海洋环境科学2024,Vol.43Issue(1) :136-145.

波流耦合作用下的海底管道溢油水下运动扩散规律研究

Study on the diffusion law of underwater movement of oil spills in submarine pipelines under wave-current interaction

林先传 季新然 阳志文 徐嘉忆 王道儒
海洋环境科学2024,Vol.43Issue(1) :136-145.

波流耦合作用下的海底管道溢油水下运动扩散规律研究

Study on the diffusion law of underwater movement of oil spills in submarine pipelines under wave-current interaction

林先传 1季新然 2阳志文 3徐嘉忆 4王道儒5
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作者信息

  • 1. 海南大学 土木建筑工程学院,海南 海口 570228
  • 2. 海南大学 海洋科学与工程学院,海南 海口 570228;海南省海洋与渔业科学院,海南 海口 571126
  • 3. 交通运输部天津水运工程科学研究院港口水工建筑技术国家工程实验室,天津 300456
  • 4. 国家海洋环境监测中心,辽宁 大连 116023
  • 5. 海南省海洋与渔业科学院,海南 海口 571126
  • 折叠

摘要

海流和海浪是水下溢油扩散的主要动力.基于数值模拟方法构建二维水槽模型分析了纯流、纯浪和波流耦合作用下原油从水底漂移扩散至水面的过程.结果表明波流耦合作用时溢油扩散具有纯流和纯浪影响下油粒子的运动特征,油粒子随水质点振荡的同时朝水流方向扩散.油粒子受水体的摩擦及掺混作用随其升高而变强,在油粒子上升到倾斜变化转折点时,溢油轨迹开始朝水流方向倾斜.另外,溢油量越大,引起的卷吸效应越显著,油粒子在横向和竖向上的扩散程度加剧.研究结果可为溢油事故应急处理提供参考依据.

Abstract

Currents and waves are the primary dynamic forces for the diffusion of underwater oil spills.This study utilized numerical simulation methods to construct a two-dimensional flume model,aiming to investigate the process of drift diffusion of crude oil from the submarine to the surface in the presence of pure currents,pure waves,and the combined influence of waves and currents.The results reveal that under wave-current coupling,the diffusion of oil spills exhibits characteristics of oil particle movement observed under both pure currents and pure waves.Oil particles oscillate with water quality points and simultaneously diffuse in the direction of the water current.As oil particles ascend,the friction and mixing action from the water body become more pronounced.When oil particles reach a turning point where the slope changes,the trajectory of the oil spill begins to tilt in the direction of the water current.Furthermore,as the oil spill volume increases,the entrainment effect becomes more significant,leading to increased lateral and vertical dispersion of oil particles.The findings of this study can serve as a reference for emergency response strategies in oil spill incidents.

关键词

水下溢油/数值模拟/波流耦合/溢油轨迹

Key words

underwater oil spill/numerical simulation/wave-current interaction/oil spill trajectory

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基金项目

国家重点研发计划课题(2019YFB1504304)

国家自然科学基金(52261043)

工信部项目(2019-357号)

出版年

2024
海洋环境科学
国家海洋局海洋环境保护研究所 国家海洋环境监测中心 中国海洋科学学会

海洋环境科学

CSTPCD北大核心
影响因子:0.66
ISSN:1007-6336
参考文献量5
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