(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210782318.4 (22)申请日 2022.07.05 (71)申请人 中国石油大 学 （华东） 地址 266580 山东省青岛市黄岛区长江西 路66号 (72)发明人 刘增凯　韩忠昊　史学伟　陈琦　 马强　蔡宝平　张彦振　纪仁杰　 刘永红　 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/02(2012.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 7/00(2006.01) G06T 7/70(2017.01) G06T 7/62(2017.01) G06F 3/14(2006.01)G01W 1/02(2006.01) G01D 21/02(2006.01) G01S 19/14(2010.01) G06F 111/08(2020.01) (54)发明名称 一种渤海湾极端天气条件下溢油事故风险 评估方法及系统 (57)摘要 本发明属于海洋石油工程领域， 具体地， 涉 及一种渤海湾极端天气条件下溢油事故风险评 估方法及系统。 渤海湾极端天气条件 下溢油事故 风险评估方法， 包含六个主要步骤： 气象与地理 数据收集与处理、 溢油情景输入、 建立参数模型、 建立结构模型、 实时信息采集与处理、 可视化显 示。 渤海湾极端天气条件下溢油事故风险评估系 统， 包含五个部分： 数据收集与分析子系、 遥感卫 星监测子系统、 气象监测子系统、 运算分析子系、 可视化分析子系统。 权利要求书8页 说明书10页 附图5页 CN 115099653 A 2022.09.23 CN 115099653 A 1.渤海湾极端天气条件下溢油事故风险评估方法， 其特征在于： 包含六个主要步骤： 气 象与地理数据收集与处理、 溢油情景输入、 建立参数模型、 建立结构模型、 实时信息采集与 处理、 可视化显示； 气象与地理数据收集与处 理的具体步骤为： S101： 从ERA5(欧洲中期天气预报中心再分析数据集5)中读取历年来渤海海面10米处 风速的极端风速， 海水温度等数据； 从H YCOM数据库中读取流速数据。 将渤海历年来的极端风速按照广义极值 Ⅰ型分布即耿贝尔分布拟合出概率密度曲线。 耿贝尔分布的概 率密度函数为： 其中， μ是位置参数； σ 是尺度参数。 S102： 从地理信息数据库中读取海岸线类型和相应的社会经济资源， 并计算岸线 的脆 弱性指数。 假设岸线类型和社会经济资源在脆弱性指数中各占50％的权重， 则脆弱性指数可以用 以下公式表示: 其中， Ci是第i段岸线的脆弱性指数； li表示第i段岸线的岸线长度， m； a和b是常数， 分别 代表海岸线类型和 社会经济资源在脆弱性指数中所占的比重， a和b之和为1； en代表第i段 岸线中第 n种类型的岸线的分值； 代表第i段岸线中第 n种类型的岸线的长度， m； sm为第i 段岸线中第m种社会经济资源的分值； 为第i段岸线中第m种社会 经济资源所占据的海岸 线长度， m。 S103： 根据S101和S102的参数建立物理模型。 (1)油膜漂移 油膜漂移是一个由风、 海流和波浪驱动的物理过程。 表面流和风对油的驱动力造成了 表面油的平流， 悬浮油的平流是 由于水流的作用而夹带水中的油滴的运动。 油膜的平流速 度可以表示 为： 其中， 是油膜的漂移速度， m/s； 是表面流速， m/s； 是海面以上10米处的风速， m/ s； aC是水流漂移因子， 解释了潮汐等风以外的因素引起的浮油漂移， aC的值通常设置为1.0； aW是由风引起 浮油漂移的漂移因子， 通常取0.0 35。 在方程两边同时对时间t求积分， 就可以得到t时刻油膜漂移的距离Sa。 (2)扩展 扩展是油膜在重力、 惯性、 粘度和水油界面张力作用下的水平膨胀。 浮油的水平扩展可 以分为三个阶段： 重力 ‑惯性阶段、 重力 ‑粘度阶段和表面张力阶段。 考虑到风对扩展的影 响， 可以把扩展表示 为：权　利　要　求　书 1/8 页 2 CN 115099653 A 2其中， A表示海面上的油膜面积， m2； Δρ ＝ρw‑ρo， 是海水密度与油密度 之间的差值； ρw和 ρo分别为海水和油的密度； V是泄露油的总体积， barrels； 是海面以上10米处的风速， knots； t是时间， mi n。 (3)蒸发 蒸发在石油泄露后会立即开始， 是溢油初期石油减少的主要原因。 由于油蒸气压、 专门 的蒸馏数据和传质系 数等数据很难获得， 可以只考虑时间和温度的因素， 将蒸发方程表示 为： Eva＝(0.16 5(％D)+0.045(T ‑15))ln(t) 其中， Eva是蒸发油的百分比； ％D是在180℃下的蒸馏百分比(重量)； T是海水温度， ℃； t是时间， mi n。 (4)分散 自然分散是海面浮油被破碎波破碎并分散成油滴进入水体的一个物理过程。 小油滴受 到自然湍流的影响会停留在水体中， 而较大 的油滴会在短时间内上浮到水面。 油分散的夹 带公式可以表示 为： 其中， Qd是夹带率， kg/m2s； C*是经验夹带系数取决于油的类型和风化状态； Dd是单位面 积消耗的破碎波的能量， J/m2； S是被油覆盖的海面比例， 取值在0 ‑1之间； F是单位时间内被 破碎波击打的海面的比例， s‑1； d是油滴尺寸， m； Δd是油滴间隔直径。 C*可以通过 下列公式进行计算： 其中， v是油的运动粘度， cSt。 Dd可以表示 为： Dd＝0.0034ρwgH2 其中， ρw是海水密度； g是重力加速度， m/s2； H是波高的均方根， m。 F可以表示 为： F＝0.032(UW‑UT)/Tw 其中， UT是引起破碎波的临界风速， m/s； Tw是破碎波周期， s。 分散的油的总质量可以计算 为： 其中， A是油膜面积， m2； dmax和dmin分别为最大和最小的液滴尺寸直径， m。 dmax和dmin可以 表示为： dmax＝3400E‑0.4v0.34权　利　要　求　书 2/8 页 3 CN 115099653 A 3