废弃海底管道拆除安全性指标体系构建与模糊评价

本文以中国埕岛油田某退役油区海底输油管道拆除工程为例,建立了海底管道拆除安全分级体系和模糊评价模型。通过现场调查和专家咨询,将管道拆除过程划分为4个阶段和11个工作步骤,并将各个步骤的安全性影响因素归纳为4个一级指标和15个二级指标。在此基础上,采用层次分析法计算各级评价指标的模糊评价权重,并依据加权平均原则分别对各级评价指标进行模糊综合评价。结果表明,在各一级指标的评价等级中,海底管道拆除的技术方案与设备选择和管道状况对拆除安全产生的影响最大,具有较高的危险隐患。该工程整体安全性级数为临界安全。     

应用电阻率法确定浅水砂质沉积物中的扩散系数

根据无限稀释溶液中物质的分子扩散系数,估算沉积物中污染物的扩散系数时,需确定地层因数与孔隙度的关系.本研究将Miller Soil Box应用于测定青岛近岸不同粒径砂质沉积物与孔隙水的电阻率,以确定沉积物的地层因数,并结合沉积物的孔隙度,通过曲线拟合建立地层因数与孔隙度的关系式.研究结果表明,运用Ullman和Aller给出的经验m值(当φ≤0.7时,m取2)计算近岸砂质沉积物中污染物的分子扩散系数,将会引起40%~50%的误差;近岸砂质沉积物地层因数与孔隙度的关系可以采用Archie公式表示,即F=φ-m,m=1.52;经验证分析,可取m=1.52代入Ds=D0.φm-1公式,计算浅水砂质沉积物中污染物的分子扩散系数.     

沐官岛水库蓄水初期盐分运移数值模拟

沐官岛水库是一个拟建的河口海湾水库,库底为富含咸水的潮滩沉积物。这一特殊的地质及水环境条件直接关系到水库未来的水质安全和正常的调度运行,所以必须准确地确定水库水体中盐分空间分布这一关键问题。本文依据现场调查、钻探及室内实验资料,通过垂直方向线性插值技术,建立了沐官岛水库蓄水初期盐分运移准三维模型,模拟了水库蓄水初期在内源盐分释放影响下,库水盐分的演化过程。结果表明:若遇平水年开始蓄水,当蓄水至1.5m时,该层含盐量在平面上的变化范围主要在0.30~1.30g/L之间;当蓄水至4.5m时,该层含盐量在平面上的变化范围主要在0.30~1.55g/L。     

海湾水库蓄水初期的单次往复密度流

为了探讨海湾水库蓄水初期单次往复水平密度流的产生与效应,进行砂质斜坡沉积物与水体之间盐分交换的水槽实验。通过沉积物孔隙水与其上覆水的多剖面电导率动态监测,分析盐分的时空分布特征,并计算深水区、浅水区和中心区的边界层单位面积含盐总量。实验结果显示,进水在浅水区沉积物表面产生明显的渗入-溢出现象,浅水区沉积物孔隙水盐分浓度显著低于中心区与深水区同一高度的盐分浓度,深水区初始底边界层含盐量与初始边界层下边界盐分浓度均为最高;这表明进水过程在倾斜沉积物表面产生了前进密度流,水流携带的盐分在坡底累积。水槽进满水后深水区边界层含盐总量与边界层下边界盐分浓度快速降低,并且浅水区表层沉积物孔隙水与深水区同一深度水体之间的盐分快速达到平衡;这表明蓄水初期在两者之间形成了返回密度流,从浅水区表层沉积物冲刷出的盐分在密度流作用下再次进入沉积物。为避免再次进入沉积物的盐分在后期继续影响水库泛咸,建议在蓄水结束后尽快实施坡底咸水排除方案。     

生物表面活性剂及其在油污染生物修复技术中的应用

生物表面活性剂是由微生物等产生的具有表面活性的天然物质,其物化性质相近或优于人工合成的表面活性剂,并且具有环境兼容性和能够生物降解等特点,其应用前景十分广阔。系统地概述了生物表面活性剂的特性、种类及其在石油污染生物修复技术中的应用。     

海上平台造礁选址评价体系构建——以东营近岸海域为例

海上退役采油平台改建鱼礁是同时实现退役平台处置和渔业资源养护的重要手段,而合理选址是保障平台造礁工程顺利实施的关键工作,但目前国内缺乏相应的选址评价体系。在参考国内外文献和专家经验的基础上,筛选平台造礁选址评价指标,基于层次分析法(AHP)和多级模糊综合评价法的组合方法,构建适合国内平台及海洋环境特点的平台造礁选址评价体系,并对东营近岸平台造礁适宜区进行了优选。结果表明,共选取出15项具有代表性的平台造礁选址评价指标,平台造礁选址评价在水深、利益相关方等方面与常规人工鱼礁存在明显区别,其中水深和海洋功能区划是影响平台造礁选址评价的主要因素;东营北岸海域选址评价结果优于东岸海域,评价体系合理地表征出东营近岸海域作为平台造礁区的适宜性情况。研究结果可为东营近岸海域平台造礁示范区的选取提供技术支持,并为国内平台造礁选址规程的制定提供参考。     

扩散边界层对沉积物盐分释放的阻滞影响

扩散边界层是水环境沉积物与上覆水之间物质交换的必经区。通过无风和有风条件下两组沉积物盐分释放实验,研究海湾水库砂质沉积物-水界面扩散边界层的形成情况,并通过水动力扰动下穿过扩散边界层的实测盐分通量与Fick第一定律理论计算通量的比较,以及扰动与无扰动时通量的比较,探讨扩散边界层对沉积物盐分释放的影响。研究结果表明,在稳定风场条件下,沉积物-水界面处存在厚度约3.5 cm的扩散边界层,有风条件下的界面盐分交换通量略大于无风时的通量;分子扩散是边界层内盐分运移的主要机制,扩散边界层对沉积物盐分释放具有阻滞作用,并且边界层越厚,阻滞效应越显著。另外,由于扩散边界层的存在,限制了水动力对沉积物与上覆水之间物质交换的增强作用,所以海湾水库沉积物中蓄积盐分对上覆水的影响将是长期的过程。     

水位变化条件下海湾水库盐分达标探讨

针对中国北方海湾水库间歇来水、连续取水和沉积物动态释盐的特点,建立水量与盐分耦合的数学模型,以青岛拟建的沐官岛水库为例,探讨水位变化条件下混合型海湾水库库水盐分的影响因素、超标风险与达标条件。模拟结果表明,在水库水位连续降低条件下,毫米量级的日蒸发量对库水盐分的累积效应显著。在不利水文条件下,受沉积物释盐、水分蒸发与人工取水的影响,混合型海湾水库长期存在盐分超标的风险。与水位不变时相反,水位降低时库水盐分浓度随着取水量的增大而升高;因此,当库水盐分存在超标风险时,可以通过减少日取水量实现库水盐分达标。为保障安全供水,在海湾水库设计与运营管理阶段,均需要综合考虑水量-盐分因素进行水库的日取水量调算。     

海湾水库沉积物对水体咸化影响的时间尺度

为预测海湾水库沉积物盐分释放对库水咸化影响的持续时间,建立了描述沉积物孔隙水盐分剖面分布的非稳态数学模型,并优化选取模型的边界条件与关键参数(沉积物孔隙水盐分的扩散系数)。稳态与非稳态条件下沉积物盐分释放的对比分析表明,在计算污染沉积物对其上覆水水质的影响时间时,按非稳态释放更符合实际情况。非稳态盐分释放的计算结果表明,拟建沐官岛海湾水库沉积物中盐分释放对库水咸化的影响时间将大于600年,该影响时间远长于水库的寿命;表明在水库的整个生命周期内,均需要定期监测海湾水库底层水的盐分浓度,并需采取有效措施预防水体的突然泛咸,而不能仅在建库初期关注咸化问题。