围油栏现状与数值模拟研究综述

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1、围油栏现状与数值模拟研究综述摘要：在处理海上溢油事故屮，围油栏是一种常用设备。文章介绍了围油栏的发展历程，并对其特性、种类和结构做了较为详尽的综述。结合国内外的研究现状，对今后围油栏数值模拟的方向做出进一步的分析与展望。关键词：围油栏；数值模拟；海上溢油1引言海上发生石油泄漏事故时，溢油会在海面形成范围很广的油层。一般情况下，首先必须采取措施对溢油进行围控，而围油栏是不可或缺的围控工具。I韦I油栏具有使用便捷、不会造成附加污染等特点，是应对海上溢油事故屮最为冇效的工具之一。围油栏的研制始于20世纪30年代或更早一些。最初它仅作为应急

2、设备，主要配备于炼油厂、储油基地等场所。直到上世纪六、七十年代，围油栏才得到人们的重视，被用于防污染工作。随着国内外海上石油泄漏事故频发，围油栏的作用更加凸显，专家、学者对高性能I韦I油栏展开了更深入、更广泛地研制。[1,2]2围油栏的特性、种类和结构在分析围油栏拦油性能时要综合考虑乘波性、滞油性及抗风抗浪性[3]0另外，坚固耐用，使用便捷，方便维修以及海生物不易附着等性能同样重要[4]。广泛应用的固体浮子式围油栏组成部分有：浮子、配重和裙体。浮子为I韦I油栏提供了浮力。配重的作用是保证裙体能够在水中尽量伸展并尽可能保持垂直。裙体的

3、作用是拦截浮油。围油栏种类众多，至今尚无统一分类。按浮体结构可分为：充气式围油栏、固体浮子式围油栏和浮沉式围油栏；按使用环境分类，可分为：平静水流围油栏、保护水域围油栏和外海围油栏；按其布置方式可分为：固油栏、扫油板、导油栅和集油器；按使用情况可分为：移动布放型围油栏、永久布放型围油栏和应急型围油栏；按包布材料可分为：橡胶围油栏、PU围油栏、PVC围油栏、网式围油栏和金属或其他材料制成的金属或其他围油栏；按用途可分为：一般用途围油栏和特殊用途围油栏，例如：吸油围油栏、防火围油栏、煌滩式围油栏和堰式围油栏均为特殊用途围油栏［5］。FI

4、前，我国一般按禺油栏的使用性能进行分类：普通围油栏（充气式和固体浮子式［6］）和防火围油栏。对应我国有关部门所釆用的围油栏分类，具体类型围油栏的基木结构如下：（1）充气式围油栏的结构充气式围油栏上部设有规范的气囊，气囊之间一般互不相通。气囊下面则是围油栏的主体，它是一条内夹纤维的耐油胶带，并在水上和水下形成隔油屏障。充气式围油栏一般每100或200m为一组。（2）固体浮子式围油栏的结构固体浮子式围油栏由浮子、裙体、配重、接头、脊绳和柔性段等组件组成，一般每20m—组。

5、韦

6、油栏的浮子为PVC包布内夹固体泡沫，浮子之间通过柔性段连接。

7、（3）防火型I韦I油栏的结构防火型围油栏由水上耐火部分、水下裙体、配重链、纵向受力件和接头构成。水上耐火部分的浮体采用耐热防锈的高合金结构钢浮体。柔性段釆用耐热金属丝网、防火纤维编织布等材料组成，柔性段用螺栓和压板与浮子连接。水下裙体则采用双层高强度织物涂覆优质阻燃橡胶。配重链方面采用镀锌高强链条包覆在橡胶裙体的底部。OilSpillResponseCatalog为了帮助用户在做溢油应急计划时选择合适的围油栏，对其进行了分类［7］。Fenceboom（栅栏式围油栏）由自支持或浮体支持的加强件构成的围油栏，没有配重链，随波性能比较差。

8、Curtainboom（幕式围油栏）采用充气浮腔作为浮体的围油栏，如压力充气式围油栏和自充气式围油栏。externaltensionboom（外张力式围油栏）通过外张力件和拉索来维持闱油栏姿态并承受I韦I油栏拉力的用油栏。Tidalsealboom（潮间带拦油索）上部充气、下部注水型式拦油索。适用于潮间带，浮时对称，可坐于沙滩上及伴随潮水起落而不会倾倒。3国内外研究现状在实验基础上进行的研究不仅浪费人力、物力和财力，而且由于实际条件的限制，实验环境无法与海上水文环境相比拟。随着人们对风、浪、流的研究逐渐深入以及计算机应用技术的突飞猛

9、进，人们不再依赖于实验来设计和测试围油栏，而通过数值模拟的方式来研究。H?M?Brown>C-F.AN和R?H?Goodman等人［8,9,10］模拟了围油栏的拦油失效问题。FANG和SELIM等人［11,12,13］模拟了风浪流作用下围油栏的拦油效果;FANG等人模拟实际海域固体栏板拦油效果,探讨了波浪、水流对界面波的影响。在风海流的影响下，传统结构的I韦I油栏在海况较差吋不能发挥应冇的作用，而一味地增加栏深，水流和波浪会导致围油栏发生形变。为此，J?M?Lo、K?H?Kang和ChoN?S等人提出了双体围油栏结构,并用拉格朗H粒

10、子追踪法验证出双体围油栏栏间距为8倍左右栏深时，其拦油效果较好。林建国等人对須油栏内不均匀溢油迁移扩散问题进行了解析求解，并通过FLUENT模拟了水平均匀流作用下围油栏夹带使用失效、流失失效和临界累积失效模式，对围油栏也进行了简化且未