海底管线溢油在水体中的输移扩散数值模拟研究
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溢汕抵达海Ｉｌｊ的叫怕Ｊ和半径均随之增大。各层的打散面积同样受到周围耳境流场
海底管线☆∞ｄｍ体中的辅诂女微ｍ值模拟ｑｆＲ
结构和初始溢油角度的综合影Ｉ响，而溢油角度的影响释度同时义受到潮流场分布 的制约。而在密度分层环境流体中，浮射流到达一定深度后，随流向Ｆ游扩散， 小会在较短时问内抵达海表面，因此在ｇＥ离溢油口较远的地点即使海面没有出现
ｔｏ ｃａｎ ｏｎ
ｍａｒｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ
ｐｒｏｖｉｄｅ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ
ｅｖｅｎ
ｓｕｒｆａｃｅ ｉｎ
ａ
ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｓｈｏｒｔ
ｉｆｔｈｅｒｅ ｉｓ
ｎｏ
ｏ“ｏｂｓｅｎ，ｅｄ ｉｎ ｔｈｅ
ｓｕｒｆａｃｅ衙ｆｒｏｍ ｔｈｅ
ｓｅａ
ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ｌｏｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆｏｉｌ ｍａｙ ｓｔｉｌｌ ｅｘｉｓｔ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｅｐ
Ｂｙ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆｔｈｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ａｎｄ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆｔｈｅ ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ．ａ ｃｌｅａｒｅｒ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ａｆｆｅｃｔ ｅｘｔｅｎｔ ｏｆ ｓｐｉｌｌ ｏｉｌ ａｎｄ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｌｌｔ ｗｉｌｌ ｂｅ ｓｈｏｗｅｄ，ｖ，ｈｉｅｈ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ｈａｒｍ
Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｏ ｓｔｕｄｙｔｈｅｔｒａｎｓｐｏｒｔ ａｎｄ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｏｆ ｓｕｂｍａｒｉｎｅｐｉｐｅｌｉｎｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ｂｅｃｏｍｅｓ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ａｎｄ ｕｒｇｅｎｔ Ａ ｂｒｉｅｆｏｖｅｎ，ｉｅｗ ｏｆｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｉｓ ｍａｄｅ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ａｎｄ ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｊｃｔ ｈｏｍｅ ｍａｄ ａｂｒｏａｄ ｉｓ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅ
ｔｈｅ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ ｉｎｐｕｔ ｏｆ
ｔｈｅ ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ｍｏｄｅｌ
２ ｏｌＩ Ａ ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ｍｏｄｅｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ａｎｄ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｏｆ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ ｎｄ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｉｓ
ａ
ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ
ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ ｄａｍａｇｅ
ｗｈｅｎ ｔｈｅｙ
ａｒｅ
Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ，ｔｈｅ ｗ］ｌａｔ
ｓ
ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ｗｉｌｌ ｉｎｃｒｅａｓｅ
ｃａｕｓｅ
ｍｏｒｅ，ｔｈｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌｅｄ ｉｎ ｄｅｅｐ
ｂｕｏｙａｎｔｊｅｔ
ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄａｔａ ｇｉ、ａｎ ｉｎ ｔｈｅ ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ ｆｏｒ ｆｏｕｒ ｄｉｆｌ－ｅｒｅｎｔ ａｍｂｉｅｎｔ
ｓｔａｔｕｓ
ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ
ｕｎｓｔｒａｔｉｆｉｅｄ
ｓｔａｇｎａｎｔ
ａｍｂｉｅｎｔ，ｓｔｒａｔｉｆｉｅｄ
ｓｔａｇｎａｎｔ
ｔｈｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ｉｎ
ｄｅｎｓｉｔｙ
ｓｔｒａｔｉｆｉｅｄ ａｍｂｉｅｎｔ，ｔｈｅ ｂｕｏｙａｎｔ
ｊｅｔ
ｔｅｒｍｉｎａｌ ｌｅｖｅｌ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｉｆｆｕｓｅ ｗｉｔｈ
ｓｅａ
ｔｈｅ ａｎｔｈｉｅｎｔ ｆｌｏｗ ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ ｗｉｔｈｏｕｔ ａｒｒｉｖｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆｔｉｍｅ Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ
ｏｃｃｔｔｒｓ
ｉｎ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｖｅｒｆｌｏｗ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｍａｘｉｌｒｍｍ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｉｎ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ
ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｔｈｅ ｔｉｍｅ
Ｗｈａｔ’ｓ
ｌ／ｌｏｒｅ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ａｎｇｌｅ．
ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆｔｈｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ
４
ａｌｅ
ｂｅ ｍｏｄｅｌｅｄ ｉｎ ｓｔｒａｔｉｆｉｅｄ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｍｂｉｅｎｔ
Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ：Ｔｈｅ ｍａｉｎ
ｆａｃｔｏｒ ｉｍｐａｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｔｈｅ ａｍｂｉｅｎｔ ｆｌｏｗ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ａｎｄ ｒｃｇａｒｄｌｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ｔｉｍｅ ｔｈｅ ｍｉｎｉｍｕｍ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ０ｆ［：ｓｅｔ ｉｎ ｈｏｒｉｚｏｎ
Ａｃｃｏｍｐａｎｉｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｘ ｒｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｏｉｌ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ，ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ ｇａｓ
ａｒｅ
ｕｓｅｄｍｏｒｔｌ｜ｗｉｄｅｌｙ ａｓｔｈｅｍａｉｎｉｎｅａｎｓ ｏｆｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇｔｈｅ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｏｉｌ ａｎｄ Ａｎｄ ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ ｗｉｌｌ ｉｎｅｖｉｔａｂｌｙ ａｐｐｅａｒ ｉｎ ｓｅｒｖｉｃｅ
越重要。
本文刘研究背景等作了简要概述，井综述了溢油利浮射流的国内外研究现状 研究的具体内容和结论如下： ｌ应用Ｂａｃｋｈａｕｓ的三维非线性数值模型模拟了南海北部海域的三维潮流场 并应用三个测站的实测资料对模型进行了验证，将计算得到的＝维潮流场作为海
底管线溢油模型的背景流场输入。
２采用拉格朗Ｒ控制体方法，建立了海底管线溢油输移扩散的浮射流模型． 并应用文献中给ｉ』ｊ的实验数据，在周围环境流体的性质分别为不分层静止、不分 层流动、分层静止和分层流动时，对模型模拟的轨迹巾心线等结采进行了验证。 ３将海底管线溢汕模型应用到南海北部的陆牛７—２油ＩＨ附近海底管线溢油 的预测【ｊｉ，模拟了溢油在密度不分层和密度分层环境流体－１・的三维输移扩散，模 拟过程中考虑了几种不同的溢油情况，主要对不分层环境流体中初始溢油角度对 模拟结果的影响以及不同流场环境中的溢油扩散规律进行了分析，并进一步研究
ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｉｓ
ｆｉｅｌｄ ｏｆｔｈｅ ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｓｅａ Ａｎｄ ｄａｔａ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｓｔａｔｉｏｎｓ
ａｓ
ｖａｌｉｄａｔｅｄ
ｂｙ ｔｈｅ
ｍｅａｓｕｒｅｄ
Ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ
ｔｈｒｅｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｔｉｄａｌ ｃｕｒｒｅｎｔ ｆｉｅｌｄ ｉｓ ｕｓｉｎｇ
ｉｎ ｔｂｅ ｎｏｎｈｅｒｎ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｆａａ Ｓｅａ
Ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ａｎｄ
ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｏｆ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ｉｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｕｎｓｔｒａｔｉｆｉｅｄ ａｎｄ ｓｔｒａｔｉｆｉｅｄ ａｍｂｉｅｎｔ
ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｅｖｅｒａｌ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｉｌｌ ｏｉｌ
ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ
ａｒｅ
Ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｓｐｉｌｌ ａｎｇｌｅｓ ａｎｄ
Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌｓ ｆｒｏｍ ｓｕｂｓｃａ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ，ｉｔ ｗｉｌｌ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ，ａｎｄ ｅｎｄａｎｇｅｒ ｔｈｅ ｍａｒｉｎｅ ｌｉｆｅ．ｄａｍａｇｅ ｔｈｅ ｅｃｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ
ｓｅａ
ｄｕｒｉｎｇ ｉｔｓ ｒｉｓｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ
ｓｅａ
ａｎｄ ｔｈｅ ｒａｄｉｕｓ ｏｆ ｓｐｉｌｌ ｏｉｌ ｒｅａｃｈｉｎｇ ｔｈｅ
ａｒｅａ
ｓｔ】ｒｆａｅｅ ｗｉｌｌ
ｉｎｃｒｅａｓｅ １ｈｅ
ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ
ｏｆ ｅａｃｈ ｌａｙｅｒｓ ｉｓ ａｌｓｏ
ｓｕｂｊｅｃｔ
ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｍｂｉｅｎｔ
ｓａｎｌｅ
ｓｐｅｃｉｆｉｃ
Ｉ
ｃｏｉ＇，ｔｅｎｔｓ ａｎｄｃｏｎｃｌｕ￥ｉｏＩｌｓ
ｏｆｔｈｅ
ｒｅｓｅⅢｃｈ㈣ｆｏｌｌｏｗｓ：
Ｕｓｉｎｇ Ｂａｃｋｈａｕｓ’ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ
ｃｕｒｒｅｎｔ
ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ
ｓｉｎｍｌａｔｅ ｆｉｅｒｃｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｔｉｄａｌ
ｓｅａ
ｓｅａ
ｗｉｌｌ
ｍｕｃｈ ｌａｒｇｅｒ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｏｆｗａｔｅｒ ｂｏｄｙ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ
ＯＢ
ｓｕｒｆａｃｅ．ｗｈｉｃｈ
ｗｉｌｌ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎ ｓｅｒｉｏｕｓ ｉｍｐａｃｔ ａｎｄ ｈａｒｍ
ｍａｒｔｈｅ ｌｉｆｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｃｏａｓｔａｌ ｃｉｔｉｅｓ
ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ａｎｇｌｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｓｐｉｌｌ ａｎｇｌｅ ａｔ ｔｈｅ ｉｓ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｔｉｄａｌ ｃｕｒｒｅｎｔ ｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｗｉｌｌ ｒｅａｃｈ
ａ
ｔｉｍｅ
Ｗｈｅｎ
ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ａｎａｂｉｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ｉｓ ｈｅ ａｎａｌｙｚｅｄ Ａｎｄ ｔｈｅ ｃｅｎｔｅｒｌｆａｅ ｏｆｔｈｅ ｓｐｉｌｌ ｏｉｌ ａｎｄ ｔｈｅ
ａｒｅａ
ｏｆ ｅａｃｈ
ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｐｒｏｆｉｌｅ
ａｒｅ
ｂｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ，ｔｏｏ
Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ａｎｄ
了溢油轨进的中心线萃¨各水平制吐【ｉ的输移扩散情况，最后比较了密度分层与古对 溢油输移扩散的影响。
４海底管线溢油的研究结果表明：浮射流的各项结果产生较大区别的主要 静响田紊是潮流分布结构的不同，而无论是哪个时刻发生溢油，部足垂直向ｌ溢 ｆｌ｛时的水平偏移距离最小．顺流水平溢出时最人，且随着初始溢汕角度的减小，
雌底管纯溢油在水＊中的输移扩散数值榄拟ＷｆＥ
海底管线溢油在水体中的输移扩散数值模拟研究 摘要
伴随海洋石油丌采的快速发展，输运海洋油气资源的主要方式——海底管线
的铺设范围也越来越大，而在海底营线月日役的过程－ｈ不可避免地会产生各种损 伤，随着海底管线的不断增多，管线溢油的发，上概率吐ｌ不断增加。而发生在深海 海底管线的溢油事故，造成的海洋环境水体污染耍远，（于发生在海面的谥油，会 对海洋生物以及周围沿海城市产生严重的影响和危害。海底管线发生溢油后，溢 油在上升过程中会直接影响海水水质，危害周围水体巾的海洋生物，对海水水体 的生态造成破坏。因此。研究海底管线溢油在水体中的输移扩散削题就变得越来
ａｍｂｉｅｎｔ，
ｕｎｓｔｒａｔｉｆｉｅｄ ｆｌｏｗｉｎｇ ａｍｂｉｅｎｔ，ｓｔｒａｔｉｆｉｅｄ ｆｌｏｗｉｎｇ ａｍｂｉｅｎｔ
３ Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ｆｒｏｍ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ ｎｅｍ ｋｕｆｅｎｇ ７－２ ｏｉｌ ｆｉｅｌｄ
ｍ底＊垃溢油０：水体中№输移＊散数口模拟ｗ｝究
溢油，深层海域仍有司能出现溢油污染。
通过对海底管线溢油的输移扩散模拟研究，可以更清楚的了解溢油对海水水 质和生态环境的影响范围和程度，从而为评价溢油对海洋生态坏境的危害程度提
供数据和依据。
关键词：海底管线：溢油：浮射流；数值模拟
海底昝战溢油０：水体中的输移扩敞数值氍拟Ⅳｆ宄
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅ Ｓｐｒｅａｄ．Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆＯｉｌ Ｓｐｉｌｌｅｄ ｆｒｏｍ Ｓｕｂｍａｒｉｎｅ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ａｂｓｔｒａｃｔ
海底管线☆∞ｄｍ体中的辅诂女微ｍ值模拟ｑｆＲ
结构和初始溢油角度的综合影Ｉ响，而溢油角度的影响释度同时义受到潮流场分布 的制约。而在密度分层环境流体中，浮射流到达一定深度后，随流向Ｆ游扩散， 小会在较短时问内抵达海表面，因此在ｇＥ离溢油口较远的地点即使海面没有出现
ｔｏ ｃａｎ ｏｎ
ｍａｒｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ
ｐｒｏｖｉｄｅ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ
ｅｖｅｎ
ｓｕｒｆａｃｅ ｉｎ
ａ
ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｓｈｏｒｔ
ｉｆｔｈｅｒｅ ｉｓ
ｎｏ
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ｓｕｒｆａｃｅ衙ｆｒｏｍ ｔｈｅ
ｓｅａ
ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ｌｏｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆｏｉｌ ｍａｙ ｓｔｉｌｌ ｅｘｉｓｔ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｅｐ
Ｂｙ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆｔｈｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ａｎｄ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆｔｈｅ ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ．ａ ｃｌｅａｒｅｒ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ａｆｆｅｃｔ ｅｘｔｅｎｔ ｏｆ ｓｐｉｌｌ ｏｉｌ ａｎｄ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｌｌｔ ｗｉｌｌ ｂｅ ｓｈｏｗｅｄ，ｖ，ｈｉｅｈ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ｈａｒｍ
Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｏ ｓｔｕｄｙｔｈｅｔｒａｎｓｐｏｒｔ ａｎｄ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｏｆ ｓｕｂｍａｒｉｎｅｐｉｐｅｌｉｎｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ｂｅｃｏｍｅｓ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ａｎｄ ｕｒｇｅｎｔ Ａ ｂｒｉｅｆｏｖｅｎ，ｉｅｗ ｏｆｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｉｓ ｍａｄｅ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ａｎｄ ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｊｃｔ ｈｏｍｅ ｍａｄ ａｂｒｏａｄ ｉｓ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅ
ｔｈｅ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ ｉｎｐｕｔ ｏｆ
ｔｈｅ ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ｍｏｄｅｌ
２ ｏｌＩ Ａ ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ｍｏｄｅｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ａｎｄ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｏｆ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ ｎｄ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｉｓ
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ｓｅａ
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ｉｎ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｖｅｒｆｌｏｗ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｍａｘｉｌｒｍｍ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｉｎ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ
ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｔｈｅ ｔｉｍｅ
Ｗｈａｔ’ｓ
ｌ／ｌｏｒｅ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ａｎｇｌｅ．
ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆｔｈｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ
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ｂｅ ｍｏｄｅｌｅｄ ｉｎ ｓｔｒａｔｉｆｉｅｄ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｍｂｉｅｎｔ
Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ：Ｔｈｅ ｍａｉｎ
ｆａｃｔｏｒ ｉｍｐａｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｔｈｅ ａｍｂｉｅｎｔ ｆｌｏｗ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ａｎｄ ｒｃｇａｒｄｌｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ｔｉｍｅ ｔｈｅ ｍｉｎｉｍｕｍ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ０ｆ［：ｓｅｔ ｉｎ ｈｏｒｉｚｏｎ
Ａｃｃｏｍｐａｎｉｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｘ ｒｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｏｉｌ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ，ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ ｇａｓ
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越重要。
本文刘研究背景等作了简要概述，井综述了溢油利浮射流的国内外研究现状 研究的具体内容和结论如下： ｌ应用Ｂａｃｋｈａｕｓ的三维非线性数值模型模拟了南海北部海域的三维潮流场 并应用三个测站的实测资料对模型进行了验证，将计算得到的＝维潮流场作为海
底管线溢油模型的背景流场输入。
２采用拉格朗Ｒ控制体方法，建立了海底管线溢油输移扩散的浮射流模型． 并应用文献中给ｉ』ｊ的实验数据，在周围环境流体的性质分别为不分层静止、不分 层流动、分层静止和分层流动时，对模型模拟的轨迹巾心线等结采进行了验证。 ３将海底管线溢汕模型应用到南海北部的陆牛７—２油ＩＨ附近海底管线溢油 的预测【ｊｉ，模拟了溢油在密度不分层和密度分层环境流体－１・的三维输移扩散，模 拟过程中考虑了几种不同的溢油情况，主要对不分层环境流体中初始溢油角度对 模拟结果的影响以及不同流场环境中的溢油扩散规律进行了分析，并进一步研究
ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｉｓ
ｆｉｅｌｄ ｏｆｔｈｅ ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｓｅａ Ａｎｄ ｄａｔａ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｓｔａｔｉｏｎｓ
ａｓ
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ｉｎ ｔｂｅ ｎｏｎｈｅｒｎ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｆａａ Ｓｅａ
Ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ａｎｄ
ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｏｆ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ｉｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｕｎｓｔｒａｔｉｆｉｅｄ ａｎｄ ｓｔｒａｔｉｆｉｅｄ ａｍｂｉｅｎｔ
ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｅｖｅｒａｌ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｉｌｌ ｏｉｌ
ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ
ａｒｅ
Ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｓｐｉｌｌ ａｎｇｌｅｓ ａｎｄ
Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌｓ ｆｒｏｍ ｓｕｂｓｃａ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ，ｉｔ ｗｉｌｌ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ，ａｎｄ ｅｎｄａｎｇｅｒ ｔｈｅ ｍａｒｉｎｅ ｌｉｆｅ．ｄａｍａｇｅ ｔｈｅ ｅｃｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ
ｓｅａ
ｄｕｒｉｎｇ ｉｔｓ ｒｉｓｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ
ｓｅａ
ａｎｄ ｔｈｅ ｒａｄｉｕｓ ｏｆ ｓｐｉｌｌ ｏｉｌ ｒｅａｃｈｉｎｇ ｔｈｅ
ａｒｅａ
ｓｔ】ｒｆａｅｅ ｗｉｌｌ
ｉｎｃｒｅａｓｅ １ｈｅ
ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ
ｏｆ ｅａｃｈ ｌａｙｅｒｓ ｉｓ ａｌｓｏ
ｓｕｂｊｅｃｔ
ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｍｂｉｅｎｔ
ｓａｎｌｅ
ｓｐｅｃｉｆｉｃ
Ｉ
ｃｏｉ＇，ｔｅｎｔｓ ａｎｄｃｏｎｃｌｕ￥ｉｏＩｌｓ
ｏｆｔｈｅ
ｒｅｓｅⅢｃｈ㈣ｆｏｌｌｏｗｓ：
Ｕｓｉｎｇ Ｂａｃｋｈａｕｓ’ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ
ｃｕｒｒｅｎｔ
ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ
ｓｉｎｍｌａｔｅ ｆｉｅｒｃｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｔｉｄａｌ
ｓｅａ
ｓｅａ
ｗｉｌｌ
ｍｕｃｈ ｌａｒｇｅｒ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｏｆｗａｔｅｒ ｂｏｄｙ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ
ＯＢ
ｓｕｒｆａｃｅ．ｗｈｉｃｈ
ｗｉｌｌ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎ ｓｅｒｉｏｕｓ ｉｍｐａｃｔ ａｎｄ ｈａｒｍ
ｍａｒｔｈｅ ｌｉｆｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｃｏａｓｔａｌ ｃｉｔｉｅｓ
ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ａｎｇｌｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｓｐｉｌｌ ａｎｇｌｅ ａｔ ｔｈｅ ｉｓ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｔｉｄａｌ ｃｕｒｒｅｎｔ ｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｗｉｌｌ ｒｅａｃｈ
ａ
ｔｉｍｅ
Ｗｈｅｎ
ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ａｎａｂｉｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ｉｓ ｈｅ ａｎａｌｙｚｅｄ Ａｎｄ ｔｈｅ ｃｅｎｔｅｒｌｆａｅ ｏｆｔｈｅ ｓｐｉｌｌ ｏｉｌ ａｎｄ ｔｈｅ
ａｒｅａ
ｏｆ ｅａｃｈ
ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｐｒｏｆｉｌｅ
ａｒｅ
ｂｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ，ｔｏｏ
Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ａｎｄ
了溢油轨进的中心线萃¨各水平制吐【ｉ的输移扩散情况，最后比较了密度分层与古对 溢油输移扩散的影响。
４海底管线溢油的研究结果表明：浮射流的各项结果产生较大区别的主要 静响田紊是潮流分布结构的不同，而无论是哪个时刻发生溢油，部足垂直向ｌ溢 ｆｌ｛时的水平偏移距离最小．顺流水平溢出时最人，且随着初始溢汕角度的减小，
雌底管纯溢油在水＊中的输移扩散数值榄拟ＷｆＥ
海底管线溢油在水体中的输移扩散数值模拟研究 摘要
伴随海洋石油丌采的快速发展，输运海洋油气资源的主要方式——海底管线
的铺设范围也越来越大，而在海底营线月日役的过程－ｈ不可避免地会产生各种损 伤，随着海底管线的不断增多，管线溢油的发，上概率吐ｌ不断增加。而发生在深海 海底管线的溢油事故，造成的海洋环境水体污染耍远，（于发生在海面的谥油，会 对海洋生物以及周围沿海城市产生严重的影响和危害。海底管线发生溢油后，溢 油在上升过程中会直接影响海水水质，危害周围水体巾的海洋生物，对海水水体 的生态造成破坏。因此。研究海底管线溢油在水体中的输移扩散削题就变得越来
ａｍｂｉｅｎｔ，
ｕｎｓｔｒａｔｉｆｉｅｄ ｆｌｏｗｉｎｇ ａｍｂｉｅｎｔ，ｓｔｒａｔｉｆｉｅｄ ｆｌｏｗｉｎｇ ａｍｂｉｅｎｔ
３ Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｏｉｌ ｓｐｉｌｌ ｆｒｏｍ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ ｎｅｍ ｋｕｆｅｎｇ ７－２ ｏｉｌ ｆｉｅｌｄ
ｍ底＊垃溢油０：水体中№输移＊散数口模拟ｗ｝究
溢油，深层海域仍有司能出现溢油污染。
通过对海底管线溢油的输移扩散模拟研究，可以更清楚的了解溢油对海水水 质和生态环境的影响范围和程度，从而为评价溢油对海洋生态坏境的危害程度提
供数据和依据。
关键词：海底管线：溢油：浮射流；数值模拟
海底昝战溢油０：水体中的输移扩敞数值氍拟Ⅳｆ宄
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅ Ｓｐｒｅａｄ．Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆＯｉｌ Ｓｐｉｌｌｅｄ ｆｒｏｍ Ｓｕｂｍａｒｉｎｅ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ａｂｓｔｒａｃｔ