海上溢油的行为和归宿数学模型基本理论与建立方法的研究

【摘要】：本文简要介绍了石油的特性，对海上溢油数学模型的基 本理论及其发展现状做了个详细的综述，系统地推导了污染 物分子扩散、紊动扩散和一、二维剪切流的离散方程。利用 这些基本控制方程建立了海上溢油数学模型。 海上溢油模型以二维移流扩散方程为基本控制方程，采 用蒙特卡罗方法建立溢油的扩散漂移轨迹，即先用欧拉－拉 格朗日追踪质点法求得油膜的漂移扩散，在此基础上增加油 膜扩散的随机数。并用水槽实验验证了油膜的扩散漂移。导 出了油膜厚度的表达式，从而建立了油膜的虚拟椭圆的长轴 和短轴随时间变化的理论公式和图线。本模型系统的考虑了 石油的风化和归宿问题，将挥发、乳化和卷吸概念引入到模 型计算中，建立了全新的海上溢油归宿数学模型，具有创新 性。 利用上述的基本原理和方法，在对大亚湾的水文地质资 料进行较全面的收集和整理的基础上，建立了大亚湾水动力 和海域溢油行为和归宿数学模型，并用 10 个测站资料对大 亚湾水动力模型进行了验证，用染料示踪的实测资料对大亚 湾海上溢油数学模型进行调试验证。结果表明，模型的基本 理论是正确的，建立方法是可靠的。模型已被中海壳牌公司 所验收，这对于今后在大亚湾地区建立大型厂区的情况下的 水环境的保护起到重要的作用。