【摘要】： 隨著海洋石油工業(yè)和海上石油運(yùn)輸業(yè)的蓬勃發(fā)展,海上溢油事故也頻頻發(fā)生,造成的石油污染日趨嚴(yán)重,嚴(yán)重破壞了海域環(huán)境、海洋生態(tài)和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)。如何在溢油發(fā)生后迅速準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)出溢油的行為動(dòng)態(tài)、使其得到及時(shí)的控制和清除,成為了當(dāng)前科學(xué)工作者的研究熱點(diǎn)。 本文結(jié)合青島市近岸海域海洋環(huán)境保護(hù)規(guī)劃課題,對(duì)膠州灣及其鄰近海域溢油應(yīng)急預(yù)報(bào)系統(tǒng)的建立進(jìn)行了初步研究,建立了膠州灣及其鄰近海域的潮流預(yù)報(bào)模型和溢油模型。迅速準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出溢油發(fā)生時(shí)的潮流情況是溢油環(huán)境預(yù)測(cè)的根本保證,因此文中根據(jù)靈山島、嶗山頭和朝連島三處M2、S2,、O1和K1四個(gè)主要分潮的調(diào)和常數(shù)資料,采用調(diào)和的方法進(jìn)行單點(diǎn)的潮流預(yù)報(bào),進(jìn)而建立了膠州灣及鄰近海域的預(yù)報(bào)潮流場(chǎng);該方法的潮流預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)際情況吻合良好,且因避開了數(shù)值計(jì)算過程而大大減少了流場(chǎng)實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)的機(jī)時(shí),符合溢油應(yīng)急預(yù)報(bào)系統(tǒng)所要求的準(zhǔn)確與快速。為合理地預(yù)測(cè)模擬溢油的行為動(dòng)態(tài),本文在“油粒子”模式的基礎(chǔ)上提出了溢油運(yùn)動(dòng)的分階段模擬法,即將溢油運(yùn)動(dòng)過程分為自身擴(kuò)展和湍流擴(kuò)散兩個(gè)階段,分別用不同的數(shù)值方法進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)。該方法充分考慮了油膜的自身擴(kuò)展過程,彌補(bǔ)了“油粒子”模式在溢油初始階段的不足。在此基礎(chǔ)上,初步建立了膠州灣及其鄰近海域溢油應(yīng)急預(yù)報(bào)系統(tǒng);在預(yù)報(bào)出溢油發(fā)生時(shí)的潮流場(chǎng)的基礎(chǔ)上,對(duì)海上溢油的行為動(dòng)態(tài)進(jìn)行了模擬預(yù)測(cè),展示了溢油應(yīng)急預(yù)報(bào)系統(tǒng)的功能。 理論分析和模擬結(jié)果表明本文建立的模型的計(jì)算結(jié)果是可靠的,對(duì)溢油預(yù)報(bào)模式的發(fā)展和膠州灣及其鄰近海域的溢油應(yīng)急計(jì)劃的制定具有理論價(jià)值和實(shí)際意義。
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：X55
【圖文】：

圖 1.2.1 溢油在水環(huán)境中各變化過程的時(shí)間跨度及地位[7]海上溢油的運(yùn)動(dòng)及變化受其物理、化學(xué)和生物等過程的影響，而這些過程又與石油質(zhì)、海洋水動(dòng)力環(huán)境及海洋氣象環(huán)境等密切相關(guān)。這些過程包括：水平對(duì)流、湍流擴(kuò)散面擴(kuò)展、蒸發(fā)、溶解、乳化、沉降以及浮油和海岸線的相互作用等。這些過程在整個(gè)運(yùn)動(dòng)中的發(fā)生時(shí)間及重要性[1]由圖 1.2.1 可知。.2.1 動(dòng)力學(xué)過程1.擴(kuò)展溢油進(jìn)入水體后，由于油膜很厚，會(huì)迅速向四周擴(kuò)展。對(duì)實(shí)際溢油事件的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)溢油的最初數(shù)十小時(shí)里，擴(kuò)展過程占支配地位。這種支配地位顯然隨時(shí)間而逐漸變?nèi)踹^程的長短與油自身性質(zhì)密切相關(guān)，同時(shí)溢油量越大持續(xù)時(shí)間也越長。Fay(1969)首先研究了油膜在平靜海面上的擴(kuò)展過程，認(rèn)為擴(kuò)展作用主要受慣性力、、粘性力和表面張力控制，它們兩兩平衡，形成擴(kuò)展過程的三個(gè)階段[8]。Fay 理論僅

wav = v+αD v0心漂移速度，wv 為海面流速，av 為海面 10 米處風(fēng)速角（θ ）的一轉(zhuǎn)換矩陣： =θθθθsincoscossinD θ =0；當(dāng) 0v 25m/s0≤≤時(shí)，040 8voθ = 。后，油膜的質(zhì)心漂移到了新的位置S，即XXutVtw= + +α sinθ 0YYutVtw= + +α cosθ 0t時(shí)刻的預(yù)報(bào)潮流流速；θ 為t時(shí)刻的風(fēng)向（向北為 0°

圖 4.1.1 膠州灣敏感資源分布圖1.2 膠州灣及其鄰近海域溢油事故風(fēng)險(xiǎn)分析自 1990 年以來的十幾年來，膠州灣內(nèi)再未發(fā)生類似較大的溢油事故，其主要原因?yàn)槟陙韲鴥?nèi)外采用了高科技助航、導(dǎo)航與實(shí)施海上交通自動(dòng)管制系統(tǒng)等措施，使事故發(fā)生率的明顯下降。但隨著青島港口經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，碼頭、泊位數(shù)量不斷增加，進(jìn)出青島口的船舶數(shù)量和各種油類數(shù)量都在不斷增加，加之青島地區(qū)固有的船舶通航環(huán)境和地、氣象因素都決定了青島地區(qū)存在很大的船舶事故風(fēng)險(xiǎn)[46]。影響青島海上溢油污染的因主要包括以下幾個(gè)方面：1.船舶通航環(huán)境不容樂觀盡管青島港是聞名世界的港口，但其船舶通航環(huán)境卻不容樂觀，首先，團(tuán)島口門水道窄，最窄處只有 1 海里，在高密度船舶流量下很容易發(fā)生碰撞；如 2003 年底發(fā)生的“天”輪和“摩奇”輪碰撞，若不是救助及時(shí)，將發(fā)生 1000 余噸油料和油污水泄露的嚴(yán)重

【引證文獻(xiàn)】

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1 代君;王當(dāng)利;王祥;;內(nèi)河油污染防治技術(shù)分析[J];船海工程;2008年04期

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1 劉偉峰;海洋溢油污染生態(tài)損害評(píng)估研究[D];中國海洋大學(xué);2010年

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1 桑恒春;海港建設(shè)規(guī)劃的海洋物理環(huán)境累積影響評(píng)價(jià)實(shí)例研究[D];中國海洋大學(xué);2010年

2 王吉靚;海上溢油風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及應(yīng)急響應(yīng)設(shè)備的優(yōu)化配置[D];大連海事大學(xué);2011年

3 浦祥;大沽河流域非點(diǎn)源氮輸出及其對(duì)膠州灣水質(zhì)影響的數(shù)值研究[D];中國海洋大學(xué);2011年

4 吳丹;渤海海洋溢油數(shù)學(xué)模型基本理論及應(yīng)用研究[D];天津大學(xué);2010年

5 李蕾;湘江航運(yùn)安全事故應(yīng)急預(yù)案研究[D];武漢理工大學(xué);2007年

6 劉棟;船舶監(jiān)控與溢油模擬信息系統(tǒng)的研制[D];武漢理工大學(xué);2010年

7 蔡忠清;海上船舶溢油粒子化及適應(yīng)性數(shù)值模擬研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2744652