渤海油田溢油扩散与漂移的数值模拟研究

发布时间：2020-11-15 21:49

　　 近年来，随着全球经济的快速发展，水上运输成为各地促进经济发展的重要手段。同时在海洋石油资源开采技术不断进步的前提下，各大海湾内涌现出越来越多的石油钻井平台。这在一定程度上增加了海洋溢油的风险。海洋溢油给海洋生态环境带来严重的影响。一方面，泄漏的原油大面积覆盖于海面，导致此海域范围严重缺氧，大大降低海洋的生产力；而浮油在风和潮流等作用下被带到海岸，将破坏海产养殖和盐田生产，污染滨海旅游区等，造成严重的经济损失。另一方面，海上溢油中的芳香烃化合物能在生物体内长期积累，最终将危害人类健康。 目前，当溢油事故发生时，可以利用卫星遥感技术快速地获取溢油事故的具体位置、污染范围、油膜尺度等重要信息。但是由于溢油事故的突发性和紧急性，溢油监视只能提供部分实时信息，而且受天气等因素影响，不能很好的支持应急行动。在这种情况下，数值模拟可以利用溢油事故区域的风况、海况等有关数据，预测未来一定时期内的溢油量、溢油飘散油膜尺度、可能的漂移轨迹及扩散范围等一系列溢油的变化趋势，有效地弥补视能力的不足，迅速、科学地为应急行动提供有力技术支持，提高针对溢油事故应急行动的效率，同时还可以及时对可影响的敏感区域进行预警，有效地降低损失。 水动力条件的准确性是溢油计算的前提。本文首先利用渤海的相关资料，建立渤海水动力数学模型，并以秦皇岛、蓬莱和东营港潮位站的实测潮位资料，渤海航线、埕北和老铁山水道的实测流速流向资料对数模结果进行验证。经过验证，结果吻合良好，说明可以利用此模型对渤海的水动力环境进行数值模拟。在此基础上，本文以渤海蓬莱19-3油田溢油事故为例，并结合概率分析确定溢油区域的静风、强风向（NNW）和常风向（S），对渤海进行较全面的溢油数值模拟研究，分析了溢油在海面的漂移、扩展、乳化、蒸发和扩散等行为与归宿，评价了溢油对环境的影响。 对溢油模拟的结果表明，在静风时，渤海潮流的运动是影响溢油扩散的最主要因素，油膜扫海面近似呈纺锤形。油膜的厚度自溢油点向外逐渐变薄，而油膜面积却随油膜厚度的减小而迅速增大。此时，溢油主要对海洋环境造成影响，但随着时间的推移，溢油也将对陆地环境造成一定的影响。 在强风向（NNW）作用下，溢油漂移扩散方向主要顺着风向。与静风时的漂移扩散行为相比，溢油的漂移扩散速度更快，油膜的形状不规整。在溢油发生约6天之后，油膜将抵达烟台蓬莱海岸。在溢油后期，堆积在海岸上的溢油受潮流的扰动作用被再次带到湾内，随着潮流的运动漂移至莱州湾东半部及辽东湾大部;而渤海其他海域受溢油的影响较小。 在常风向（S）作用下，溢油漂移扩散方向仍将顺着风向，其形状呈一条扭转的宽条带。相比在强风向作用下，溢油的漂移扩散速度要明显偏小。溢油发生10天左右后，油膜前沿将与海岸接触。在溢油后期，累积在岸边的溢油在辽东湾海水沿岸流的作用下，油膜将向东西两侧扩散，东侧将会影响到秦皇岛附近海岸，而西侧则基本上覆盖辽东湾全域。 由于在溢油事故后一周左右的时间内溢油的蒸发和乳化行为就会发生并完成，所以在静风、强风向（NNW）和常风向（S）作用下，溢油的蒸发行为面积和乳化行为面积都将维持在溢油事故后一周左右时的面积大小。但由于受到不同风速和风向的影响，各风况下发生此类行为的油膜形状也不同。
【学位单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2013
【中图分类】：X55
【部分图文】：

墨西哥湾溢油污染区域图

4图 1- 2 泄露的原油朝路易安娜州海岸逼近 1- 3 船舶漏油 图 1- 4因溢油污染而死亡的鸟溢油事故往往伴随着大量的油品溢入海洋，而这些油品在短时，它将严重影响海洋生态环境。一方面覆盖于海面的大面积溢在海水与大气间的交换，其交换速度将大大降低，同时由于溢

4图 1- 3 船舶漏油 图 1- 4因溢油污染而死亡的鸟类海洋溢油事故往往伴随着大量的油品溢入海洋，而这些油品在短时间内不会迅速消失，它将严重影响海洋生态环境。一方面覆盖于海面的大面积溢油会严重阻碍 O2在海水与大气间的交换，其交换速度将大大降低，同时由于溢油自身的
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本文编号：2885246