海上溢油下潛過程特征的實(shí)驗(yàn)考察＊

嚴(yán)志宇 任 杰 付紅蕊 孫 冰

(大連海事大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院)

0 引 言

隨著現(xiàn)代化工業(yè)進(jìn)程的加速，石油開采規(guī)模急劇擴(kuò)大，大大促進(jìn)了海上油運(yùn)的迅速發(fā)展。不斷發(fā)生的海上溢油事故使得石油成為海洋的主要污染物[1]。研究溢油進(jìn)入海洋環(huán)境的行為，對(duì)于確定預(yù)警方案和相應(yīng)治理措施具有重要意義。海面油會(huì)下潛到水體中，其運(yùn)動(dòng)軌跡和歸宿、對(duì)環(huán)境的影響會(huì)產(chǎn)生很大變化，因此對(duì)下潛油的形成條件、行為特性的研究非常迫切。

密度低于海水的溢油進(jìn)入水體的下潛，是依靠波浪對(duì)油的夾帶和破碎作用[2]，而化學(xué)分散劑通過降低油-水界面張力而增強(qiáng)油的破碎[3-5]。目前對(duì)油在水體垂直分布的模型中，更多關(guān)注油滴粒徑分布。這些研究反映了油性質(zhì)(黏度、界面張力)對(duì)油滴尺寸的影響以及分散劑對(duì)油滴分散性的影響[6-10]。但是大多數(shù)研究只是基于一個(gè)波浪在短時(shí)間作用的結(jié)果，是對(duì)單個(gè)因素單獨(dú)建模，然后組合得出一個(gè)經(jīng)驗(yàn)方程，如Delvigne和Sweeney[11]的建模方程。這樣的模型不能很好地應(yīng)用于自然海況。為解決這個(gè)問題，Reed[12]將建模的范圍擴(kuò)大到考慮了黏度與表面張力的影響，通過引進(jìn)韋伯?dāng)?shù)與雷諾數(shù)進(jìn)行建模。Johansen[13]提出對(duì)一個(gè)破碎波的整體過程與持續(xù)過程的研究，考慮了下潛后的再上浮過程。Li等進(jìn)一步考慮了動(dòng)態(tài)黏度和慣性力等因素，引入Ohnesorge數(shù)進(jìn)行建模，應(yīng)用于表面破碎波和海底井噴的液滴尺寸模型[14-15]。

這些多因素、多過程的綜合考慮使預(yù)測(cè)模型越來越復(fù)雜化。……