口港新海港区配套用地位于琼州海峡澄迈湾东海岸。研究首先采用DELFT3D软件技术建立了工程海区水动力数学模型,在模拟验证成果与天然实测资料达到精度要求后,对琼州海峡及工程近区潮流特征进行了模拟分析。然后基于"拉格朗日"水流运动理论,建立了"油粒子"溢油漂移扩散模型。依据海洋工程环境影响评价技术导则要求,对海区夏季主导风、冬季主导风作用下和溢油点位置潮流东流、西流初始时刻组成的四工况进行溢油漂移扩散模拟,给出溢油扩散轨迹和扫海面积,为项目建设海洋环境影响评价及溢油事故应急治理提供了技术支撑。