[發明專利]一種一二維耦合的河湖溢油事故模擬方法

有效

• 申請號: 201910656494.1
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110362941B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 何建兵;劉克強;王船海;王鵬;蔡梅;馬騰飛;向美燾;韋婷婷;劉增賢;李勇濤;李敏;李蓓;李琛;徐天奕
• 申請（專利權）人: 太湖流域管理局水利發展研究中心;河海大學
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06F30/28;G06F111/10;G06F119/14;G06F119/08
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 丁云

本發明涉及一種一二維耦合的河湖溢油事故模擬方法，該方法包括如下步驟：(1)在河湖溢油事故發生處創建油粒子；(2)模擬油粒子的自身擴展、對流擴散和風化過程，獲取油粒子在漂移過程中的屬性變化和運動軌跡；(3)展示油粒子的屬性變化和運動軌跡。與現有技術相比，本發明結合了油粒子模型和Fay公式的優點，實現了油粒子一維和二維耦合模擬，精簡了風化過程，適用于河道突發溢油模擬，通過粒子系統展示渲染模擬結果，同時可模擬溢油應急處理措施，可為太湖流域溢油事故的應急處理提供技術支持。

技術領域

本發明涉及一種溢油事故模擬方法，尤其是涉及一種一二維耦合的河湖溢油事故模擬方法。

背景技術

太湖流域屬于典型的平原河網地區，河道縱橫交錯，內河航道發達，多直接利用或穿過流域及區域骨干引排水河道，航道總里程達1.6萬千米。由于通航條件較好，運輸成本較低，水運在工業材料運輸體系中一直占居著主導地位。與此同時，內河油污染事故也時有發生，如2003年黃埔江“8.5”溢油事故、2004年廣州珠江后航道溢油事故等，因此對內河突發溢油事故的模擬十分重要。

溢油模型是以水為載體，對溢油在水體中的擴展、漂移、蒸發、分散、沉降、乳化、溶解、光氧化等過程進行模擬，從而獲取溢油軌跡、歸宿及其環境影響的模型。歐美等國從20世紀60年代就開始對海上溢油進行預測研究，建立了很多綜合溢油模型，如ADIOS、OILMAP、OSIS、OSCAR、GNOME等，但大多數溢油模型主要針對海洋、口灣等開敞型水域開發，無法在狹長型的河流上直接應用。

太湖流域水量水質模型是進行水利計算分析和研究的重要工具，在太湖流域內達到了廣泛的應用，該模型實現了水量、水質的耦合以及一維、二維及三維的耦合計算，水量模型每一步長的計算結果(水位、流量、流向等)都會向水質模型傳遞，可以為溢油模型提供水量輸入。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種一二維耦合的河湖溢油事故模擬方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種一二維耦合的河湖溢油事故模擬方法，該方法包括如下步驟：

(1)在河湖溢油事故發生處創建油粒子；

(2)模擬油粒子的自身擴展、對流擴散和風化過程，獲取油粒子在漂移過程中的屬性變化和運動軌跡；

(3)展示油粒子的屬性變化和運動軌跡。

步驟(2)模擬根據油粒子厚度確定油粒子的不同擴展階段，進而獲取不同擴展階段的擴展系數。

油粒子厚度大于或等于E_1min為重力-慣性擴展階段，油粒子厚度大于或等于E_2min為重力-粘性擴展階段，油粒子厚度小于E_2min為表面張力-粘性擴展階段，其中：

式中，γ_w為水的運動粘性系數，t_e為油粒子暴露時間，σ_n為凈表面張力系數，σ_n＝σ_aw-σ_oa-σ_ow，σ_aw為空氣與水的表面張力系數，σ_oa為油與空氣的表面張力系數，σ_ow為油與水的表面張力系數，ρ_w為水的密度，sgoil為油的比重，g為重力加速度。

不同擴展階段的擴展系數具體為：

重力-慣性擴展階段：

重力-粘性擴展階段：