胶州湾及其邻近海域溢油应急预报系统研究

发布时间：2020-07-07 04:31

【摘要】： 随着海洋石油工业和海上石油运输业的蓬勃发展,海上溢油事故也频频发生,造成的石油污染日趋严重,严重破坏了海域环境、海洋生态和当地经济。如何在溢油发生后迅速准确地预报出溢油的行为动态、使其得到及时的控制和清除,成为了当前科学工作者的研究热点。本文结合青岛市近岸海域海洋环境保护规划课题,对胶州湾及其邻近海域溢油应急预报系统的建立进行了初步研究,建立了胶州湾及其邻近海域的潮流预报模型和溢油模型。迅速准确地预测出溢油发生时的潮流情况是溢油环境预测的根本保证,因此文中根据灵山岛、崂山头和朝连岛三处M2、S2,、O1和K1四个主要分潮的调和常数资料,采用调和的方法进行单点的潮流预报,进而建立了胶州湾及邻近海域的预报潮流场;该方法的潮流预报结果与实际情况吻合良好,且因避开了数值计算过程而大大减少了流场实时预报的机时,符合溢油应急预报系统所要求的准确与快速。为合理地预测模拟溢油的行为动态,本文在“油粒子”模式的基础上提出了溢油运动的分阶段模拟法,即将溢油运动过程分为自身扩展和湍流扩散两个阶段,分别用不同的数值方法进行模拟预测。该方法充分考虑了油膜的自身扩展过程,弥补了“油粒子”模式在溢油初始阶段的不足。在此基础上,初步建立了胶州湾及其邻近海域溢油应急预报系统;在预报出溢油发生时的潮流场的基础上,对海上溢油的行为动态进行了模拟预测,展示了溢油应急预报系统的功能。理论分析和模拟结果表明本文建立的模型的计算结果是可靠的,对溢油预报模式的发展和胶州湾及其邻近海域的溢油应急计划的制定具有理论价值和实际意义。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：X55
【图文】：

溢油,时间跨度,变化过程,扩展过程

图 1.2.1 溢油在水环境中各变化过程的时间跨度及地位[7]海上溢油的运动及变化受其物理、化学和生物等过程的影响，而这些过程又与石油质、海洋水动力环境及海洋气象环境等密切相关。这些过程包括：水平对流、湍流扩散面扩展、蒸发、溶解、乳化、沉降以及浮油和海岸线的相互作用等。这些过程在整个运动中的发生时间及重要性[1]由图 1.2.1 可知。.2.1 动力学过程1.扩展溢油进入水体后，由于油膜很厚，会迅速向四周扩展。对实际溢油事件的观测发现溢油的最初数十小时里，扩展过程占支配地位。这种支配地位显然随时间而逐渐变弱过程的长短与油自身性质密切相关，同时溢油量越大持续时间也越长。Fay(1969)首先研究了油膜在平静海面上的扩展过程，认为扩展作用主要受惯性力、、粘性力和表面张力控制，它们两两平衡，形成扩展过程的三个阶段[8]。Fay 理论仅

示意图,油膜,轨迹,海面

wav = v+αD v0心漂移速度，wv 为海面流速，av 为海面 10 米处风速角（θ ）的一转换矩阵： =θθθθsincoscossinD θ =0；当 0v 25m/s0≤≤时，040 8voθ = 。后，油膜的质心漂移到了新的位置S，即XXutVtw= + +α sinθ 0YYutVtw= + +α cosθ 0t时刻的预报潮流流速；θ 为t时刻的风向（向北为 0°

资源分布图,胶州湾

图 4.1.1 胶州湾敏感资源分布图1.2 胶州湾及其邻近海域溢油事故风险分析自 1990 年以来的十几年来，胶州湾内再未发生类似较大的溢油事故，其主要原因为年来国内外采用了高科技助航、导航与实施海上交通自动管制系统等措施，使事故发生率的明显下降。但随着青岛港口经济的不断发展，码头、泊位数量不断增加，进出青岛口的船舶数量和各种油类数量都在不断增加，加之青岛地区固有的船舶通航环境和地、气象因素都决定了青岛地区存在很大的船舶事故风险[46]。影响青岛海上溢油污染的因主要包括以下几个方面：1.船舶通航环境不容乐观尽管青岛港是闻名世界的港口，但其船舶通航环境却不容乐观，首先，团岛口门水道窄，最窄处只有 1 海里，在高密度船舶流量下很容易发生碰撞；如 2003 年底发生的“天”轮和“摩奇”轮碰撞，若不是救助及时，将发生 1000 余吨油料和油污水泄露的严重

【引证文献】