dd感潮河道溢油扩展、漂移特性实验‘

海底溢油输移扩散的可视化数值模拟系统廖国祥;杨建强;高振会【摘要】To study and analyze the transport and behavior of spilled oil in underwater environments, a numerical modeling visualization system (SIMPACT-SOS) was designed and developed. The system consists of numerical models, support databases and graphical user interface (GUI). The system has many application modules. The application example shows that the SIMP ACT-SOS system can provide valuable theory and technical supports in the risk management, emergency response and damage assessment in different underwater oil spill accidents, e. g. sunken ship oil spill, subsea oil pipeline leak, underwater oil well blowout.%为直观研究溢油在复杂水下环境中的动态行为,设计和开发一套海底溢油可视化数值模拟系统(SIMPACT-SOS).系统由数值模型、数据库和图形界面构成,具有地理信息系统(GIS)应用平台、数值建模分析、溢油数值模拟等专业功能.应用算例表明,SIMPACT-SOS系统可为海底沉船溢油、海底输油管道泄漏、海洋石油钻井井喷等水下污染事故的风险评估、应急决策及损害评估提供理论和技术支持.【期刊名称】《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》【年(卷),期】2011(035)004【总页数】5页(P748-751,755)【关键词】水下溢油;输移扩散;数值模拟;轨迹预测;可视化【作者】廖国祥;杨建强;高振会【作者单位】武汉理工大学航运学院武汉 430063;国家海洋局北海分局青岛266033;国家深海基地管理中心青岛 266061【正文语种】中文【中图分类】U698.7;X55目前国内外关于溢油预报系统的研制报道已有很多［1－2］，但这些系统通常只支持对海面溢油漂移扩散的模拟预测，很少能够模拟溢油在复杂水下环境中的输移扩散过程［3］.为此，国外水下溢油模型研究人员自行开发专用软件，例如Chen 和Yapa探讨了水下溢油浮射流的三维可视化显示方法［4］；Reed等开发了用于支持海底输油管道溢油量数值计算的可视化软件工具［5］，但其扩展性不强，难以满足实际应用中的特定需求.本文在水下油气溢漏事故污染物输移预测模型的基础上，结合研究与应用的实际需要，设计和开发用于海洋生态环境影响评估的海底溢油可视化数值模拟系统（spill i mpact assess ment system for subsea oil spills，SI MPACT－SOS）.1 系统组成系统由Visual C＋＋和Visual Fortran开发实现，其中数值模型程序由Fortran 语言编写实现.系统开发过程中运用了关系数据库管理系统（RDBMS）、地理信息系统（GIS）等技术，为系统提供强大的空间数据管理和可视化功能［6］.最后，应用Visual C＋＋编程实现图形界面及其他应用功能.系统中的溢油模型包括水下油气溢漏事故污染物输移预测模型［7］和海上溢油行为归宿模型［8］（见图1）.图1 海底溢油输移扩散可视化数值模拟系统的组成结构1.1 数值模型1.1.1 水下溢油模型与海上溢油事故的不同，海底输油管道泄漏、石油钻井井喷等水下溢油事故发生时，石油和天然气混合物在泄漏源的压力作用下连续喷射进入水体中并破碎成为油滴和气泡，它们在初始动量和水体浮力的共同作用下形成浮射流并处于主动输移状态.当遇到速度较大的横向水流时，溢油浮射流的输移迹线发生弯曲，此时气泡将逐渐脱离浮射流.浮升至一定高度的溢油在失去初始射流动量后，将在周围海水流动作用下在水平和垂直方向上输移和分散（见图2）.最后粒径较大的油滴浮升至水面并扩展成为油膜，并在风、浪、流等环境因素作用下经历着漂移、扩散、蒸发、乳化等运动和风化过程.水下溢油模型能够模拟油气混合物在密度和流速分层的真实水下环境中的水流卷吸、湍流分散、溢油溶解、油气共同输移与分离输移等动态行为［6］.图2 海底溢油事故污染物输移扩散过程示意图1.1.2 海上溢油模型海上溢油模型能够模拟多点源泄漏、移动源泄漏等复杂溢油泄漏方式，还能模拟海面溢油在风和海流作用下的漂移、扩散、蒸发、溶解、乳化、分散等行为动态和风化过程［8］.此外，系统还集成其他应用模型，如海洋环境动力模型和溢油应急决策模型.其中海洋环境动力模型用于提供溢油输移扩散模拟所需的环境水动力数据，而应急决策模型可在溢油时空分布模拟结果的基础上为事故应急指挥提供决策支持信息.1.2 数据库1.2.1 地理信息数据通过将纸质海图转化为电子格式数据，在此基础上通过手动添加、编辑、删除等方式更新整理后建立成地理信息数据库.其中，电子海图数据包括海洋和陆地数据、航道数据、溢油应急设备设施、城市基础地理数据.此外，还包括海底溢油风险源数据，如海洋石油平台、海底输油管线、海底沉船分布点等. 1.2.2 环境动力数据主要包括海面风向风速、不同水深的流速流向以及温度、盐度、密度等海洋环境要素的监测数据.另外，还包括由环境水动力数值模型输出的二维、三维潮流场数据以及气象部门提供的风场数据.1.2.3 油品特性数据主要包括常见的原油和成品油的物理化学特性数据，如CAS编号、密度、熔点、沸点、闪点等.1.2.4 数值模拟数据主要包括溢油数值模拟的前处理和后处理数据.其中，前处理数据有海洋环境动力数据（风、流等）；后处理数据有模拟输出结果（溢油的空间位置、溢油属性变化数据）.此外，还包括数值模型与系统运行所需的基本参数等数据.1.3 图形界面1.3.1 图形用户界面（GUI）图形用户界面采用流行的视窗风格，由系统菜单、工具条、图层管理窗口、图形显示窗口以及系统输出窗口组成.其中，菜单集成了系统的所有功能，工具条集成了系统的常用的功能；图层管理窗口用于控制GIS图层的显示和隐藏等；图形显示窗口用于显示GIS数据和数值模拟结果等；系统输出窗口用于显示用户操作记录和GIS数据查询结果等.1.3.2 数据分析界面由GIS界面和垂向剖面数据分析界面组成.其中，GIS界面除可以显示电子海图空间数据外，还可以显示计算网格、潮流场、海面油膜漂移扩散过程等；垂向剖面数据分析界面则用于显示溢油在水下环境中的输移扩散过程.此外，系统还内置了图表分析组件，用于分析溢油在海洋环境中（海面、水中、大气、海底、岸线等）的归宿分布.2 系统功能2.1 GIS应用平台2.1.1 基本GIS功能 GIS平台提供电子海图的放大、缩小、漫游、鹰眼、距离测量、面积测量等基本GIS功能.系统除了可以显示研究海区的海图外，还内置了海图比例标尺、经纬度网格、鼠标滚轮控制海图缩放等方便用户操作的实用功能.GIS平台具有“图形查属性”和“属性查图形”的查询功能，前者是通过点查询等方式获取选中图形对象（点、线、面以及文本）的属性信息，后者则通过属性信息查询以高亮方式显示被选中的图形对象.2.1.2 GIS数据管理 GIS平台具有地图编辑、图层管理等数据管理功能.地图编辑功能是指在电子海图上添加、修改和删除图形对象及其属性信息的功能.地图编辑功能在溢油事故应急决策中可提供有效的支持，如在电子海图上标绘围油栏、布置应急人员和设备等.GIS平台采用“图层－图层组”的数据管理模式，即将不同类型的海图数据保存为独立的地图“图层”文件，并把属于同一公共类别的图层文件存放在同一个文件夹目录中，将该目录标识为一个“图层组”.2.2 数值建模分析2.2.1 模型数据处理系统提供数值模型数据的前处理和后处理功能，通过对话框方式输入和输出数据，简化用户对模型参数、计算过程以及模拟结果等数据的处理过程.此外，系统通过将不同数值模型的输入和输出数据存放到不同的文件目录中，以实现对数据文件的有效处理和管理.2.2.2 计算网格生成系统内置了矩形计算网格的自动划分功能，即用户只需在电子海图上拉框选择一个区域，系统即可自动生成该区域的计算网格，并以不同的颜色来显示水深地形.系统也提供了修改工具，方便用户修改计算网格的属性信息（水深、栖息地类型等）.2.2.3 数据可视化分析系统能够在GIS平台上实现以渐进、快进和快倒的播放模式动态显示溢油动态的数值模拟结果.此外，系统通过GIS的无极缩放功能和垂向剖面组件的数据分析功能，既可以鸟瞰图形式纵观全局，又可以局部放大特定区域详细查看和分析数值模拟结果，可有效支持对数值模型的改进和完善.2.3 溢油数值模拟2.3.1 溢油模拟预测溢油模拟方面，系统针对不同类型的水下或海上溢油事故，通过调整计算参数，实现对溢油在水体中及海面上的输移扩散过程的数值模拟.用户也可借助系统的数据管理与可视化分析功能，结合实验室实验、海上现场试验、历史溢油事故等数据开展模型验证和改进研究.用户还可通过图形界面设定不同类型海底溢油事故的模拟场景，设置不同的海洋环境动力条件，开展数值试验分析研究. 溢油预测方面，用户结合实测或预报的海洋环境动力场（如流场、风场等）数据，通过图形界面快速地设定溢油事故参数并完成模拟计算后，系统可在电子海图上可视化显示溢油的输移轨迹、扩散范围、上岸时间地点等，同时以图表方式显示溢油在不同时刻的残余量、油膜厚度、密度、粘度、含水率、乳化率等溢油性质和状态变化情况.2.3.2 溢油决策支持系统可通过GIS平台显示环境敏感区和应急人员设备的地理分布状况，为事故应急指挥提供清污处置等决策信息.此外，系统能根据溢油输移扩散范围和敏感资源的叠加分析，自动进行预警提示.系统还提供了图形输出功能，可以生成包含溢油水下和海上输移扩散数值模拟结果的图形文件以及数值计算过程的相关记录文件，这些数据文件可以帮助用户快速形成生成图文并茂的决策评估报告.3 应用算例渤海是我国溢油污染的高风险海域，海底沉船溢油、海底输油管道泄漏等水下污染事故发生的次数较多.因此，本文选择渤海作为研究海区，以假设的海底输油管道破损溢油事故为例进行系统的应用演示.3.1 模拟参数根据SI MPACT－SOS系统的运行要求，设定以下海底输油管道溢油事故的数值模拟参数：（1）输油管道参数.输油管道内径为325 mm；石油密度为949.3 kg／m3；流量为30 m3／h；（2）溢油事故参数.事故地点为120.8°E，40.0°N；事故水深为28 m；管道裂孔直径为0.05 m，孔口向西；溢油射流速度为4 m／s；事故时间为海域高潮时刻前1 h；持续泄漏时间为3 d；模拟预报时间为3 d；（3）环境动力参数.事故海域的海水密度为1 025 kg／m3；流场由海洋水动力模型模拟提供（见图3）；事故海域海面风场设定风向为东南风，风速为5 m／s.图3 渤海表层海流在GIS平台上的图形化显示3.2 结果分析应用SI MPACT－SOS系统模拟计算后，获得溢油在水体中及海面上的时空分布模拟结果，如图4～图6所示.图4 a）显示的是溢油持续泄漏5 min时在海面上的空间分布模拟结果.图4b）所示（即图中的A点到B点的垂向剖面），破损的海底输油管道开始泄漏后，溢油在管道内部压力作用下喷射进入海水中，所形成的浮射流随即在横向流动海水作用下发生弯曲，此过程中溢油在水流的卷吸作用下不断扩散.图5 a）显示的是持续泄漏65 min时溢油在海面上的空间分布模拟结果.由于海流已转向，此时溢油在水体中的浮升输移轨迹与初始时不同，溢油在泄漏源口处以射流状态进入水体中，但上升至水下20 m处则开始在横流作用下往出射相反方向输移，模拟结果如图5 b）所示.图6 a）显示的是溢油持续泄漏1d时的模拟结果，海面油膜在表层海流和海面东南风的共同作用下不断向东北方向漂移扩散并形成“之”字形的输移轨迹，此时海面污染面积约为24.5 k m2.溢油持续泄漏3 d后，除部分溢油已到达海岸外，海面溢油覆盖范围不断增大，此时污染面积约为117 k m2，模拟结果如图6 b）所示.图4 持续泄漏5 min的溢油时空分布可视化模拟结果图5 持续泄漏65 min的溢油时空分布可视化模拟结果图6 持续泄漏1 d和3 d的溢油时空分布可视化模拟结果4 结束语本文设计并开发了海底溢油输移扩散可视化数值模拟系统SI MPACT－SOS，实现了GIS应用平台、数值建模分析、溢油模拟预测等专业功能.应用系统开展渤海海底输油管道溢油事故的算例研究，溢油在水体中及海面上输移扩散的全过程模拟展示了溢油模型的综合模拟能力和系统的强大可视化功能，也表明了系统能够为海底沉船溢油、海底油气管道泄漏、海洋油气钻井井喷等不同类型的水下污染事故的风险评估、应急决策以及海洋生态环境损害评估提供理论与技术支持.参考文献［1］熊德琪，杜川，杨为群.大连海域溢油应急预报信息系统及其应用［J］.交通环保，2002，23（3）：5－8.［2］孙俊，俞济清，黄立文.基于OIL MAP的中国舟山港溢油管理信息系统［J］.计算机仿真，2002，19（4）：76－78.［3］Yapa P D，Zheng L.Si mulation of oil spills fr o m under water accidents I：Model develop ment［J］.Journal of Hydraul Res，1997，35（5）：673－687.［4］Chen F H，Yapa P D.Three－di mensional visualization of multi－phase （oil／gas／hydrate）plu mes ［J］.Environ mental Modelling ＆Soft ware，2004（19）：751－760.［5］Reed M，Morten H E，Ben H，et al.Nu merical model for estimation of pipeline oil spill volu mes［J］.Environ mental Modelling ＆Soft ware，2006，21（2）：178－189.［6］廖国祥，熊德琪，姜玲玲.溢油污染生物资源损害评估地理信息系统的开发［J］.武汉理工大学学报：交通科学与工程版，2008，33（4）：746－749. ［7］廖国祥，高振会，熊德琪.水下油气溢漏事故污染物输移预测模型［J］.大连海事大学学报，2010，36（4）：115－120.［8］廖国祥，韩俊松，熊德琪.复杂泄漏方式下的海上溢油行为归宿数值模拟及应用［J］.大连海事大学学报，2010，36（1）：86－90.。

波浪作用下的海底管道溢油扩散运移规律作者：王驰梁法春何振楠赵峰辉王梦琦来源：《河北工业科技》2021年第03期摘要：為了最大程度减少溢油事故造成的环境污染及经济损失，对海底管道溢油扩散行为的影响因素进行研究。

首先，利用流体力学软件建立了波浪条件下的二维有风模型，并进行了验证。

其次，通过二维有风模型进行溢油模拟，分析讨论了原油密度、海浪波长、水面风速等因素对溢油扩散的影响。

研究结果表明：1）建立的二维有风模型模拟结果比现有文献中模型更符合实验值，可靠性更高，可用于海底溢油情况的预测;2）原油密度会显著影响溢油到达海平面的时间及横向漂移距离;3）海浪波长对溢油上升速度有轻微影响，而对溢油横向扩散区域有显著影响;4）水面风速在溢油抵达海平面前几乎没有影响，但会加快抵达海平面后的扩散过程。

研究结果可为溢油事故应急处理方案的制定及溢油的回收利用提供科学依据。

关键词：海洋环境工程; 海底管道; 溢油; 数值模拟; 波浪; 二维有风模型中图分类号：TE88; X55文献标识码：ADOI： 10.7535/hbgykj.2021yx03002Abstract：In order to minimize the environmental pollution and economic losses caused by the oil spill accidents， the influencing factors of the oil spill diffusion behavior of submarine pipelines were studied. Firstly， a two-dimensional model with wind under wave conditions was established by using hydrodynamics software， and then verified. Secondly， the oil spill simulation was carried out by the model， and the effects of crude oil density， wave length， and wind speed on oil spill diffusion were analyzed and discussed. The research results show that： 1） the simulation results of the established two-dimensional model with wind are more consistent with the experimental values and more reliable than the literature model， which can be used to predict submarine oil spills; 2）the crude oil density significantly affects the time to sea level and the lateral drift distance of oil spill; 3） the wave length has a slight effect on the ascent speed of oil spill， but significantly affects the lateral spread; 4） the wind speed has little effect on the process before the oil spill reaches sea level but accelerates the spreading process after arrival. The research results can provide a scientific basis for the formulation of emergency treatment plans and the recovery and utilization of oil spill.Keywords：marine environmental engineering; submarine pipeline; oil spill; numerical simulation; wave; two-dimensional model with wind随着陆地油气资源的衰竭，海洋逐渐成为油气开发的战场。

松花江河流溢油漂移扩散轨迹实验研究千5佩时，曹猛，刘云芝(哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室，哈尔滨1圈0∞嘲pds啊@163．∞m)滞要l本文以松花江为研究对象．通过溢油实验分析河流溢油过程中。

流速、溢油量等因素对油膜漂移扩散的影响规律。

并通过物理实验结果对引用的数学模型进行率定和验证，进而为松花江河流突发性溢油事故建立预警决策支持系统提供依据。

E冲可im涮咖却∞叫IⅫ删由i托锄d cI删硼西蛳褂惯【关键词l}j}花江；溢油实验；漂移扩散；数学模型QlPe}s酗·C AOM eng，L IU№渺z lIt(Ha缸nin嘶t柏0ft洲。

彰，The&把K呵L出西Unxn＼／＼『重管Re鲥憎and日Ⅳi嘣'聃靠，Hdl喇ia胃，Harbin，15咖)p印日嚆∞删the a忏ed d fl删r叠e们妇打a嘲TmD L叼h I水ing th e ScInghI培冈V百笛陀∞鼬ing oqed。

州s0iIf．1m．AndThema删d mo dd tha h笛be朗q嘣刮w笛and0il Vdume伽th e migrai∞anddff调∞afV酬f i刮b y phy§d以p可im甘1t，which wo u Id刚p p o n剐d d朗喇¨刮o i l dtu绷on af songh旧R．v日by酎制i洲ng d鲥Si∞铷ppon科d鲫．【K呵啪r闼Smgh旧nV日；副¨ed0iI苏penm甘t；driftalddff嘣∞；md瞻T日id mo dd 石油污染仍是目前水体污染的主要形式之一，特别在一些港湾、沿海、河道区域，石油污染的严重性更显得突出，为了有效地予防、控制溢油，研究它的运动，变化规律和探讨消除溢油具体方法，无疑是重要的。

近些年，国内外许多学者做了大量的工作。

张艳军11】等人以三峡水域为研究对象，通过改进油粒子模型，应用数学方法模拟F匆模型，并将其用为三峡水质预警系统的溢油模拟模块，取得了较好的效果。

海上溢油的来源与类型水中溢油大致主要来自含油污水的排放、操作性溢油、操作性溢油三个方面：含油污水的排放油船的机舱油污水、压载水、洗抢水，这些废水中均含有大量石油，浓度可达15000mg/L，如直排即对水体造成油污染，另外，船舶进厂修理前，必须将货油和燃料油舱的残油清洗干净，油气排放后才能进厂修理。

当油船改装油品时，也必须先清洗货油舱，这些也成为水域的一个污染源。

操作性溢油即船舶在加装燃料油和油船油舱装货期间的溢油。

日常装卸储运中石油产品的零星跑冒滴漏，对水、陆地、作业机械容器均造成轻微污染；船岸双方驳油速度不协调和联系不及时，或封闭式装货标示不准确而造成溢油；货油驳运时，输油软管在高压下工作，软管的残旧、老化及伸缩接头、阀门的松动等也会造成油渗漏。

（1）加装燃油时溢油，是非油轮产生油污的最主要途径。

加装燃油的频繁性和港内操作，增大了油污事故的可能性及危害程度。

常见的溢油有：○1加装燃油时输油管道连接不牢，法兰接头松脱。

一般接管由供油方负责，船员未作检查；○2输油管道老化，一旦加装压力加大时，管道破洞；○3输油管盲板或加油口盲板松动，盲封不严或两舷加油管截止阀未关严，一舷加油时另一舷加油口溢油。

加装燃油结束后，往往供油方负责上妥加油口盲板，认为加装燃油已经结束，上不紧加油口盲板是经常的事，而下次加装燃油又未检查并上紧盲板，一旦供油压力加大即产生溢油。

○4不加油的舱或已加满的舱阀门未关死，燃油部分进入非指定油舱造成溢油;○5供油方擅自或偶然加大泵量，导致满舱或空舱内排气不及，从透气孔产生溢油;○6燃油舱分配阀开错;○7舱内存油计算错误，量油不准。

（2）内部驳油产生的溢油也时有发生，尤其是老龄船，下列原因是造成船舶舱内驳油产生溢油的顽症:○1从燃油舱往日用油柜驳油，自动停止装置失灵从透气管产生溢油;○2燃油舱间驳油操作不当，因满舱柜或速度过快从透气管溢油;○3对驳燃油的舱情况不了解，过分自信油舱的完好性。

海上溢油SAR遥感监测及溢油漂移快速数值预报技术研究宋莎莎;赵宇鹏;安伟;靳卫卫;李建伟【摘要】为探讨海上溢油遥感监测与溢油漂移数值模拟技术的联合应用,采用凝聚层次聚类算法从SAR遥感影像中识别油膜,采用基于风、浪、流耦合三维水动力模型研发的中国近海溢油漂移快速预报模型,将遥感识别结果作为溢油漂移数值预报模式的初始输入,预测油膜的漂移,然后将溢油漂移预测油膜与下一时相SAR遥感识别油膜进行比对,发现二者吻合较好,表明SAR遥感监测技术与数值模拟技术结合应用,可优势互补,同时获取海面油膜位置、面积和动态漂移信息.【期刊名称】《海洋科学进展》【年(卷),期】2016(034)001【总页数】9页(P138-146)【关键词】溢油;SAR;遥感监测;数值预报【作者】宋莎莎;赵宇鹏;安伟;靳卫卫;李建伟【作者单位】中国海洋大学,山东青岛266003;中海石油环保服务有限公司,天津塘沽300452;海洋石油安全环保技术研发中心,山东青岛266061;中海石油环保服务有限公司,天津塘沽300452;海洋石油安全环保技术研发中心,山东青岛266061;中海石油环保服务有限公司,天津塘沽300452;海洋石油安全环保技术研发中心,山东青岛266061;中海石油环保服务有限公司,天津塘沽300452;海洋石油安全环保技术研发中心,山东青岛266061;中海石油环保服务有限公司,天津塘沽300452;海洋石油安全环保技术研发中心,山东青岛266061【正文语种】中文【中图分类】X55;TP752海上溢油应急管理和事故处置重在预防和早期预警。

通过遥感监测和数值预测技术，尽早发现溢油并做出污染预警，可以有效提高应急处置效率，降低环境污染损害。

通过近几年的发展，建立了海上溢油卫星遥感监测系统和溢油预测系统，在海上溢油应急中发挥了重要作用。

SAR(合成孔径雷达)遥感技术具有大范围海域同步监测、全天时全天候监测的优势，获取的油膜信息可为现场飞机船舶勘查提供指导，并相互配合确认溢油状态；但是SAR遥感监测受卫星重访周期的限制，溢油监测时效性无法保证。

渤海原油码头溢油漂移扩散的数值模拟
渤海原油码头溢油漂移扩散的数值模拟
应用三维河口海岸海洋数值模式,加入油膜漂移扩散模块,研究渤海东海岸、仙人岛以北营口市以南的30万t级原油码头溢油事故发生后油膜面积、厚度的变化和漂移轨迹.计算结果表明,在静风情况下,落潮期间油膜随落潮流向西南方向漂移,面积扩大,厚度减小,港区未受油污的影响;涨潮期间油膜受北导堤的阻挡,部分油污留在港区.油膜轨迹随落潮流和涨潮流来回振荡,因扩散作用,在往复漂移过程中厚度变小,面积增大.风速风向的变化对油膜漂移轨迹和港区污染程度影响十分明显.
作者：陈义中朱建荣陈昞\睿吴辉 CHEN Yi-zhong ZHU Jian-rong CHEN Bing-rui WU Hui 作者单位：华东师范大学,河口海岸学国家重点实验室,上海,200062 刊名：华东师范大学学报（自然科学版）ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF EAST CHINA NORMAL UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE) 年，卷(期)：2006 ""(6) 分类号：P731.1 关键词：渤海原油码头油膜漂移扩散质点跟踪法数值计算。

沿海地区管道漏油分布模拟及试验验证*岳彬1兰惠清2梁波2顾玉华11北京航空工程技术研究中心2北京交通大学机械与电子控制工程学院摘要：某沿海埋地输油管道发生大量漏油事故，为准确定位漏油在地下的分布范围，基于多孔介质中的多相流理论研究该沿海输油管道在地下的泄漏扩散分布特点。

通过构建沿海埋地输油管道的泄漏物理模型，对地下漏油的渗流扩散开展计算流体动力学（CFD）仿真模拟。

泄漏发生后，漏油在管道输送压力驱动下会驱替周围的水分，形成一个水包油的地下漏油区；泄漏停止后，地下漏油以水包油的形式较稳定地分布在地下区域。

结合1200t 的漏油总量可获得本次泄漏半径约为83m，通过对泄漏点附近区域钻孔工程试验验证，钻孔测量漏油的分布范围结果与仿真结果吻合较好。

模拟获得的漏油分布规律可为沿海埋地输油管道的应急抢险提供理论支持。

关键词：沿海地区；输油管道；泄漏；仿真；模型；试验Simulations and Test Verification of Pipeline Leakage Oil Distribution in Coastal Areas YUE Bin 1，LAN Huiqing 2，LIANG Bo 2，GU Yuhua 11Beijing Aeronautical Technology Research Center2School of Mechanical，Electronic and Control Engineering，Beijing Jiaotong UniversityAbstract：A large number of oil leakage accidents have occurred in a coastal buried oil pipeline.In or-der to accurately locate the distribution range of oil leakage in the underground，the characteristics of the underground leakage distribution in the coastal oil pipeline are studied based on the multi-phase flow theory in porous media.Through constructing a leakage physical model of coastal buried oil pipe-line，a computational fluid dynamics (CFD)simulation is carried out for the seepage and diffusion of underground oil leakage.After the leakage occurs，the oil leakage will displace the surrounding water under the pressure drive of pipeline transmission，forming an underground oil leakage zone with oil in water.After the leakage stops，the underground oil leakage is distributed in the underground area with the form of oil in bined with the total amount of oil leakage of 1200t，it is known that the leakage radius is about 83m.The borehole engineering test near the leakage point verifies that the distri-bution range of oil leakage measured by the borehole is in good agreement with the simulation results.The distribution law of oil leakage obtained by simulation can provide theoretical support for the emer-gency rescue of coastal buried oil pipelines.Keywords：coastal areas；oil transportation pipeline；leakage；simulation；model；testDOI:10.3969/j.issn.1006-6896.2020.05.001*基金论文：国家重点研发计划（2017YFC0805800）资助。

第47卷第2期船海工程V5471〇.2 2018 年 4 月SHIP &OCEAN ENGINEERING Apr. 2018D01：10.3963/j.issn. 1671-7953.2018.02.010海上溢油漂移预测预警系统的实验验证安伟，赵建平,刘保占，钱国栋,赵宇鹏(中海石油环保服务（天津）有限公司，天津300457)摘要:介绍海上溢油预测预警系统的数值模型和功能，通过浮标漂移试验对系统的预测性能进行验证 分析表明，系统在漂移轨迹趋势、漂移距离、漂移速度的预测方面总体上与试验结果一致。

关键词:漂移预测;预测预警;溢油跟踪浮标;溢油应急中图分类号:U698.7 文献标志码:A随着海洋石油勘探开发的不断发展，海上石油运输与日倶增，全球已发生多起较大规模的石油泄漏事件[1-]。

面对日益严峻的溢油污染形势，相关政府部门、行业组织及环保企业也在积极应对。

从溢油的围控到溢油的回收[5]，从溢油的监测到溢油的漂移预测[6]，海上溢油的应急管理逐步前移，由原来的被动的事故处置应对转变为重在预防和早期预警。

一旦发现溢油事故，可以通过海上溢油预测系统来预测溢油漂移的方向和扩散的范围，从而更加有效地对溢油事故进行处置。

关于溢油应急预测系统，在国外，主要有美国开发的o i l m a p[7]、英国研制的0S I S遥感监测系统、挪威研发的O S C A R系统等[8]$在国内，浙江海洋大学的陈建鹏等开发的宁波-舟山港油码头溢油预测信息系统及基于色谱技术的油码头海域溢油预警系统研究[9_10]、国家海洋信息中心牟林等开发的渤海海域溢油应急预测预警系统[11]、中国海洋大学的焦俊超等开发的基于G I S的渤海湾溢油预测系统研究[12]、大连海事大学研发的大连海域溢油应急预报信息系统[13]等。

中海石油环保服务（天津&有限公司研制的海上溢油预测预警系统，实现了覆盖整个中国近海海域范围的溢油预报与预警[14]。

文章编号：1000-4874(2008)-04-0446-07风对河道溢油扩展、漂移影响的实验研究*郭运武, 刘栋, 钟宝昌, 王道增（上海大学上海市应用数学与力学研究所，上海200072）摘要：本文通过风水槽实验，模拟了在不同风速，水流速度条件下油膜的扩展、漂移运动状况。

分析研究了不同工况下风对溢油油膜扩展、漂移的影响。

实验结果表明：无论是对于瞬时溢油还是连续溢油，风都能使得溢油油膜扩展尺度增加两倍左右；风与水流同向时，风速的变化对于瞬时溢油油膜的扩展尺度影响很小，对连续溢油油膜的扩展尺度随风速增加而增加；风与水流反向时，油膜的扩展尺度与风速和水流速度之间相对大小有关。

对于漂移过程，无论是瞬时溢油还是连续溢油，其顺风边缘都随风速的增加而速度加快。

关键词：瞬时溢油; 连续溢油; 扩展; 漂移; 风效应中图分类号：TV81，TV83 文献标识码：AExperimental investigations of wind effect on theoil spill spread and driftGUO Y un-wu, LIU Dong, ZHONG Bao-chang, WANG Dao-zeng （Shanghai institute of applied mathematics and mechanics, Shanghai 200072, China）Abstract: An experimental study on spread and drift of oil spill under the conditions of different wind and water flow was carried out in a flume. The experimental results indicated that the scale of oil slick can be spread twice by wind both for instantaneous and continuous oil spill. The scale of instantaneous oil slick was not affected by the variety of wind velocity while the scale of continuous oil slick increased with increasing wind speed under the same direction of wind and water flow. However, when the directions of wind and water flow were opposite, the scale of oil slick was changed with increasing relative speed* 收稿日期：2008-05-19(2008-06-19 修改稿)基金项目：国家自然科学基金(10572084)和上海市重点学科(Y0103)资助作者简介: 郭运武,(1981－),男,河南人,硕士生.通讯作者：王道增; Email:****************郭运武,等：风对河道溢油扩展、漂移影响的实验研究447between wind and water flow. For the drift process, the edge drift speed of before the wind for both instantaneous andcontinuous oil spill increased with increasing wind speed.Key words : instantaneous oil spill; continuous oil spill; spread and drift ; wind effect要研究风对溢油扩展、漂移性质的研究，故选取粘 滞性适中，且不易挥发，不易溶解的机油作为溢油 的实验用油。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911183207.6(22)申请日 2019.11.27(71)申请人 浙江海洋大学地址 316022 浙江省舟山市定海区临城街道海大南路1号(72)发明人 邵伟增　李欢　胡佳臣　(74)专利代理机构 北京世誉鑫诚专利代理事务所(普通合伙) 11368代理人 孙国栋(51)Int.Cl.G06T 7/70(2017.01)G06T 7/136(2017.01)G06Q 10/04(2012.01)(54)发明名称一种海上溢油漂移轨迹溯源方法(57)摘要本发明涉及一种海上溢油漂移轨迹溯源方法，包括根据卫星图像反演获取某时刻溢油中心点地理坐标；根据历史海面风场与流场参数反演的某时刻溢油中心点地理坐标；判断前一时刻卫星反演的溢油中心点地理坐标与模型回溯至该时刻的溢油漂移轨迹点地理坐标偏差是否大于预设阈值，确定模型回溯的溢油漂移轨迹为真实漂移轨迹；在反向时间轴各前推时间点上执行上述过程，在回溯至溢油事故发生时间点时持续纠正模型回溯的溢油漂移轨迹，并通过可视化系统将海上溢油漂移轨迹回溯结果进行直观展示。

本发明利用合成孔径雷达遥感技术所获取溢油状态的监测数据，对油粒子模型的溯源结果进行校正，改善了模型回溯的溢油漂移轨迹，使溢油溯源能够更加接近真实情况。

权利要求书2页 说明书8页 附图4页CN 110910448 A 2020.03.24C N 110910448A1.一种海上溢油漂移轨迹溯源方法，其特征在于，所述溯源方法包括如下步骤：(1)根据卫星图像反演获取某时刻溢油中心点地理坐标；(2)获取数值回报的历史海面风场与流场参数，以反演的某时刻溢油中心点地理坐标为初始位置，利用油粒子模型回溯溢油漂移轨迹；(3)判断前一时刻卫星反演的溢油中心点地理坐标与模型回溯至该时刻的溢油漂移轨迹点地理坐标偏差是否大于预设阈值，当两种溢油点地理坐标偏差小于或等于预设阈值时，确定模型回溯的溢油漂移轨迹为真实漂移轨迹；(4)在反向时间轴各前推时间点上执行第1至3步，在回溯至溢油事故发生时间点时持续纠正模型回溯的溢油漂移轨迹，并通过可视化系统将海上溢油漂移轨迹回溯结果进行直观展示。

溢油扩展、漂移及扩散预测技术研究进展李欢;邵伟增;李程;张松;李文善;徐珊珊【期刊名称】《海洋通报》【年(卷),期】2017(036)004【摘要】Marine oil spill may bring irreversible damage to the marine environmentof China Seas,and will cause immeasurable economical loss.Therefore,there is strong needs to study on oil spill prediction and early warning technology,providing technical support for marine oil spill response.This paper briefly introduced the development and achievements of the numerical prediction technology of oil spill spreading,drift and diffusion,including the oil spill spreading model,the oil spill drift and diffusion model,and the oil spill prediction and early warning system,which provide theoretic criterions for the future work on oil spill response.%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.【总页数】6页(P379-384)【作者】李欢;邵伟增;李程;张松;李文善;徐珊珊【作者单位】国家海洋信息中心,天津300171;河海大学江苏省海岸海洋资源开发与环境安全重点实验室,江苏南京210098;浙江海洋大学,浙江舟山316022;国家海洋信息中心,天津300171;国家海洋技术中心,天津300112;国家海洋信息中心,天津300171;国家海洋信息中心,天津300171【正文语种】中文【中图分类】X55【相关文献】1.海口港新海港区配套用地施工溢油漂移扩散研究 [J], 刘臣;李少年;于可忱;2.海口港新海港区配套用地施工溢油漂移扩散研究 [J], 刘臣;李少年;于可忱3.渤海海上溢油漂移扩散数值模拟研究 [J], 黄娟;曹雅静;高松;徐江玲;刘桂艳4.天津大港滨海湿地溢油漂移扩散数值模拟研究 [J], 吴亚楠;武贺;张松;汪小勇;缴建华;李彤;白明5.近岸溢油漂移扩散预测方法研究——以胶州湾溢油事件为例 [J], 高志刚;李程;李欢;王国松因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于随机游走模式的感潮河流污染物迁移特征研究的开题报告一、选题背景随着城市化的加速和经济的快速发展，河流污染问题不断凸显，成为世界各国都面临的重要问题之一。

感潮河流是指河流受大海潮汐影响而产生的潮汐运动现象，同时也是淡水与海水混合的区域，存在着独特的水文地理条件和水动力特性。

在感潮河流中，污染物受潮汐和河流运动的双重影响下，其传输和扩散特性表现出与普通河流不同的规律性，因此其研究具有重要意义。

二、研究目的和意义本研究旨在通过基于随机游走模式的感潮河流污染物迁移特征研究，探究感潮河流中污染物运动行为的规律性，并研发相应的治理策略，以提高河流水环境质量和防止污染事故的发生。

具体来说，本研究的主要目标包括：1.探究感潮河流中污染物的迁移规律和扩散特征，为河流污染治理提供科学依据；2.研发基于随机游走模式的感潮河流污染物传输模型，为污染物扩散预测和污染源判定提供依据；3.开展现场实验和模拟试验，验证模型预测结果的可靠性和准确性；4.提出相应的感潮河流污染治理策略，为保护河流生态环境提供科学指导。

三、研究内容和方法本研究将主要从以下几个方面展开：1.感潮河流污染物迁移规律的研究。

通过收集和分析实测和模拟数据，探究感潮河流中污染物的运动规律，建立感潮河流污染物传输机理模型。

2.感潮河流污染物传输模型的研究。

基于随机游走模式，研发感潮河流污染物传输模型，建立数值计算模拟方法，预测污染物的扩散情况和污染源位置。

3.现场实验和模拟试验。

在感潮河流上进行现场观测和采样，并进行室内模拟试验，验证模型的有效性和可靠性。

4.感潮河流污染治理策略研究。

根据模型预测结果和实测数据，制定相应的污染治理策略，包括调整污染源位置、改善河流水动力条件和增加水生植物等。

本研究将综合应用实地调查、实验模拟、统计分析和数值模拟等方法，以探究感潮河流污染物迁移规律和传输特性。

同时，采用现代计算机仿真技术，研发基于随机游走模式的感潮河流污染物传输模型，并提出相应的河流污染治理策略。

大连湾海域溢油漂移动态应急预测系统研究的开题报告一、研究背景及意义海洋是地球上最重要的资源之一，具有宝贵的生态、经济和战略价值。

然而，每年都会发生海上溢油事故，对海洋生态环境和人类健康造成严重影响。

大连湾海域是中国重要的海洋经济区域之一，也是重要的航运通道，以及重要的油气生产和贸易海域。

然而，面对可能发生的溢油事件，缺乏有效的应急预测系统和技术支持，对海洋生态环境和经济发展构成潜在威胁。

为解决这一问题，需要研究和开发一种针对大连湾海域溢油漂移动态的应急预测系统，通过对海域环境、溢油特性和气象海流等因素的综合分析，实现对溢油漂移动态的实时监测和预测，为灾害应急决策提供科学依据，保障海洋生态环境和经济发展的安全。

二、研究内容和方法1.研究内容（1）海域环境特性分析：通过对大连湾海域的地貌、水深、海流、水温等环境特征进行分析，建立相关的数据模型。

（2）溢油特性分析：通过实验室模拟和实测数据分析，获取溢油的物性数据，包括密度、粘度、表面张力等。

（3）气象海流预测：利用气象预测数据和海流模型，建立气象海流预测模型，对大连湾海域气象海流进行实时监测和预测。

（4）应急预测系统设计：基于上述分析结果，设计应急预测系统，实现对溢油漂移动态的实时监测和预测。

2.研究方法（1）采用数值模拟方法对海域环境特征进行分析，包括三维建模、CFD数值模拟等。

（2）通过实验室模拟和实测数据分析方法，获取溢油的物性数据。

（3）采用气象预测和海流模型方法，建立气象海流预测模型。

（4）采用机器学习算法、数据挖掘技术等方法，构建应急预测系统。

三、研究成果和意义本研究将实现对大连湾海域溢油漂移动态的实时监测和预测，为灾害应急决策提供科学依据，保障海洋生态环境和经济发展的安全。

同时，本研究还将为应急预测系统的设计和应用提供科学方法和技术支持，为提高我国应对溢油事件的能力和水平做出贡献。