海上溢油行為與歸宿的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著對海洋資源環(huán)境的不斷開發(fā)利用，海洋溢油事故的頻繁發(fā)生嚴重破壞了海洋生態(tài)環(huán)境，影響資源、環(huán)境、社會的可持續(xù)發(fā)展，因此對于海洋溢油事故的預(yù)測和防治顯得尤為重要。建立海洋溢油數(shù)值模型，模擬預(yù)測在事故發(fā)生后溢油的影響過程等，對于制定突發(fā)性溢油事故處理應(yīng)急預(yù)案和海洋環(huán)境風險評價等具有重要意義。本文在前人理論基礎(chǔ)上，基于水動力模型和風場模型，建立二維海上溢油行為與歸宿的數(shù)學模型，主要研究內(nèi)容如下:
　　1、概述溢油拓展和風化的基本理論，分

2、析各理論的適用范圍等。對于油膜拓展規(guī)律的研究，可以確定溢油初期油膜形狀、大小等重要要素，而風化過程則決定了溢油最終的歸宿，油膜拓展規(guī)律和風化過程的研究是溢油模擬的基礎(chǔ)。
　　2、在現(xiàn)有理論的基礎(chǔ)上，建立模擬溢油行為與歸宿的數(shù)學模型，包括油膜的拓展、遷移、擴散等動力過程，也包含蒸發(fā)和乳化等風化過程以及風化對油膜性質(zhì)的影響。溢油預(yù)測模型分為兩階段:在溢油前期用橢圓拓展理論來模擬油膜形狀和大小;隨后再用“油粒子”模型來模擬油膜的拓延。在

3、用油粒子模擬油膜擴散時，將粒子的隨機走動類似于分子的布朗隨機運動，介紹了傳統(tǒng)布朗運動和分數(shù)布朗運動的理論及其區(qū)別，本文也將分數(shù)布朗運動模型應(yīng)用到油膜擴散模擬中，用于描述海上non-fickian紊動擴散現(xiàn)象，并體現(xiàn)了粒子湍動擴散的記憶性與連續(xù)性。在溢油風化過程的模擬中，主要考慮了溢油短期內(nèi)作用明顯的蒸發(fā)和乳化過程。在模擬蒸發(fā)過程中，通過類似于蒙特卡羅隨機模擬的方法來表示溢油蒸發(fā)造成的溢油量的損失，將油粒子動力模型和風化模型聯(lián)系起來。