一种模拟溢油风化对水质影响的实验系统与方法。包括：缩比仿真溢油风化对水质影响的实验装置、溢油案例比对模块及数据库、适用区域匹配模块及数据库、水质评估分析模块，以及专用的实验方法，用于在缩比仿真环境中模拟溢油风化(包括溢油分散)对水质的影响，并将特定油品和缩比仿真环境条件下的实验结果还原换算为同类溢油在真实环境风化中造成的分阶段水质指标变幅及影响程度和范围。本发明专利技术为科学地认识溢油及其分散后的环境归宿与危害，开展溢油环境影响评价和环境风险评估，积极有效地采取污染防备、应急处置、环境修复对策措施提供实验技术支持。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及，属于环境保护及溢 油环境影响实验及评价
，它带有缩比仿真溢油风化对水质影响的实验装置、溢油 案例比对模块及数据库、适用区域匹配模块及数据库、水质评估分析模块，能够在缩比仿真 环境中模拟溢油风化（包括溢油分散）对水质的影响，并将特定油品和缩比仿真环境条件 下的实验结果还原换算为同类溢油在真实环境风化中造成的分阶段水质指标浓度变幅及 影响程度和范围，为科学地认识溢油及其分散后的环境归宿与危害，开展溢油环境影响评 价和环境风险评估，积极有效地采取污染防备、应急处置、环境修复对策措施提供实验技术 支持。
技术介绍
随着全球经济持续快速发展，对能源的需求不断增加，沿海及内河、水上、水下及 陆域溢油事故风险均明显加大，近些年国内外溢油污染事故呈现大规模频发态势，已引起 世界各国的高度重视，大力加强了溢油风险防范和应急处置工作。 原油及其炼制产品种类繁多，其发生溢出事故进入环境的规模各异，受风、浪、流、 光照、生物活动等多重因素的作用所经历的蒸发、光氧化、溶解、乳化、粘附于颗粒物沉降、 微生物降解等风化过程随着环境条件的变化而千差万别。 为了科学地认识溢油的环境归宿与危害，积极有效地采取污染防备与应急处置对 策措施，世界多国科学家持续开展了溢油风化和环境影响的研究、观测和实验，W便由此入 手，了解各种风化过程和阶段对不同环境受体的危害，为防治污染对策提供有效依据，并根 据溢油风化整体特征找到适合而系统的模型方法，统一应用于溢油模拟及应急处置决策， 采用多学科方法来研究和预测溢油的环境归宿，分析和预警溢油的环境危害及影响。 李志军等人的《波浪作用下油脂冰内溢油行为物理模拟实验技术》一文，制作了一 个长130畑1，宽15畑1，深50畑1的玻璃水槽，置于控溫精度较高的低溫实验室内，玻璃水槽上 面敞口，周边5面均加保溫材料板。依靠由震荡台电机提供动力的契型块在水槽内的垂直 运动造波，通过调节水深、电机运动频率及传动臂调节孔位置，变换波长和波高。（《大连海 事大学学报》第23卷第4期） 赵云英等人的《波浪槽模拟海况检验消油剂的乳化性能》一文，提到了一个波浪槽 试验装置，波浪槽为（0. 8X1. 0X15)m3,实际水深为0. 5m，波高大约为0. 38m。造波机由计 算机控制，按一定频率形成波浪并且有破碎波的产生。破碎波的频率为10s。在波浪槽水面 上根据需要布上一定厚度的油膜。采用波浪槽模拟海浪的运动状况，研究波浪对消油剂清 除海面溢油的作用。（《海洋环境科学》第23卷第4期） 张秀芝等人在《海上溢油风化特性及化学分散剂效果的影响因素研究》一文 中，提到一个模拟原油风化的装置，由波浪槽和围油栏组成，波浪槽系露天混凝±结构， 25m(长）X0. 6m(宽）X1. 2m(高），槽顶端安装造波机及控制器，首尾设消能坡，其上铺碎 石及竹扫靑苗，波浪槽可W模拟30cm波高的波浪。（《海洋环境科学》第16卷第3期） 杨庆霄等人在《溢油的物理性质在模拟风化过程中的变化》一文提到一个风化模 拟装置，其处于一间蔽光的暗室内，风化槽中加入自来水，经恒溫槽恒溫的水由循环累经进 水管打入风化槽中。多余的水经回水管再流入恒溫槽。回水管高度为控制风化槽水位的高 度。油样品放在装满海水约化的生物培养缸中。培养缸放在风化槽的中部。用溫度计可 随时观察到风化槽内的水溫。电风扇和灯光分别模拟自然条件下的风和太阳光。照明用 6X40W日光灯，每边=个，W保证足够的照度。（《海洋环境科学》第8卷第3期） 于顺、安伟等人专利技术的《一种模拟海上溢油性质变化试验装置》 (CN2008102113352)设及海洋环境模拟装置，包括底部设有水槽支架、顶部设有风罩的条状 水槽，水槽与造波机连通，风罩与带风机箱的通风管道连通，水槽的四个侧壁外表面均设有 空气幕围挡，集造波、生风、升降溫、保溫功能于一体，集成的数控系统，用于近似地模拟海 上溢油的性质变化。 吴海涛、乔冰等人专利技术的《海上溢油风化模拟系统》（CN2009101056450)在溢油池 中安装了由拨水板W及侧面推进器组成的水流模拟装置，通过控制器调节压缩空气推进气 缸，带动拨水板在溢油池内做周期性的往复运动，W及推动侧面推进器有规律地从外部拍 打溢油池壁，使水面产生纵向的流动和横向的波浪。 W11] 包木太、沈田田等人专利技术的《一种海底溢油行为归宿的实验模拟装置》(CN2014104881817)包括两个圆柱形模拟海水容器、安装于容器底部的原油、溢油分散剂锥 形喷嘴，原油、溢油分散剂储罐、恒溫控制循环水装置、紫外巧光照相系统，用于模拟海底溢 油的行为归宿。 李吴、孙宝江等人专利技术的《一种模拟深水区水下溢油的装置与方法》 (CN2014105595831)包括压力控制系统、混合注入系统、实验模型系统和给排水系统；可模 拟不同压强、溫度、喷射速度等深水环境下油气行为归宿，实现较高精度的参数测量。 安伟、钱国栋等人专利技术的《水下溢油模拟试验装置及其操作方法》 (CN2015100436301)在试验水槽外部一侧设有试验水配制水槽，另一侧外部设有水下注油 单元轨道、水下注油单元和电控柜，集试验水配制和多种变化的注油条件等功能于一体，并 配有PLC控制系统，更为近似地模拟水下溢油的实际状况。 现有的一些其他的海洋环境模拟试验模型如CN200975971Y，CN2252989YW及 CN2421640Y所掲示。 上述有关海上溢油风化模拟试验的论文和专利缺乏能够模拟溢油风化对水质影 响的实验系统，而主要聚焦于： 1.模拟水流和波浪的试验装置； 2.对水面和海底溢油行为的物理模拟； 3.波浪对化学分散剂清油作用及效果的测试； 4.溢油的物理性质在模拟风化过程中的变化。 尽管李思源等人曾分析了利用上述《海上溢油风化模拟系统》（CN2009101056450) 进行溢油风化模拟时的海水水质变化（《海上污染防治及应急技术研讨会论文集》，中国环 境科学出版社，2009:261-266)，但由于缺乏对真实溢油的缩比仿真分析，其结果难W说明 溢油在真实环境条件下的水质影响，无法定量预测溢油的环境风险。 有关模拟海洋环境进行腐蚀试验的专利还存在下述一些不足： 1.均是室内模拟，对光照、降雨等自然条件考虑不足；[002引 2.都是用造波机造浪，不能模拟海洋中海水的环流、端流等； 3.未能较真实地模拟海洋环境中不同深度海水运动的变化等。
技术实现思路
(1)专利技术目的 为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种模拟溢油风化对水质影响的实验 系统与方法，开创一种能在仿真缩比环境中模拟溢油风化（包括化学分散）对水质的影响， 并将特定油品和缩比环境条件下的实验结果还原换算为同类溢油在真实环境风化中造成 的分阶段水质指标变幅及影响程度和范围的完整实验系统与专用实验方法，为科学地认识 溢油及其分散后的环境归宿与危害，开展溢油环境影响评价和环境风险评估，积极有效地 采取污染防备、应急处置、环境修复对策措施提供实验技术支持。 似技术方案 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种溢油风化对水质影响的缩 比仿真与还原分析的完整实验系统与方法，其包括缩比仿真溢油风化对水质影响的实验装 置（含溢油风化模拟装置、油品及分散剂计量添加本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种模拟溢油风化对水质影响的实验系统与方法，其特征在于提供一种溢油风化对水质影响的缩比仿真与真实还原分析的完整实验系统与方法，其组成包括缩比仿真溢油风化对水质影响的实验装置(含溢油风化模拟装置、油品及分散剂计量添加模块、水质取样分析模块)、溢油案例比对模块及数据库、适用区域匹配模块及数据库、水质评估分析模块、专用实验方法，它们的主要构成及其联接关系如下：第1.1溢油风化模拟装置包括安装于室外的拼接式圆柱形水池框架、多契型推水板、水池圆心轴固定杆、圆柱形整体外包橡胶水池、水池顶部滑轨及配有拖带固定器的电动滑轮、电动滑轮速度频率控制器，油品及分散剂计量添加模块配有专用输送计量泵以及专用的计量添加计算模块，水质取样分析模块包括对实验水体水质指标的取样分析单元和探测分析单元，以及专用的缩比仿真效果判别模块，该取样分析单元带有专用输送计量泵。溢油风化模拟装置+油品及分散剂计量添加模块+水质取样分析模块即形成了对溢油量、水面油膜、水深、水流及波浪、自然光照等风化条件、溢油风化及分散的水质浓度变化等影响因素进行缩比仿真的实验装置。第1.2溢油案例比对模块及数据库包括溢油案例数据库、实验条件优化数据库和相似比对检索优化模块，可检索出与风化实验油种和环境条件较为相似的溢油案例及提取其水质监测等真实数据，用于为油品及分散剂计量添加模块提供经相似比对检索适宜的实验油品油膜厚度、水中溶解度及饱和系数等参数；为水质取样分析模块、水质评估分析模块反推水质指标浓度变幅调整因子、计算缩比仿真比值、验证分析评估结果准确性提供同类油品和环境条件下的真实溢油事故环境参数和水质浓度变幅、油膜厚度、面积等参数；根据水质评估分析模块判别的缩比仿真不失真效果及其优化建议，更新和完善实验条件优化数据库。第1.3适用区域匹配模块及数据库包括溢油风化实验数据库、区域风险基础数据库和实验适用匹配模块，可检索出与区域溢油及其溢油风险的油种、区域水流、气温、水温、光照、水质背景综合匹配的溢油风化实验数据及提取区域环境条件基础数据，用于为水质取样分析模块计算真实环境溢油(或溢油风险)水质指标浓度变幅、水质评估分析模块评估溢油对水质影响的程度和范围，提供经匹配适宜的影响评估区域水深和溢油(或溢油风险)规模等参数，以及匹配的溢油风化实验数据；根据水质取样分析模块提供的溢油风化对水质影响的缩比仿真实验结果更新和完善溢油风化实验数据库。第1.4水质评估分析模块及数据库包括实验数据换算校正模型及数据库和适用区域影响评估模型及数据库，形成了估算风化实验水质指标浓度变幅调整因子和缩比仿真比值、评估区域溢油或溢油风险油膜覆盖区域范围和进入水体的溢油量及其不同时段水质指标浓度变幅、单因素指标及综合指标影响程度和面积的水质影响评估模型系统。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：乔冰，邹云飞，田玉军，吴宣，宋志国，石敬，刘春玲，肖峰，刘晓峰，兰儒，李春潮，
申请(专利权)人：交通运输部水运科学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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