渤海海洋溢油数学模型基本理论及应用研究
发布时间：2021-03-28 13:15
不断发生的海洋溢油事故对海洋生态环境的影响越来越大,防控溢油污染迫在眉睫。本文从现有的海洋溢油数学模型的基本理论及发展现状出发,以渤海水动力数学模型为基础,建立了渤海海洋溢油模型,并提出了构建渤海海洋溢油应急信息系统的设想。具体研究方法如下:本文首先从N-S方程出发,系统地推导了二维非恒定流方程,并以此为基础采用显式-隐式交替使用的有限差分格式,即ADI（Alternating Direction Implicit Method）方法对浅水环流方程离散,用追赶法求解,建立平面二维水动力数学模型,模型的水边界通过调和分析方法来确定,并通过验潮站潮位值和老铁山水道站位点流速值进行了验证。溢油模型包括全动力轨迹模型和溢油扩展模型:全动力轨迹模型的建立,是在模拟流场和风场的基础上采用欧拉-拉格朗日方法进一步模拟油膜质心的漂移轨迹。溢油扩展模型是将任意时刻油膜的扩展运动假定为椭圆,扩展尺度通过椭圆的长轴和短轴随时间的变化来描述,理论公式的建立以油膜运动任意时刻垂直断面上的微小油段为研究对象,基于质量守恒定理和动量守恒定理,同时将油膜的挥发、乳化引入模型中,考虑油膜扩展的随机性,增加油膜扩展的随机...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 溢油污染现状
1.2 海洋石油污染事故原因
1.3 石油污染的危害与防治
1.4 溢油模型的研究进展
1.4.1 概述
1.4.2 溢油的分类
1.4.3 海上溢油的行为和归宿
1.4.4 溢油扩展范围计算模式
1.5 本文研究内容
第二章 水动力数学模型
2.1 水动力数学模型的建立
2.2 三维非恒定流基本方程
2.2.1 连续性方程
2.2.2 运动方程
2.3 浅水环流方程的推导
2.3.1 连续方程
2.3.2 运动方程
2.4 水动力数值模拟的计算方法
2.5 潮流数学模型的建立
2.5.1 ADI 差分法
2.5.2 网格划分
2.5.3 方程离散
2.5.4 数学模型的求解——追赶法
2.5.5 模型边界的确定
2.6 水边界的确定
2.7 潮汐过程分析
2.8 本章小结
第三章 渤海水动力数学模型的建立
3.1 地形资料
3.2 嵌套模型
3.3 网格划分
3.4 黄渤海模型边界条件的确定与验证
3.5 黄渤海模型计算结果分析与验证
3.6 渤海模型计算结果分析与验证
3.7 本章总结
第四章 海上溢油数学模型的建立
4.1 溢油的扩展
4.1.1 静止点源连续溢油油膜扩展方程的推导
4.1.2 公式的验证
4.2 油膜的漂移
4.2.1 油膜漂移的影响因素
4.2.2 油膜漂移公式
4.3 海洋溢油运动数学模型
4.4 溢油的归宿
4.4.1 石油的挥发
4.4.2 石油的乳化
4.4.3 石油的挥发、乳化对石油性质的影响
4.5 本章小结
第五章 渤海海上溢油数学模型的建立
5.1 溢油点和溢油强度
5.2 溢油的风场和流场
5.3 溢油模拟结果
5.3.1 风场作用下静止点源瞬时溢油
5.3.2 无风静止点源瞬时溢油
5.3.3 静止点源瞬时溢油有风无风比较
5.3.4 静止点源瞬时溢油模拟结果分析
5.3.5 风场作用下静止点源连续溢油
5.3.6 无风静止点源连续溢油
5.3.7 静止点源瞬时溢油与连续溢油比较
5.3.8 移动点源连续溢油
5.4 溢油预防措施与处理技术
5.5 渤海溢油应急响应系统
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]防控海洋溢油污染迫在眉睫——山东烟台长岛海域油污染事件解析[J]. 闫俊岭,陈明,李剑. 环境保护. 2009(12)
[2]天津港环境风险防范及管理对策研究[J]. 邵超峰,鞠美庭. 海洋环境科学. 2009(02)
[3]海上溢油数学模型的研究与应用[J]. 李大鸣,陈海舟,付庆军. 哈尔滨工程大学学报. 2008(12)
[4]海洋溢油的风化过程研究[J]. 王传远,杜建国,贺世杰. 海洋湖沼通报. 2008(03)
[5]海上溢油事故应急反应系统整体框架的分析研究[J]. 陈平. 中国水运(理论版). 2007(11)
[6]海上油田溢油事故的影响及处理决策的分析[J]. 于挺. 石油化工应用. 2007(04)
[7]海洋溢油模型及其应用研究进展[J]. 杨红,洪波,陈莎. 海洋湖沼通报. 2007(02)
[8]MATHEMATICAL MODELING OF OIL SPILL ON THE SEA AND APPLICATION OF THE MODELING IN DAYA BAY[J]. CHEN Hai-zhou, LI Da-ming, LI Xiao School of Civil Engineering, Tianjin University,Tianjin 300072. Journal of Hydrodynamics. 2007(03)
[9]大连海域溢油应急预报信息系统及其应用[J]. 熊德琪,杜川,赵德祥,杨为群. 交通环保. 2002(03)
[10]中国近海石油污染现状、影响和防治[J]. 陈建秋. 节能与环保. 2002(03)
博士论文
[1]海水—沙滩界面石油污染与净化过程研究[D]. 夏文香.中国海洋大学 2005
[2]海上溢油风化过程的研究及模拟[D]. 严志宇.大连海事大学 2001
硕士论文
[1]锦州港溢油风险评价及应急管理研究[D]. 孙守镇.大连海事大学 2009
[2]风暴潮漫滩数值预报模型的研究及其应用[D]. 徐亚男.天津大学 2008
[3]黄浦江溢油事故的数值模拟研究[D]. 姜卫星.同济大学 2007
[4]海上溢油行为与归宿数值模拟及其对环境的影响研究[D]. 龙绍桥.中国海洋大学 2006
[5]胶州湾及其邻近海域溢油应急预报系统研究[D]. 刘伟峰.中国海洋大学 2006
[6]海上溢油的行为和归宿数学模型基本理论与建立方法的研究[D]. 李冰绯.天津大学 2004
本文编号：3105623
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 溢油污染现状
1.2 海洋石油污染事故原因
1.3 石油污染的危害与防治
1.4 溢油模型的研究进展
1.4.1 概述
1.4.2 溢油的分类
1.4.3 海上溢油的行为和归宿
1.4.4 溢油扩展范围计算模式
1.5 本文研究内容
第二章 水动力数学模型
2.1 水动力数学模型的建立
2.2 三维非恒定流基本方程
2.2.1 连续性方程
2.2.2 运动方程
2.3 浅水环流方程的推导
2.3.1 连续方程
2.3.2 运动方程
2.4 水动力数值模拟的计算方法
2.5 潮流数学模型的建立
2.5.1 ADI 差分法
2.5.2 网格划分
2.5.3 方程离散
2.5.4 数学模型的求解——追赶法
2.5.5 模型边界的确定
2.6 水边界的确定
2.7 潮汐过程分析
2.8 本章小结
第三章 渤海水动力数学模型的建立
3.1 地形资料
3.2 嵌套模型
3.3 网格划分
3.4 黄渤海模型边界条件的确定与验证
3.5 黄渤海模型计算结果分析与验证
3.6 渤海模型计算结果分析与验证
3.7 本章总结
第四章 海上溢油数学模型的建立
4.1 溢油的扩展
4.1.1 静止点源连续溢油油膜扩展方程的推导
4.1.2 公式的验证
4.2 油膜的漂移
4.2.1 油膜漂移的影响因素
4.2.2 油膜漂移公式
4.3 海洋溢油运动数学模型
4.4 溢油的归宿
4.4.1 石油的挥发
4.4.2 石油的乳化
4.4.3 石油的挥发、乳化对石油性质的影响
4.5 本章小结
第五章 渤海海上溢油数学模型的建立
5.1 溢油点和溢油强度
5.2 溢油的风场和流场
5.3 溢油模拟结果
5.3.1 风场作用下静止点源瞬时溢油
5.3.2 无风静止点源瞬时溢油
5.3.3 静止点源瞬时溢油有风无风比较
5.3.4 静止点源瞬时溢油模拟结果分析
5.3.5 风场作用下静止点源连续溢油
5.3.6 无风静止点源连续溢油
5.3.7 静止点源瞬时溢油与连续溢油比较
5.3.8 移动点源连续溢油
5.4 溢油预防措施与处理技术
5.5 渤海溢油应急响应系统
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]防控海洋溢油污染迫在眉睫——山东烟台长岛海域油污染事件解析[J]. 闫俊岭,陈明,李剑. 环境保护. 2009(12)
[2]天津港环境风险防范及管理对策研究[J]. 邵超峰,鞠美庭. 海洋环境科学. 2009(02)
[3]海上溢油数学模型的研究与应用[J]. 李大鸣,陈海舟,付庆军. 哈尔滨工程大学学报. 2008(12)
[4]海洋溢油的风化过程研究[J]. 王传远,杜建国,贺世杰. 海洋湖沼通报. 2008(03)
[5]海上溢油事故应急反应系统整体框架的分析研究[J]. 陈平. 中国水运(理论版). 2007(11)
[6]海上油田溢油事故的影响及处理决策的分析[J]. 于挺. 石油化工应用. 2007(04)
[7]海洋溢油模型及其应用研究进展[J]. 杨红,洪波,陈莎. 海洋湖沼通报. 2007(02)
[8]MATHEMATICAL MODELING OF OIL SPILL ON THE SEA AND APPLICATION OF THE MODELING IN DAYA BAY[J]. CHEN Hai-zhou, LI Da-ming, LI Xiao School of Civil Engineering, Tianjin University,Tianjin 300072. Journal of Hydrodynamics. 2007(03)
[9]大连海域溢油应急预报信息系统及其应用[J]. 熊德琪,杜川,赵德祥,杨为群. 交通环保. 2002(03)
[10]中国近海石油污染现状、影响和防治[J]. 陈建秋. 节能与环保. 2002(03)
博士论文
[1]海水—沙滩界面石油污染与净化过程研究[D]. 夏文香.中国海洋大学 2005
[2]海上溢油风化过程的研究及模拟[D]. 严志宇.大连海事大学 2001
硕士论文
[1]锦州港溢油风险评价及应急管理研究[D]. 孙守镇.大连海事大学 2009
[2]风暴潮漫滩数值预报模型的研究及其应用[D]. 徐亚男.天津大学 2008
[3]黄浦江溢油事故的数值模拟研究[D]. 姜卫星.同济大学 2007
[4]海上溢油行为与归宿数值模拟及其对环境的影响研究[D]. 龙绍桥.中国海洋大学 2006
[5]胶州湾及其邻近海域溢油应急预报系统研究[D]. 刘伟峰.中国海洋大学 2006
[6]海上溢油的行为和归宿数学模型基本理论与建立方法的研究[D]. 李冰绯.天津大学 2004
本文编号：3105623
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3105623.html
