基于IWIND-LR的河流突发性溢油事故模拟及应急对策研究

摘要

随着我国经济的快速发展，石油、天然气需求量急剧增加，石油工业的迅猛发展使得我国输油气管线建设步伐不断地加快，管线穿越河流的情况也越来越多。输油管线穿越河流处发生泄漏事故后，油品一旦进入河流，不仅对河流的水质及其沿线的生态造成严重的破坏，还可能引发火灾或爆炸事故。为在溢油事故发生后立即采取有效的应急措施、降低事故危害和影响，保护水资源和生态环境，利用IWIND-LR软件对我国西北地区某河流进行了突发性溢油事故模拟。
　　本文以IWIND-LR模型为基础建立了目标河流的水动力模型，进行模型参数的率定并利用实测水位数据对模拟水位进行了验证，结果表明模型适用性非常好。基于水动力模型，选用水动力水质模拟软件IWIND-LR建立了目标河流的溢油模型，模拟了多种情景下的溢油的迁移轨迹以及到达下游各个拦截点的时间与浓度分布。结果表明，在同一流量情景下，不同的溢油量的迁移轨迹基本相同，说明泄漏量对于油品的迁移速率影响较小，但不同时间段各拦截点处的浓度值差异较大;同样的溢油量在不同的河流流量情景下，流量越大，泄漏油品迁移扩散速度越快，也较早到达各个拦截点，由此可看出，河流流量对溢油的迁移扩散速度影响较大。
　　溢油模拟和溢油应急对策是溢油应急响应的重要组成部分，现有的溢油应急对策多是针对海上的溢油事故，而河流的水文地质条件与海洋环境有较大差别。针对河流的特点，介绍了河流溢油应急围控的常用方法、围油栏的布设方法以及溢油清除回收方法。同时，针对输油气公司设置的7个拦截点周围的地形条件和水流情况，对围油栏的布设结构进行了设计，对模拟河流的溢油应急响应对策的制定有实际的参考意义。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 水动力数值模拟

1．2．2 溢油模拟

1．2．3 溢油应急对策

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

1．4 论文结构

第2章 IWIND-LR软件介绍及模拟河流概况

2．1．2 IWIND-LR模型的主控方程

2．1．3 湍流模型

2．1．4 初始条件和边界条件

2．3 IWIND-LR的输入输出文件

2．4 目标河流的流域概况

2．4．1 地形地貌特征

2．4．2 气候特征

2．4．3 水文特征

2．5 本章小结

第3章 水动力模型的构建、率定与验证

3．1 模型的前期处理

3．1．1 河道网格的划分

3．1．2 初始条件和边界条件

3．2 河底粗糙系数的率定

3．3 水动力模型的验证

3．3．1 水动力模型的启动

3．3．2 水位验证

3．4 本章小结

第4章 河流突发性溢油事故数值模拟研究

4．1 目标河流溢油事故情景模拟

4．1．1 模拟情景设定

4．1．2 目标河流溢油事故模拟及结果分析

4．2 结果与讨论

4．3 本章小结

第5章 突发性溢油事故应急响应与对策研究

5．1 溢油围控点和回收点的选择

5．1．1 溢油围控点的选择

5．1．2 溢油回收地点的选择

5．2 溢油围控技术

5．2．1 围油栏围控法

5．2．2 渔网封堵法

5．2．3 舟桥封堵法

5．3 溢油回收清除方法

5．4 目标河流溢油事故应急处置

5．4．1 目标河流溢油事故前期处置

5．4．2 目标河流溢油事故应急响应时间分析

5．4．3 目标河流溢油事故围油栏布设方法

5．4．4 目标河流溢油事故后期处置

5．5 本章小结

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

在校攻读硕士期间参加的科研工作

致谢