海底管線溢油在水體中的輸移擴(kuò)散數(shù)值模擬研究.pdf

1、伴隨海洋石油開采的快速發(fā)展，輸運(yùn)海洋油氣資源的主要方式--海底管線的鋪設(shè)范圍也越來越大，而在海底管線服役的過程中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生各種損傷，隨著海底管線的不斷增多，管線溢油的發(fā)生概率也不斷增加。而發(fā)生在深海海底管線的溢油事故，造成的海洋環(huán)境水體污染要遠(yuǎn)大于發(fā)生在海面的溢油，會(huì)對(duì)海洋生物以及周圍沿海城市產(chǎn)生嚴(yán)重的影響和危害。海底管線發(fā)生溢油后，溢油在上升過程中會(huì)直接影響海水水質(zhì)，危害周圍水體中的海洋生物，對(duì)海水水體的生態(tài)造成破壞。因此，研

2、究海底管線溢油在水體中的輸移擴(kuò)散問題就變得越來越重要。
　　 本文對(duì)研究背景等作了簡(jiǎn)要概述，并綜述了溢油和浮射流的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。研究的具體內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　 1.應(yīng)用Backhaus的三維非線性數(shù)值模型模擬了南海北部海域的三維潮流場(chǎng)，并應(yīng)用三個(gè)測(cè)站的實(shí)測(cè)資料對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證，將計(jì)算得到的三維潮流場(chǎng)作為海底管線溢油模型的背景流場(chǎng)輸入。
　　 2.采用拉格朗日控制體方法，建立了海底管線溢油輸移擴(kuò)散的浮射流模型，

3、并應(yīng)用文獻(xiàn)中給出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在周圍環(huán)境流體的性質(zhì)分別為不分層靜止、不分層流動(dòng)、分層靜止和分層流動(dòng)時(shí)，對(duì)模型模擬的軌跡中心線等結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 3.將海底管線溢油模型應(yīng)用到南海北部的陸豐7-2油田附近海底管線溢油的預(yù)測(cè)中，模擬了溢油在密度不分層和密度分層環(huán)境流體中的三維輸移擴(kuò)散，模擬過程中考慮了幾種不同的溢油情況，主要對(duì)不分層環(huán)境流體中初始溢油角度對(duì)模擬結(jié)果的影響以及不同流場(chǎng)環(huán)境中的溢油擴(kuò)散規(guī)律進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步研究了溢油

4、軌跡的中心線和各水平剖面的輸移擴(kuò)散情況，最后比較了密度分層與否對(duì)溢油輸移擴(kuò)散的影響。
　　 4.海底管線溢油的研究結(jié)果表明：浮射流的各項(xiàng)結(jié)果產(chǎn)生較大區(qū)別的主要影響因素是潮流分布結(jié)構(gòu)的不同，而無論是哪個(gè)時(shí)刻發(fā)生溢油，都是垂直向上溢出時(shí)的水平偏移距離最小，順流水平溢出時(shí)最大，且隨著初始溢油角度的減小，溢油抵達(dá)海面的時(shí)間和半徑均隨之增大。各層的擴(kuò)散面積同樣受到周圍環(huán)境流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和初始溢油角度的綜合影響，而溢油角度的影響程度同時(shí)又受到潮流