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海洋溢油油膜厚度影响因素理论模型的构建 总被引：4，自引：0，他引：4
溢油扩展过程中油膜厚度的准确获得是进行溢油量估算和损失评估中需要解决的关键科学问题,通过揭示溢油扩展中油膜厚度的理论变化特征来获得油膜厚度随溢油性质和海洋环境条件变化的定量关系,构建海洋溢油油膜厚度影响因素理论模型,对溢油量估算至关重要。依据Lehr提出的油膜椭圆扩展模型构建了油膜厚度随溢油性质和海洋环境条件变化的定量关系,剖析了溢油扩展过程中油膜厚度的变化特征。油膜厚度在溢油发生后最初2小时内会迅速减小,此后衰减速度逐渐减小直至趋于稳定。对于原油来说,通常在6～7h内会达到最小油膜厚度,扩展终止。溢油密度对油膜厚度的影响表现为密度大的溢油初始厚度大,达到平衡的时间也较长;风速对于油膜扩展的影响巨大,风速越大越有利于油膜的扩展,油膜厚度越小;温度也通过影响溢油油膜密度来影响油膜厚度的变化,一定范围内,高温促进油膜的扩展,加快油膜厚度的变化速度。除溢油密度、风速和温度外,溢油方式、海流、潮汐和溢油时间等因素也会影响油膜厚度的变化。 相似文献
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海上溢油事故危害海洋生态安全、人类健康与经济发展。开展基于遥感技术的海面溢油量的估算研究,对于保护海洋生态环境具有重要意义,而油膜厚度反演是溢油量估算的核心环节。本文通过搭建室外实验场景,模拟真实海面溢油环境,基于现场实测高光谱遥感数据,开展海面溢油厚度反演研究。本文将深度学习与遥感技术融合,提出了基于自扩展深度置信网络的油膜厚度反演模型(oil thickness inversion generative adversarial and deep belief network,OG-DBN)。该模型由油膜光谱特征数据自扩展模块与油膜绝对厚度反演模块两部分组成。光谱特征数据自扩展模块能够基于实测高光谱遥感数据,自动筛选出光谱可分性较好的光谱特征区间,进而基于对抗生成网络(generativeadversarial network,GAN)进行样本扩展,增强模型的泛化性;油膜绝对厚度反演模块则是基于深度置信网络(deep belief network,DBN),深度挖掘不同厚度油膜光谱特征数据的光谱特性信息,精确反演油膜的绝对厚度。实验结果表明,本文提出的OG-DBN模型在可控实验条件下,原油油膜绝对厚度反演精度达到97.69%,决定系数R2为0.980,平均差控制在±0.06%;模型鲁棒性测试表明,该模型仍能保持较为稳定的反演精度,均高于93.33%,R2大于0.957以上,平均差在±0.6%以内。 相似文献
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海上溢油近年来已成为恶化海洋生态环境、导致重大海洋资源损失的一种重要海洋灾害.海面溢油量是评价海上溢油事故威胁程度和确定溢油事故等级的重要指标,而溢油面积和油膜厚度的准确获得是评估溢油量的基础.文中系统总结了当今国内外海洋溢油面积和油膜厚度的监测方法,认为航空遥感和卫星遥感技术是获取海上油膜面积的有效手段,基于光学遥感和超声波原理的激光声学遥感器是最具发展潜力的油膜厚度测量技术.此外,通过构建油膜扩展模型来估算油膜厚度也不失为一种简单而有效的方法,其最大特点是应用范围广,不受时空、气候条件影响,实例分析验证结果有很高的准确性(高达96％),这种方法将有望于业务化监测运行来获取油膜厚度,从而比较准确地获得溢油量. 相似文献
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海面溢油无人机高光谱遥感检测与厚度估算方法 总被引：2，自引：0，他引：2
海上溢油是海洋国家所面临的共同问题，但至今仍没有一种可靠实用的海上溢油准确识别和油量遥感监测方法。为此，本文以无人机高光谱遥感为手段，开展了海面溢油检测与厚度估算方法研究。实验中，通过搭建室外大型水槽溢油实验装置，获取了模拟真实海洋环境条件下不同溢油量的遥感和现场光谱数据，在此基础上，分析并提取了海上溢油特征光谱波段，给出了海上溢油高光谱检测模型；针对现场实验条件下水面油膜厚度难以测定的问题，设计了3种利用总体溢油量的油膜厚度估算模型。得到如下主要结论:（1）675 nm和699 nm是海上溢油检测的有效特征波段，但对极薄的油膜没有检测能力；（2）提出了归一化溢油指数模型、反比例模型和吸收基线模型等3种海上溢油油膜厚度估算模型，其中对于薄油膜（厚度≤ 5 μm）和厚油膜（厚度>50 μm），反比例模型是溢油厚度反演的首选也是唯一选择。对于中厚度油膜，晴朗天气条件下，归一化溢油指数模型是油膜厚度反演的首选，同时反比例模型和溢油吸收基线模型也都有较好的反演能力，而在多云天气条件下，反比例模型效果最佳。 相似文献
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海洋溢油模型及其应用研究进展 总被引：2，自引：0，他引：2
根据滥油模型的数学计算理论不同,溢油模型主要有两个类型,欧拉-拉格朗日理论模型和蒙持卡罗方法模型。欧拉-拉格朗日理论模型主要包括:全动力轨迹模型和溢油归宿模型。溢油归宿模型又包括溢油扩展、扩散模型和风化模型。风化模型包括蒸发、溶解、乳化、光氧化、生物降解等过程。蒙持卡罗方法模型在欧拉-拉格朗日理论模型基础上增加了溢油扩散随机数的计算,应用随机数来计算油膜三维扩展尺度。该模型是对欧拉-拉格朗日理论模型的补充和完善。目前国内以及日本、美国、新加坡等国学者们分别在海湾,海峡等(?)了溢油组合模型。但由于他们的研究重点不同,模型没有得到全面的应用。溢油模型的前景相对可观,其与溢油应急反应专家系统的结合使得我们可以根据应急系统做出相应的应急计划,并通过模拟来对溢油损害索赔进行定量。 相似文献
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NOAA的GNOME溢油模型在湄洲湾的应用 总被引：2，自引：0，他引：2
在湄洲湾试用GNOME溢油模型模拟溢油扩散．先用EFDC建立潮流场,并选用主导风形成常风场,一并输入GNOME建立起溢油模型,模拟涨、落潮过程叠加不同风况下敏感海域的溢油扩散．模拟结果：初始溢油量为100t,扩散到第6小时,8种不同条件下挥发油量都为7．7t,附岸和漂浮油量和为92．3t,其中漂浮油量为6．4～92．0t,相应附岸油量为85．9～0．3t;溢油扩散最大范围为1．3～30．0km。,90％置信区间为2．0～56．0km。,最大距离为1．2～14．6km;与前人模拟溢油扩散结果相比基本一致．经分析,溢油扩散主要受3个方面影响：（1）岸线走向：当岸线靠近油膜漂移的路线时,大量油膜附着在岸上,扩散范围较小;（2）风况与流场关系：如果两者方向一致,油膜会扩散较远;（3）风区长度：风区越长,油膜扩散范围越大．总之,建立GNOME溢油模型较好地模拟了溢油扩散趋势,对溢油应急响应具有参考作用． 相似文献
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渤海溢油三维漂移数值模拟研究 总被引：2，自引：0，他引：2
国家海洋局北海预报中心于2011年开发了渤海三维溢油模型,该模型在分析国内外溢油模型现状的基础上,借鉴当今流行的数值模拟方法,使用油粒子模型与油膜扩展模型相结合的方式,用拉格朗日方法追踪每个带有一定油量的油粒子的轨迹,针对每一个油粒子则使用油膜扩展理论计算其油膜扩展过程。该模型可实现对溢油油污上升及水平输运过程、海表面油污浓度的预报,通过三组理想试验和2012年的海上溢油实验数据,对模型的各项功能、稳定性及模型精度进行了对比验证,结果较好,模型可实现对渤海海域海底或水下发生溢油的数值模拟。该模型解决了以往二维溢油模型在模拟钻井平台及海底输油管道泄漏等溢油事故方面的不足,可更好地为溢油灾害对海洋环境影响的估计提供有效参考信息。 相似文献
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利用MIKE21_FM HD模块搭建基于非结构网格形式的滨海北区二维潮流动力模型,并根据工程区实测水文数据对模型进行验证。结果显示,模拟结果与实测值吻合度良好,工程海域的水动力特性能够得到准确的反映,且可为溢油模块提供可靠的水动力基础数据。采用MIKE 21/3SA溢油分析模块搭建溢油风险预测模型,针对8种特定溢油情景下的油膜扫海面积、典型油粒子运动轨迹以及残油量变化等进行了预测分析。预测结果显示,不同情景下的油膜扫海范围和油粒子运动轨迹具有较明显的差异性;风场对油膜运动轨迹和扫海范围起决定性作用,潮流场次之;油膜扫海面积随溢油时间逐渐增大,在夏季主导风落潮时刻达到最大的626.89km2;盐城自然保护区北区最早受溢油影响的时间为第29.5h,南区最早受溢油影响的时间为第54h。 相似文献
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一定厚度的油膜对海浪的抑制模型研究 总被引：1，自引：0，他引：1
本文结合海浪谱的作用量平衡方程,给出了一定厚度油膜对海浪的抑制模型,该模型不仅与油膜的物理参数有关,而且与环境参数有关。文中开展了抑制比对这些参数的敏感性分析,数值模拟结果表明:动力学粘性,表面/界面弹性、油膜厚度、油膜覆盖率等参数对抑制比的影响较大,但油膜的其他物理学参数如:密度、表面/界面张力,表面/界面粘度几乎对抑制比不产生影响;而且,文中还发现风速和风向对抑制比的影响较大。一般情况下,油膜对雷达回波信号的抑制,只需考虑油膜对海浪的抑制作用;但对厚乳化溢油而言,还应考虑到介电常数的减小对雷达回波信号的抑制。将本文建立的抑制比模型所得结果与墨西哥湾溢油事故期间的15景ENVISAR ASAR影像所得抑制比结果进行了比较。 相似文献
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要实现利用微波辐射计对海面溢油的厚度等参数进行遥感监测，必须先对水面油膜的微波辐射特性进行研究，以便为传感器的设计和遥感资料的解译提供依据。在实验室条件下，利用“灰体室”的环境条件及测量方法，测试了原油、燃料油和食用植物油膜的微波发射率与油膜厚度之间的关系，并对测量结果进行分析和讨论。为实际应用提供技术资料。 相似文献
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S. A. Ermakov I. A. Sergievskaya L. A. Gushchin 《Izvestiya Atmospheric and Oceanic Physics》2012,48(5):565-572
Laboratory study results on the damping of gravity-capillary waves (GCWs) on water covered with oil slicks are presented. The nonmonotonic behavior (the presence of a local maximum) of the dependence of the damp coefficient on the slick thickness has been ascertained. The dispersion relation for GCWs in the presence of a viscoelastic slick of arbitrary thickness has been numerically calculated; this confirmed the presence of a damp coefficient maximum as a function of slick thickness. The parameters of oil slicks (interfacial elasticity and viscosity) have been estimated in a wide range of their thickness from a comparison of the calculation results with the data from laboratory measurements of wave parameters on water covered with an oil slick. 相似文献
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Jen-Men Lo 《Ocean Engineering》1996,23(6):519-531
Laboratory experiments were carried out to test the effectiveness of single floating booms, and series of barriers in preventing oil slick and jellyfish movement under various current, wind, and wave conditions. Samples of Kuwait light crude, Kuwait heavy crude, and emulsified Kuwait heavy crude oil were selected for the test program. It was found that the single floating booms were only effective in preventing the oil slick movement at current speeds less than 0.15 m/s for emulsified oil and 0.25 nits for non-emulsified oil. Double floating booms (with a distance of 16 times the boom's draught between them) prevented both non-emulsified and emulsified oil movement when current speed was less than 0.25 nits. The double floating boom system had the best performance in containing oil slick movement.In the combined air-bubble barrier and floating boom system, the air-bubble plume lifted the jellyfish to the water's surface, and thus most jellyfish accumulated in front of the floating boom. With the help of a proper collection device (such as a suction pump), the accumulated jellyfish could be removed to a desired location. Therefore, the quantity of jellyfish moving into the intake channel was reduced.Based on the test results, three different arrangements were recommended for the protection Kuwait's water intakes and harbors from oil slick and jellyfish movement. 相似文献
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A. Ya. Matveev A. A. Kubryakov A. G. Boev D. M. Bychkov V. K. Ivanov S. V. Stanichny V. N. Tsymbal 《Izvestiya Atmospheric and Oceanic Physics》2016,52(9):940-950
The possibilities of a multiangle method of radar diagnostics to determine thickness of an oil film on a sea surface by comparing the radar data with the quantitative modeling results obtained using the model of oil spreading dynamics are analyzed. The experimental results of the remote sensing of the Caspian Sea water area near the Neftyanye Kamni oil field by the Envisat-1 synthetic aperture radar (SAR) and the new Floating Objects Tracking System (FOTS) model of oil spreading are used for the analysis. The model allows to calculate the dynamics and change in the mass and size of an oil slick basing only on the available data of satellite measurements and atmospheric reanalysis.The model takes into account the main processes that influence the slick formation (gravity spreading, advective transport, dispersion, emulsification, turbulent mixing, and evaporation). This model is used to calculate the thickness evolution and dynamics of the displacement of oil slicks in the period between two consecutive radar images of this region (0.5–4 days) and to estimate the volumes of oil spilled in the field. The good consistence of the height of the oil film calculated using radar measurements and the modeling results confirms the method’s reliability. 相似文献
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Polarimetric synthetic aperture radar(SAR) oil spill detection parameters conformity coefficient(μ), Muller matrix parameters(|C|, B_0), the eigenvalues of simplified coherency matrix(λ_(nos)) and the influence of SAR observing parameters, ocean environment and noise level are investigated. Radarsat-2 data are used to make systematic analysis of polarimetric parameters for different incidences, wind speeds, noise levels and the ocean phenomena(oil slick and look likes). The influence of the SAR observing parameters, the ocean environment and the noise level on the typical polarimetric SAR parameter conformity coefficient has been analyzed. The results indicate that conformity coefficient cannot be simply used for oil spill detection, which represents the image signal to the noise level to some extent. When the signals are below the noise level for the oil slick and the look likes, the conformity coefficients are negative; while the signals above the noise level corresponds to positive conformity coefficients. For dark patches(low wind and biogenic slick) with the signal below the noise,polarization features such as conformity coefficient cannot separate them with oil slick. For the signal above the noise, the oil slick, the look likes(low wind and biogenic slick) and clean sea all have positive conformity coefficients, among which, the oil slick has the smallest conformity coefficient, the look likes the second, and the clean sea the largest value. For polarimetric SAR data oil spill detection, the noise plays a significant role. So the polarimetric SAR data oil spill detection should be carried out on the basis of noise consideration. 相似文献
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雷达波段对多极化SAR海面溢油检测极化特征参数的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
多极化SAR数据海面溢油检测研究日益受到重视。本文研究不同波段极化SAR数据的海面溢油检测能力，为最大程度减小观测条件、环境因素等的影响，选取准同步获取的SIR-C/X多极化SAR数据。针对海面油膜、生物油膜和低风区疑似溢油现象，研究L波段和C波段的共极化相位差、一致性系数、极化熵、各向异性和平均散射角等极化特征对海面油膜以及不同海面暗斑现象的检测能力。研究结果表明:在海面溢油检测以及探测不同暗斑现象间差异方面，C波段总体优于L波段；L波段，极化分解特征各向异性参数优于共极化相位差和一致性系数；C波段，共极化相位差、一致性系数特征优于极化分解特征各向异性和极化熵，结合平均散射角特征有助于滤除生物油膜和低风区。 相似文献
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青岛港黄岛油区建成投产后,在扩大石油进出口量的同时,也使事故溢油污染概率增大,对胶州湾海水环境造成了威胁。从已经发生的油污染事件看,溢油多数是由于油船海损,其次是港口机具或储油设备损坏造成的。由于溢油多数是突然发生,在短时间内将大量石油泄漏海中,造成大面积海面或海滩油污染。溢油污染不但造成直接经济损失,而且油污染较长时间内难以清除干净,对海洋生态环境、沿岸旅游环境和社会环境都产生恶劣的影响,因此溢油污染危害早已引起青岛市有关部门的重视,先后开展了油污染监测和预报工作。本文根据胶州湾及邻近海域事故溢油污染预警、预报的需要,给出预报模型和典型天气下黄岛油区溢油行为和污染范围的预测,对有效地预防溢油污染和制定抢救、回收措拖及方案提供了重要依据。 相似文献