河流突发性溢油事故数值模拟研究

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关于输油管道泄漏河流污染影响评价模型及应用研究

关于输油管道泄漏河流污染影响评价模型及应用研究摘要：石油作为经济建设不可或缺的资源之一，近年来输油管道泄露事故时有发生，不但造成极大的资源浪费，还对河流环境造成严重污染。

对此，本文先创建了溢油河流污染影响评价模型，阐述基本原理与模型算法，并探究该模型的建模依据、改进Fay模型构建、评价软件以及数据分析，将其应用到实际河流水体现场内，证明该模型与软件的可行性。

关键词：输油管道；河流污染；评价模型引言：在经济飞速发展下，对石油资源的需求量不断增加，为使各地石油需求得到满足，石油运输方式与规模不断增加。

根据大量实践可知，在众多石油运输方式中，管道运输的安全性最强，但若发生石油泄漏事故对水体造成的污染也十分巨大，将产生不可挽回的后果。

对此，可创建河流环境影响评价模型，针对蒸发量、溢油运动、岸边吸附量等进行定量预测，并吸取国外成功经验进行模型改进，为输油管道环保防控提供强有力的技术支持。

1油管泄露河流污染影响评价模型创建1.1基本原理一般情况下，欧拉-拉格朗日体系可分为两项内容，即欧拉理论、拉格朗日理论。

其中，前者计算中的网格在空间内不发生改变，可用于模拟动力学流场；后者计算中的网格与研究对象具有直接关联，当研究对象移动时，网格也会随之变化，并固定在质心位置。

对此，多采用拉格朗日法对油气泄漏后的运动轨迹进行研究。

该项工作的重点在于流场模型创建的合理性，通过二者结合的方式，对溢油运动轨迹进行探究，此种方式在业界内得到广泛应用。

本文利用拉格朗日法创建模型，将不同时刻溢油轨迹中心线看成独立单元，其在河水中的运动状态便是溢油的运动轨迹，浓度变化便可溢油运动中浓度值发生的改变。

在上述变化中，对单元体物化反应综合应用。

此外，该模型还将卷吸现象引入其中，探究该现象对溢油运动的影响，重点分析溢油与四周河水间的剪切力、水平对流等产生的影响[1]。

1.2模型算法1.2.1质量守恒方程创建在该方程中，将控制单元体半径用b表示，厚度用h表示，步长用△t表示，守恒方程可表示为：式中，△m代表的是溢油质量变化；Pa代表的是河水密度；代表的是溢油进入河流后的损失量；△md代表的是因紊流扩散造成的溢油损失量。

穿越河流输油管道泄漏扩散数值模拟

穿越河流输油管道泄漏扩散数值模拟姚威【摘要】With the rapid development of the oil industry, cross-river oil pipeline has become one of the most important transportation ways. Leakage of oil conveying pipeline not only causes huge economic loss,but also brings serious environmental pollution,even poses potential threat to life . In this paper,a two-dimensional diffusion physical model of the leakage was established, and numerical simulation of the leak process was carried out. The results indicate that the process of the leakage can be divided into initial stage, middle stage and late stage. The effect of the water speed on the three stage of the leakage is different. The effect of the water speed on the initial stage is small;The effect of the water speed on the middle stage is larger. At the late stage, leakage oil will spread to the surface of water ,the faster the water speed ,the larger the oil leakage effect;When the water speed is enough large, the oil spill phenomenon will appear, which makes the leakage not easy to be found. The simulation results can well agree with correlated theories, and can provide some theoretical guides for engineering application.% 随着石油工业的迅猛发展，穿越河流输油管道已成为输送油品的重要途径之一。

长江三峡库区突发性溢油事故环境风险及对策研究

第3卷第2期工程研究——跨学科视野中的工程3 (2): 149-1562011年6月JOURNAL OF ENGINEERING STUDIESJ un., 2011收稿日期：2011-04-05; 修回日期：2011-04-19基金项目：交通运输部水运科学研究院青年科研创新经费项目“Delft3D 和Oilmap 在内河溢油模拟中的联合应用研究”。

作者简介：陈荣昌(1978–)，男，浙江湖州人，助理研究员，从事溢油应急和环境风险研究。

E-mail: chenrongchang@DOI: 10.3724/SP.J.1224.2011.00149长江三峡库区突发性溢油事故环境风险及对策研究陈荣昌(交通运输部水运科学研究院环境保护与节能技术研究中心，北京 100088)摘要：本研究从溢油敏感资源、油品种类、装卸码头、油品吞吐量及其变化趋势、船舶流量与船舶类型、三峡工程蓄水等影响因素出发，分析了长江三峡库区突发性溢油事故环境风险。

采用计算机数值模拟的方法，本研究对三峡库区长寿段溢油事故情景进行了模拟预测，分析了不采取围控措施和采取围控措施的不同效果。

结合突发性溢油事故环境风险分析和事故情景预测，本研究从法律法规和标准规范、溢油应急设备的配备、船舶交通安全管理、溢油应急反应体系等方面提出了应急对策措施。

关键词：长江；三峡；溢油；环境风险；对策中图分类号: X507 文献标识码: A 文章编号: 1674-4969(2011)02-0149-08自1967年“托里坎荣”(Torrey Canyon)号油轮发生溢油事故以来[1]，在世界范围内，几乎每年都要发生一次泄漏量在万吨以上的油轮溢油事故[2]，而因油轮溢油事故进入水域的石油每年约为39万t [3]，其中最严重的一次船舶事故的溢油量达26.7万t 。

事故溢油严重污染了相关海域环境，溢油污染的防治已经成为海洋环境保护的重要课题。

应当指出的是，虽然海洋航运过程中的溢油污染问题理应得到重视，但内河航运中的溢油污染问题也不应被忽略。

河道溢油污染事故二维数值模型研究

河道溢油污染事故二维数值模型研究
赵琰鑫，永桂，万顺，美琴王张鞠
（汉大学资源与环境科学学院，北武汉４０７）武湖３０９
摘要：了研究内河船舶事故溢油的运动规律，二维水动力、场模型基础上，别采用油粒子模型理论，为在风分建
和漂移运动的影响规律，拟结果可为河道突发性溢油污染事故预报和应急处理提供技术支持。模
关键词：油；运移规律；值模型；长江武汉段溢数
文献标志码：Ａ中图法分类号：５Ｘ２
制定、油清除手段的选择及损害评估提供依据溢
。
目前，国内外在海洋、口区域的溢油数值模拟研究较河多。，针对狭长型内陆河道溢油数值模拟方面的但
研究较少。。。
溢油在水中的行为和归宿受溢油的位置、溢油量、油品自身理化性质以及风、流等动力因素的综合影水响，发生复杂的物理扩展、会漂移运动以及挥发、解
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陆河道突发性溢油污染事故预报和应急处理提供技术
收稿日期：０１２２—０４—２３
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（２）

河流溢油风险事故影响预测分析

河流溢油风险事故影响预测分析泄漏在江河中的废矿物油在水中主要以水面漂浮为主，项目航线经过长江李港饮用水水源保护区、长江(通州区)重要湿地、长江长青沙饮用水水源保护区、焦港河(如皋市)清水通道维护区、新通扬运河(海安)饮用水水源保护区以及海安县里下河重要湿地，项目分析最不利情况为船舶在饮用水水源保护区发生泄漏，船舶存储的废矿物油200吨均扩散到水中。

项目一旦发生船舶相撞导致漏油现象，船方会立即启动应急程序，对燃料油进行围堵、蘸、吸，并通知相关部门应急救援，但仍有一部分油会泄漏。

综合以上船舶溢油事故统计分析，结合本工程的实际情况，考虑出现重大溢油事故，本次评价溢油源强取为200吨。

泄漏的石油类首先用接油盆、吸油垫、草垫沙子、捞油兜等收油物品阻止或减少溢料下江，然后再经二道围油栏拦截回收。

经上述处理后，泄漏入长江的石油类最少有50%可被回收，剩余的50%将随水流向下游扩散，即流入长江的量为100吨。

1预测断面以航线经过长江李港饮用水水源保护区为例，分析船舶在饮用水水源保护区发生泄漏时废矿物油的扩散面积及范围。

2预测条件泄漏在江河中的废矿物油在水中主要以水面漂浮为主，最不利工况出现在丰水期（夏季）。

从对环境最不利角度考虑，对长江李港饮用水水源保护区分别以丰水期涨潮风向为东南偏东（ESE）和丰水期落潮风向为西风（W）作为预测时段，涨落潮最大平均流速分别取为3.1m/s和10m/s。

3预测模式考虑污染最大风险，预测不考虑污染物的降解。

预测采用不溶性化学物料的溢油扩散、漂流模型。

（1）溢油扩散模型根据《建设项目环境风险评价技术导则》（HJ/T169-2004），对突发事故溢油的油膜计算采用P,C,Blokker公式。

假设油膜在无风条件下呈圆形扩展，则式中：Dt——t 时刻后油膜的直径，m ； D0——油膜初始时刻的直径，m ； γw 、γo——水和油品的比重，kg/m 3； V0——计算的溢油量，m 3； K——常数； t——时间，min 。

河流溢油模拟及规律研究

的漂移扩散过程主要通过粒子的随机运动来表
示，而危险化学品风化过程可通过粒子的热量变
化和质量损失进行描述。［９１０］
２溢油风险与情景设计
东北地区跨越Ｓ河管道的长度为２００ｍ，Ｓ河有３个水期，枯水期、平水期和汛期，流量分别为４０，１５０，２３０ｍ３／ｓ，如图１所示。
模拟研究，可分析溢油运动轨迹、油膜厚度、扫过
面积以及危险化学品物理化学性质的改变情况
等。溢油模块是将油膜概化为大量粒子的集合，
每个粒子均有一定体积的危险化学品量。［６８］油膜
＊基金项目：中国石油安全环保重大科技项目《ＨＳＥ风险、绩效评估与合规性评价研究》（２０１６Ｄ４６０５０１）。栾国华，２０１２毕业于中国石油大学（北京）油气田开发专业，博士，现在中国石油集团安全环保技术研究院有限公司从事安全环保技术研究工作。通信地址：北京市昌平区沙河镇西沙屯桥西中国石油创新基地Ａ座，１０２２０６。Ｅｍａｉｌ：ｌｕａｎｇｕｏｈｕａ＠ｃｎｐｃ．ｃｏｍ．ｃｎ。
通过构建水动力模型，可对各种作用力而产生的水流、
水位等水体多种变化进行模拟分析，详见公式（１）、（２）、（３）。１）连续性方程
ξ狋＋狆狓
＋狔狆
＝
犺狋
（１）
式中，犺为水深；ζ 为水位；狋为时间；狆为犡方向上的
流量通量。
２）犡方向动量方程

内河船舶溢油扩散的建模与仿真

内河船舶溢油扩散的建模与仿真高龙骧;陆鑫;崔丹【摘要】Oil spilling is one of major factors currently threatening the environment.Most of existing works on oil spilling modelling and simulation focus on marine and estuarial cases.However the simulation of inland rivers oil spilling is more important and complicated.Based on existing model, in this paper we build a model for oil spilling and diffusion in inland rivers in light of the specific situation of inland river oil spilling, we use different means to find the solution of this numerical model, and implement an efficient simulation software system.This system can provide efficient situation prediction and decision-making support for emergency response to the inland river oil spilling incidents.%油泄漏已成为目前威胁环境的一大因素。

目前国内外多数的溢油建模与仿真都是针对海洋及入海口，然而内河溢油的模拟更为重要和复杂。

在已有模型的基础上，针对内河溢油的特殊情况建立内河溢油扩散模型，采用不同方式对该数值模型进行求解，并实现高效的仿真软件系统，可为内河溢油事故发生后的应急处理提供有效态势预测和决策支持。

水下溢油数值模拟研究

水下溢油数值模拟研究
陈海波;安伟;杨勇;尤云祥;雷方辉;赵宇鹏;李建伟
【期刊名称】《海洋工程》
【年(卷),期】2015(33)2
【摘要】基于Lagrange积分法和Lagrange粒子追踪法建立了一个水下溢油数值模型。

该溢油模型由两个子模型组成:羽流动力模型和对流扩散模型,其中羽流动力模型用以模拟溢油的喷发阶段和浮力羽流阶段;对流扩散模型用以模拟溢油的对流扩散阶段。

通过数值实验,结合实验室水槽实验和水下溢油现场实验的观测资料进行模型验证。

实验结果表明,模拟结果与观测资料一致性较好,从而验证了本文溢油模型的合理性和准确性;羽流动力模型为对流扩散模型提供源,海流、海水的垂向密度结构和油滴的直径分布是影响溢油在对流扩散阶段运动和分布的主要因素。

【总页数】11页(P66-76)
【关键词】水下溢油;数值模拟;三阶段框架;模型验证
【作者】陈海波;安伟;杨勇;尤云祥;雷方辉;赵宇鹏;李建伟
【作者单位】上海交通大学海洋工程国家重点实验室;中海石油环保服务(天津)有限公司;中海油研究总院
【正文语种】中文
【中图分类】X55
【相关文献】
1.福宁湾海域溢油扩散影响的数值模拟研究 [J], 张海文;赵懿珺;纪平;
2.福宁湾海域溢油扩散影响的数值模拟研究 [J], 张海文;赵懿珺;纪平
3.静水和动水环境中水下溢油浮射流初步实验及数值模拟 [J], 廖国祥;李艳妮
4.新川沙江溢油扩散影响数值模拟研究 [J], 陆祥炜;张鑫;徐磊
5.长江口南支太仓段溢油事故数值模拟研究与应用 [J], 谢飞;闫怀宇;王向华
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乳化、发等物理化学过程．从图１中可以看蒸出，油事故造成的大量石油泄漏进入水体后，溢其
一
方面随表面水流的 “ 带 ” 一起流动，一方携而另
Ａｂｓｒｃ：ｌｕａｉｎｏｉｓｉｌｐｏｅｓｓｕｓｓ “ｏｌｐｒｉｌｔａｔＣａｃｌｔｏｆ０ｌｐｌｒｃｓｅｅｉａｔｃｅ”ｍｏｅ．ｎｗｈｃｎｘｎ — ｄ１ｉｉｈＹｏｇｉｇ
ＨａｉＳｎｈａＲｖｒａｏｓｅｅｓｈｅｅｒｈｏｊｃ．Ｔｅｃｌｌｔｓｌｒｐｓｒｎｏｇｕｉｓｎｉｒｄａｅｒｓａｃｂｅｔｈａｃａｅｒｕｔａｅｏｔｂｅｗｃｄｔｕｄｅｓ
ｔｅｓｔａｉｎｏｈｖｒＯｉｌｅｐｓｄｔｈｈｒｆｅ５ｏｒ，ｈｅｃｎｅｔａｉｎｏｈｉｕｔｆｔｅｆｅ．ｏｉｌｆｍｘｏｅｏｔｅｓｏｅａｔｒ０．ｈｕｉｔｏｃｎｒｔｏｆ
ｗｈｉｈｉｃｅｓｌｎｈｈｒｌｎｆＳｎｈｖｒｗｉｉｏｎｇｏｃｎｒａｅａｏｇｔｅｓｏｅｉｅｏｏｇｕａｆｅｔｔｍｅｇｉｎ．Ｔｈｄｌｃｕｄｅ－ｉｈｅｍｏｅｏｌｆｆｅｉｅｙｓｐｏｔｔｄａｃｄｗａｎｎｙｔｍｎｅｉｉｎｍａａｅｎｙｔｍｆｏｌｓｉｌｉｅｔｌｕｐｒｏａｖｎｅｒｉｇｓｓｅａｄｄｃｓｏｎｇｍｅｔｓｓｅｏｉｐｌｎｖ
Ｑｅ－ｉＣｎ，Ｉｕ－ｉｉｉｈ，ＡＯＭｅｇＬＵＹｎｚＰｓｈ
（ｃｏｌｆｎｉａ＆ＥｖｏｍｎｎｉｅｒｇＨｒｉＩｓｔｔｏｅｈｏｇ，ａｂ５００ＣｉａＳｈｏｏＭｕｉｐｌｃｎｉｎｅｔＥｇｅｎ，ａｎｎｔｅｆｃｎｌｙＨｒｉ１１９，ｈｎ）ｒｌａｎｉｂｉＴｕｏｎ３
ｔｅｔｄｂｃｌｔｒａｅｙＴｅｐｏ．ＴｈｓｍｏｅａｆｅｔｖｌｉａｅｉｓｉｎＳｎｈａＲｉｅ．Ｔｅｉｄｌｈｓｅｆｃｉｅｙｓｍｕｌｔｄｏｌｐｌｉｏｇｕｖｒｈｅｒ．ｌｓｈｓｓｏｄ：ｔｅｓａｅｏｉｆｌｗａｂｂｎｌ．Ｃｅｔｒａｈｐｅｏｉｆｌｃｎｇｓｗｉｈｕｈｗｅｈｈｐｆｏｌｉｍｓｒｏｉｉｋｅｎｅｎｄｓａｆｏｌｉｍｈａｅｔ
第２卷第６７期
２１年１０１２月
哈尔滨商业大学学报（自然科学版）
ＪｕｎｌｆｒｉｎｖｒｉｆＣｍｍｅｃＮｔｒｌｃｅｃｓＥｉｏ）ｏｒａｏｂｎＵｉｅｓｙｏｏＨａｔｒｅ（ａｕａｉｅｄｔｎＳｎｉ
Ｖ１７。ｏ２Ｎ．．６
Ｄｃ２１ｅ．０１
河流突发性溢油事故数值模拟研究
祁佩时，猛，云芝曹刘
（尔滨工业大学市政环境工程学院，尔滨１０９哈哈５００）
摘
要：以永兴村至哈尔滨为研究河段，溢油计算过程引用“ 油粒子 ” 型，模计算结果采用Ｔｃｌｔｅｐｏ软
件进行后处理．型有效地仿真了研究河段溢油事故发生后油膜运移规律．模计算结果表明，故发生事
后，膜呈带状，长度和中心位置随河道形势变化发展．０ｍｉ油膜扩展到岸边，且油的质量浓油其３ｎ后并
度沿河段岸线随时间延续逐渐累积污染．该模型的研制对建立内河突发性溢油事故预警与决策支持
ＳｎｈａＲｉｅ．ｏｇｕｖｒ
Ｋｅｒｓｉｓｉｄｉｎｉｕｉｎ；ｔｅｔａｄｌｙｗｏｄ：０ｌｐｌｌ；ｒｔａｄｄｆｓｆｆｏｍａｈｍａｉｌｍｏｅｃ
随着石油运输业的不断发展，突发性溢油事故逐渐成为目前水体污染的主要形式之一ｌ，别１特］在一些港湾、海、道区域，油事故频繁发生，沿河溢污染的严重｝生更显得突出．了有效地预防控制溢为油污染，用水质模型软件来研究溢油事故发生后利
系统具有重要意义．关键词：油；移扩散；值模型溢漂数
中图分类号：２Ｘ５２
文献标识码：Ａ
文章编号：６２—０４（０１００９０１７９６２１）６— ７６— ４

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