海上溢油风化过程及其预测模型研究
海洋溢油事故的频发，引起了人们对海上溢油的普遍关注和大量研究。溢油在海上发生着复杂的变化，经历着不同的过程，其中风化过程是最重要的过程。风化过程决定着溢油的性质及归宿，影响着溢油应急处理的方式。在对溢油风化过程研究的基础上，建立海上溢油风化模型，从而预测海上溢油的性质及归宿，具有重要的理论意义和实际应用价值。
本文通过对溢油的蒸发、乳化、溶解、分散、光氧化、沉降、生物降解等风化过程的研究，初步弄清了溢油风化各过程的机制及主要影响因素，并在参考国内外应用较多的溢油风化模型基础上，建立了大连湾附近海域的溢油风化预测模型。该预测模型模型考虑了溢油随时间和外界环境不断变化而发生的变化，外界环境的变化包括海流的变化、风的变化、表面油膜面积变化等。海流是用多个分潮的预报潮流和风作用引起表面流的矢量和，风速是用海上实际风速或利用附近气象台站预报的海上风速，油膜面积和风化过程相互影响，在计算的每一步长中考虑。
本文将建立的模型应用于海上实际溢油的预测，计算了于2005年4月3日10时38分在黄海北部大连湾附近“南三辆车礁”发生的“阿提哥(ARTEAGA)”轮溢油事故。该溢油事故中，油轮于点(38°57.4＇N，121°59.0＇E)连续溢油1h，共溢出原油241t。利用该模型对溢油后不同时间的溢油乳化量、蒸发量等风化过程进行了预测，并计算了不同时间海面上油膜的残留量变化。预测结果显示，溢油蒸发主要发生在溢油后的12h内，溢油后12h～60h溢油蒸发还在缓慢进行，乳化和蒸发是海面溢油损失的主要风化过程，12h内乳化量占5.99％，蒸发量占50.6％，60h内乳化量占9.65％，蒸发量占56.42％，108h时溢油的残留量为溢油总量的33.08％。该模型结果与海上实际监测结果及美国ADIOS风化模型计算结果进行了比较，该模型预测结果与实际情况较相合，而ADlos风化模型结果偏于保守，这主要是由于本文模型考虑了实际的风场及流场的变化影响，同时在蒸发、乳化的过程中考虑到油膜面积的不断变化，这使得得出的结果更接近现实情况。本文所建立的溢油风化预测模型能根据溢油的性质等预测海上溢油的风化过程量，给出乳化量、蒸发量、油膜面积等随时间的变化以及溢油的残留量等，可为海洋溢油应急提供良好的数值结果，并为相应的溢油应急预案服务，为海洋环境管理部门提供科学的决策依据。
海上溢油;风化;预测模型;潮流场;数值模拟
中国海洋大学
硕士
环境科学
娄安刚
2006
中文
X55
56
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）