南通港泄漏危化品运移扩散趋势预测及可视化

论文摘要

近年来,随着内河基地石化产业的快速发展,港湾区域的危化品运输量日益增长,发生水运危化品事故的机率也越来越大。危化品泄漏对水域生态环境将造成严重损失,因此,港口危化品泄漏事故的应急反应体系的建立尤为重要。目前建立适宜的流场和扩散模型,对泄漏危化品行为进行准确地预测预报是关键技术难点。本文首次以南通港水域为研究范围,旨在对能够预测感潮明显的南通港水域内泄漏危化品的运移扩散的数值模型进行初探,为该港口危化品泄漏事故的化救应急和预测预报提供理论和技术支持。具体的主要研究内容和结论有:（1）本文针对南通港水域明显的感潮特征,选用平面二维潮流模型,筛选确定模型参数,对该水域的流场进行数值模拟。在此基础上,用Lagrange水质点跟踪模型计算水质点的运移路径,用以率定和验证潮流场模型。（2）本文在南通港水域通航环境复杂且船舶通航密度大的河段进行拉格朗日流路追踪试验,将现场试验和数值模拟相结合。此试验也现场模拟了不溶性危化品在试验区域泄漏后的漂移路径,为数值模拟计算提供了的实测资料。（3）本文分别选用Lagrange漂移模型和可溶性危化品扩散数值模型对南通港水域范围内不溶性危化品泄漏后的漂移路径和可溶性危化品泄漏后的输移扩散过程及浓度的空间分布特征进行研究,为船舶危化品泄漏事故的应急反应工作提供科学支撑。（4）以ArcGIS为平台,运用MapObiects2-3二次开发软件,visual studio2005（C#）编程等建立南通港水域泄漏危化品运移扩散趋势的可视化系统,对危化品的运移扩散范围进行动态显示,为化救应急提供动态变化信息资料。综上研究结果可直接用于南通港流域泄漏危化品事故的应急反应系统,为化救应急决策的制定、清除技术的安排及泄漏危化品损害的评估等提供理论和技术依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 潮流模型研究现状
• 1.2.2 污染扩散模型的研究现状
• 1.2.3 污染扩散模拟的可视化问题研究现状
• 1.3 课题的目的及设计思想
• 1.4 本文的主要研究内容及技术路线
• 第2章 南通港潮流场数值模拟及水质点跟踪模型
• 2.1 南通港概况
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 航道
• 2.1.3 自然条件
• 2.1.4 水文
• 2.1.5 港口运输量
• 2.2 南通港水域潮流场数值模拟
• 2.2.1 潮流场模型选取
• 2.2.2 流场数值计算
• 2.2.2.1 数学模型
• 2.2.2.2 计算格式
• 2.2.2.3 初始参数确定
• 2.2.2.4 稳定性控制
• 2.3 拉格朗日（Lagrange）水质点跟踪模型
• 2.3.1 拉格朗日（Lagrange）漂移
• 2.3.2 计算方法
• 2.4 本章小结
• 第3章 模型的率定与验证
• 3.1 率定与验证方法选取
• 3.2 拉格朗日流路追踪试验
• 3.2.1 试验方法及原理
• 3.2.2 试验仪器及设备
• 3.2.2.1 漂流浮标装置
• 3.2.2.2 自动闪光网标
• 3.2.2.3 手持GPS
• 3.2.3 试验过程
• 3.2.4 试验结果及分析讨论
• 3.3 潮流场模型的率定和验证
• 3.4 本章小结
• 第4章 泄漏危化品运移扩散模型的确立
• 4.1 不溶性危化品在水中的漂移模型（拉格朗日漂移模型）
• 4.2 可溶性危化品在水中扩散模型
• 4.2.1 数学模型
• 4.2.2 可溶性危化品在水中的浓度预测结果分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 泄漏危化品运移扩散模拟的可视化研究
• 5.1 实现工具简介
• 5.1.1 MapObjects简介
• 5.1.2 SDE空间数据引擎
• 5.1.3 Oracle9i数据库
• 5.1.4 VS2005（C#）开发环境
• 5.2 模型实现的关键技术简介
• 5.2.1 GIS开发方式简介
• 5.2.2 GIS查询与关系数据库的关联
• 5.2.3 GIS上的动态显示技术
• 5.3 泄漏危化品运移扩散模型的实现
• 5.3.1 采用模型简介
• 5.3.2 模型与可视化系统的交互
• 5.3.3 不溶性危化品漂移模型的实现
• 5.3.3.1 参数介绍
• 5.3.3.2 计算结果的GIS显示
• 5.3.4 可溶性危化品扩散模型的实现
• 5.3.4.1 参数介绍
• 5.3.4.2 计算结果的GIS显示
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录 拉格朗日流路追踪试验数据
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢
• 研究生履历