含油污水排海扩散输运模型研究及其在南海油田开发过程中的应用

发布时间：2020-06-04 09:49

【摘要】： 在海上油田开发的过程中,石油类污染物排放到海洋中,对海域水质状况会造成不同程度的污染,有必要对开发工程中含油污水排放对环境可能造成的影响范围和程度进行研究,为开发工程的环境保护设计提供科学依据。 本文首先简要介绍了本研究的背景,并对研究污水排海的近区模型和远区模型的发展现状做了详细的综述。具体工作及结论如下: 1.采用Backhaus的三维非线性潮波数值模式计算了南海中的三维正压潮流的流场,作为近区模型背景流场的分析依据,以及远区物质输运模型的输入,并用3个测站资料对珠江口水动力模型进行了验证。 2.求解了浮射流的积分方程的数值解,首次建立了南海油田开发含油污水排放近区的浮射流模型,模拟了不同的角度对含油污水排放近区的扩散的影响,以及潮流对稀释度的影响。 3.在结束了近区稀释扩散后,污水的随流扩散等行为需要用远区物质输运模型进行研究。在流场模型的基础上,运用粒子随机走动(random walk,简称粒子法)的方法求解物质输运方程,建立了平衡浓度场预测模型,并将近区模型与建立的远区模型进行衔接,将近区模型的结果作为远区模型的输入,得到含油污水排海的扩散输运模型。 4.将模型运用到南海中惠州25-3油田污水排海工程中。研究了初始排放角度对近区稀释扩散的影响和潮流中近区稀释度的变化规律,以及远区平衡浓度场的范围。从结果中可以看出,初始排放角度越小越有利于近区的稀释扩散,且潮流中稀释度的变化呈现周期性的特点。平衡浓度场结果显示,在油田污水达标排放时,含油污水在各层水深形成的浓度场的面积不超过10km2。 5.验证了本文建立的模型。将近区稀释扩散的结果与智能化软件UM3得到的结果进行了比较。平衡浓度场的结果与用差分法求解物质输运方程的数值结果进行了比较,结果显示,浓度场的分布(特别是表层)是随风海流的影响而变化的,两种方法计算的结果体现的变化趋势是相同的;用差分的方法模拟的超Ⅰ类水质浓度场面积要略小一些;差分法计算的浓度场中心的浓度值要大,大多超过0.1mg/L。 本研究建立的含油污水排放输运扩散模型,丰富了污水扩散浓度场预测方法,为其他海域的同类研究提供了参考。
【图文】：

模型研究现状外对城市污水海洋处置工程近区的稀释扩散规律的研究已近区有关的射流理论也由规则边界中静止环境内的平面与中的复杂射流发展，如横流、分层流、浅水域射流，，潮汐流射流、旋动射流等。是指一般流体从各种排放口或喷口流入周围环境流体，并同动状态，如图 1-1 所示。根据射流的形成可将射流分为三流动起支配作用的射流为纯射流或动量射流，由于喷口处流差产生的浮力作用形成的射流为羽流和卷流，而浮射流则是力作用，同时具有射流和羽流特性的一种射流。射流的基本周围环境流体之间速度差形成的卷吸和掺混，使射流断面不程减小，浓度或温度降低。目前，射流理论被广泛的应用在保、冶金、化工、交通、矿山等多个领域。

可以忽略粘性力的影响；（3）污水与背景水体密度要的，对不含重力加速度项的影响可忽略不计；（4）垂直于射间，其速度分布具有相似性，即所谓相似性假定。从紊流结构能保持同样的形式，即从具有自保性的角度考虑，这个假定是已得到许多实验的证实，根据实验资料和紊流随机性质的考高斯分布。流体中一个圆形断面得倾斜浮射流，轴线在 x-z 平面上，对射，s 为从起始断面沿射流轴线的距离，如图 2-10 所示。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：X74;X55

【引证文献】

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1 李晓静;海底管线溢油在水体中的输移扩散数值模拟研究[D];中国海洋大学;2012年

本文编号：2696203