[發明專利]一種基于圍油欄的海上溢油運動軌跡預測方法

有效

• 申請號: 201811031154.1
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109284865B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 李莎莎;劉曉東;莊海東
• 申請（專利權）人: 藍海天智（舟山）海洋科技有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04
• 代理公司: 廈門市精誠新創知識產權代理有限公司 35218
• 代理人: 方惠春

1.一種基于圍油欄的海上溢油運動軌跡預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S100：建立海上溢油漂移擴散預測模型；

S200：獲取溢油事故的發生位置、時間、油品、泄露量和泄露方式，并設定預測時長；

S300：根據溢油事故的發生位置和時間，獲取對應時間內溢油事故所在海域的風場數據；

S400：根據溢油事故發生位置獲取該位置所在海域的地形資料，并根據該地形資料建立該海域的非結構化三角網格；根據海潮模型，獲取該海域的開邊界水位時間序列；

S500：根據該海域的非結構化三角網格和開邊界水位時間序列，使用環流數值模式對三維海流場進行預報；

S600：將溢油事故中泄露的油膜離散為N個占有泄露總量不同比重的油粒子，基于步驟S300得到的風場數據和步驟S500得到的三維海流場，利用步驟S100中所述的海上溢油漂移擴散預測模型，實現對所有油粒子在預測時長中得每個時刻的運移軌跡的動態預測；

S700：根據預測的運動軌跡來布放圍油欄；

S800：根據所述海上溢油漂移擴散預測模型和布放的圍油欄來計算溢油運動軌跡；

溢油運動軌跡中每個時刻油粒子的實際位置計算方法包括步驟一～步驟四：

步驟一：設定溢油發生位置為碰撞前一時刻的油粒子的實際位置；

步驟二：根據當前時刻的油粒子的實際位置和通過所述海上溢油漂移擴散預測模型計算的下一時刻油粒子的預測位置，針對圍油欄的每個直線段判斷其與當前時刻的實際位置與下一時刻的預測位置之間的連線是否相交，若相交，則設定下一時刻油粒子的實際位置為碰撞發生的位置，將碰撞前一時刻的油粒子的實際位置更新為當前時刻的油粒子的實際位置，否則，設定下一時刻油粒子的實際位置為下一時刻的預測位置；

步驟三，判斷當前時刻油粒子的實際位置是否與圍油欄所在位置重合，當重合時，進入步驟四；否則，返回步驟二；

步驟四：根據碰撞前一時刻和當前時刻油粒子的實際位置和通過所述海上溢油漂移擴散預測模型計算的下一時刻油粒子的預測位置，針對圍油欄的每個直線段均分別判斷其與所述碰撞前一時刻的實際位置與下一時刻的預測位置之間的連線和當前時刻的實際位置與下一時刻的預測位置之間的連線是否相交，根據判斷結果確定下一時刻油粒子的實際位置，返回步驟三。

2.根據權利要求1所述的基于圍油欄的海上溢油運動軌跡預測方法，其特征在于：步驟S100中所述海上溢油漂移擴散預測模型為：

油膜的運移過程中，設定油粒子在t時刻的矢量位置為則

其中，Δt為時間步長，為油粒子在t-Δt時的位置，為油粒子的平移速度，矢量分量表示為：

其中，u_w,v_w為海面(x,y)方向的風速，u_c,v_c為海流流速，a_w為風飄因子，a_c為表面流速對油粒子遷移的影響因子，M為漂移角矩陣，其中θ為漂移角度；

油膜的擴散過程中，油粒子水平方向的擴散距離如下：

其中，Δt為時間步長，D_x,D_y分別為(x,y)方向上的水平分散系數，γ為系數。

3.根據權利要求1所述的基于圍油欄的海上溢油運動軌跡預測方法，其特征在于：步驟S500中所述三維海流場的預報過程如下：

(1)、基于目標海域的海岸線，利用SMS軟件劃定流場預測開邊界，制作該海域的三角形網格，并將該海域的水深地形插值到三角形網格中；

(2)、基于OTPS海潮模型獲取M2、S2、N2、K2、K1、O1、P1、Q1和M4共9個主要分潮的信息，使用TMD工具包生成目標海域的開邊界節點的水位時間序列；

(3)、利用海洋環流數值模式FVCOM的預處理工具，生成目標海域海流場模擬的初始場文件，之后運行FVCOM模式，輸出溢油事故發生地點周圍海域預測時長內的三維海流場。