海底管線溢油在水體中的輸移擴散數(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)境水體污染要遠大于發(fā)生在海面的溢油，會對海洋生物以及周圍沿海城市產(chǎn)生嚴重的影響和危害。海底管線發(fā)生溢油后，溢油在上升過程中會直接影響海水水質(zhì)，危害周圍水體中的海洋生物，對海水水體的生態(tài)造成破壞。因此，研

2、究海底管線溢油在水體中的輸移擴散問題就變得越來越重要。
　　 本文對研究背景等作了簡要概述，并綜述了溢油和浮射流的國內(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，并應(yīng)用三個測站的實測資料對模型進行了驗證，將計算得到的三維潮流場作為海底管線溢油模型的背景流場輸入。
　　 2.采用拉格朗日控制體方法，建立了海底管線溢油輸移擴散的浮射流模型，

3、并應(yīng)用文獻中給出的實驗數(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、分層靜止和分層流動時，對模型模擬的軌跡中心線等結(jié)果進行了驗證。
　　 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散，模擬過程中考慮了幾種不同的溢油情況，主要對不分層環(huán)境流體中初始溢油角度對模擬結(jié)果的影響以及不同流場環(huán)境中的溢油擴散規(guī)律進行了分析，并進一步研究了溢油

4、軌跡的中心線和各水平剖面的輸移擴散情況，最后比較了密度分層與否對溢油輸移擴散的影響。
　　 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，而無論是哪個時刻發(fā)生溢油，都是垂直向上溢出時的水平偏移距離最小，順流水平溢出時最大，且隨著初始溢油角度的減小，溢油抵達海面的時間和半徑均隨之增大。各層的擴散面積同樣受到周圍環(huán)境流場結(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又受到潮流