浅海环境下溢油海面的仿真.pdf

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1、第31卷第6期海洋通报v。1．31，N。．62012年12月MARINESCIENCEBULLETINDec．2012浅海环境下溢油海面的仿真杨永红，徐平，林明，奚彩萍(江苏科技大学电子与信息工程学院，江苏镇江212003)摘要：在考虑水深因素的条什下，提出了一种适合于浅海环境下溢油海面的仿真方法，利用TMA谱模型和Marangoni溢油理论模型，计算有限水深下溢油海面的海浪谱；然后根据海浪的色散关系和Longuet—Higgins海浪模型，计算有限水深下溢油海面的铅直位移；并分析了Kitaigorodskii深度函数的

2、特性：仿真结果表明，有限水深下海面的铅直位移比深水的小，而有限水深下溢油海面的粗糙度要比有限水深下和深水清洁海面的都小，结果与Marangoni溢油理论模型相吻合：关键词：溢油，海面，Marangoni溢油理论中图分类号：P733．1文献标识码：A文章编号：1001—6932(2012)06—0636—04SimulationofseasurfacewithoilslickintheshallowseaenvironmentYANGYong—hong，xuPing，LINMing，XICai-ping(Collegeof

3、Electric＆InformationEngineering，JiangsuUniversityofScienceandTechnology，Zhenjiang212003，China)Abstract：Inthispaper,thesimulationmethodofseasurfacewithoilslick，whichisadaptedtotheshallowseaenvironmentispresented，whichconsidersthewaterdepthfactor．Thespectrumofthese

4、asurfacewithoilspillingatdefine-depthwateriscalculatedbyTMAspectrummodelandMarangonioiltheorymodel．AccordingtothedispersionrelationandLonguet—Higginsmodel．thedisplacementoftheseasurfacewithoilspillingatdefine—depthwaterisevaluated．ThepropertiesofKitaigorodskiidep

5、thfunctionareanalyzed．Theresultsshowthatthedisplacementofdefine——depthwaterissmallerthanthatofdeepwater,theroughnessoftheseasurfacewithoilspillingatdefine-depthwaterissmallerthanthatofcleanseasurfaceatboththedeepandthedefine-depthwater．TheresultsaccordwiththeMara

6、ngonioiltheorymodel．Keywords：oilslick；seasurface；Marangonitheoryofoilslick近年来，海洋溢油事故的频发，给海洋环境和生物造成了严重的破坏。尽管，海上溢油监测和治理技术得到了快速发展，如合成孔径雷达(SAR，syntheticapertureradar)遥感卫星可实现全天候、全天时的溢油监测。但是，它的高虚警率问题一直未得到彻底的解决。理解溢油海面与清洁海面物理机制的根本区别是解决SAR高虚警率的关键所在(邹亚荣等，2009，2011；Nunziata

7、etal，2008；石立坚等，2009)。溢油海面的仿真是一个复杂的问题，它主要涉及两个过程：一是海面的建模，大致可分为物理模型和几何模型两种方法；物理模型是以流体力学方程为基础，建立了深水表面波理论、小振幅波理论以及有限振幅波理论；通常采用数值方法求解，需要做稳定性分析，该方法模拟的海面逼真度较好，符合实际海面的运动，但它具有计算量大、效率低等缺点。几何模型是通过对常见的几何曲线(如三角函数、样条函数)进行拟合来表示海面，其中，Fourier法是用不同频率、幅度及相位的三角函数的线性组合来表示海面。由于其Fourier

8、系数与海浪谱之间有明确的物理关系，因此，基于经验海浪谱法仿真海面在微波海洋遥感中广泛采用，经验海浪谱模型有Bretschneider海浪谱、Pierson—Moskowitz海浪谱及JONSWAP海浪谱等。二是油收稿13期：2011-10—25；修订El期：2012—04—20基金项目：江苏省高校优秀中青年教师和校长