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不同环境条件下二甲苯海上泄漏后行为与归宿研究

郝杨  
【摘要】: 随着社会经济的不断发展,民用和工业用化工品的需求也在不断增加,从而化工品码头的建设规模和数量也随之与日俱增。大量化工品原料的进口和出口主要由海上船舶运输来完成,化工品海上运量的增加势必会导致海上化工品泄漏事故的增加。本文选取化工品运输中比重越来越大的苯系物——二甲苯作为研究因子,建立海上溢苯模型,从而预测二甲苯泄漏后的漂移路径及最终归宿。 海上发生溢苯以后,苯膜在海面上一方面受重力、惯性力、表面张力和湍流的作用扩散,同时又在风和潮流作用下发生输移。本文用标识质点近似溢苯的运动,把整个溢苯看成大量小体积的苯粒子微团组成,即将苯膜分为大量的质点,这些质点在多种环境动力条件作用下进行独立的运动,每一质点代表一定的苯量,苯膜的迁移扩展看作质点群的迁移、扩展。因此可以用溢苯微团(标识质点粒子群)的随机扩散和平流来模拟。微团群的随机扩散过程可以用蒙特卡罗方法模拟。也就是说,溢苯在海面上的扩散过程可以看作是一个湍流的弥散过程,而湍流弥散过程的随机性可用蒙特卡罗方法恰当地描述。苯的蒸发等过程采用质点质量损失来表征,苯膜厚度分布通过一定面积内的质点数及其质量计算出。模拟考虑以下过程:在风、流和湍流扩散的作用下,海面苯膜的水平输移和扩展运动;苯在海水表面的挥发。 利用上述的基本原理和方法,在水动力的基础上,建立海上溢苯行为的数学模型。通过实验确定了多种不同环境条件下二甲苯的挥发速率,并以东营港油码头为依托,在对东营港海域的水文地质资料进行较全面的收集和整理的基础上,采用分步杂交法模拟海域流场作为溢苯模式的流场输入,并用6个测站的潮流观测资料和2个测站的潮汐观测资料对东营港海域的水动力模型进行了验证,其预测结果与实测结果符合良好,可以用于溢苯的预测。运用东营港海域的溢苯模型,预测东营港油码头发生连续点源溢苯后苯膜在风和海流的共同作用下漂移的路径、距离、溢苯残留量及苯膜影响的海域范围。并分析了溢苯行为发生后可能对海域生态环境造成的影响。


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