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。2. 采用权利要求1所述的实验系统与方法，其特征在于具体实验方法如下： 第2. 1根据实验环境的需要选择合适的实验地点和时间，架设特制的露天溢油风化模 拟装置，定量添加所需要的实验用水（海水、河水或配水等），采用水质取样分析模块分析 测试实验用水水质指标的环境背景值。 第2. 2根据溢油风化模拟装置的水体表面积及水深、实验油品的粘度、密度及其常见 油膜厚度，采用油品及分散剂计量添加模块计算溢油风化模拟实验需要添加的油品体积和 重量，自动计量和添加实验油品以及需要时的溢油分散剂。 第2. 3启动溢油风化模拟装置的水流模拟推水系统，根据需要设定推水板往复移动速 度及间歇时间，在缩比仿真环境中模拟溢油的风化过程（包括添加溢油分散剂时的分散作 用）以及对水质的影响，同时采用水质取样分析模块按照一定的时间间隔分析测试水质指 标。 第2. 4采用溢油案例比对模块及数据库，检索出与实验油种和溢油风化实验条件较为 相似的溢油案例，提取其水质监测等真实数据。 第2. 5采用水质评估分析模块的实验数据换算校正模型及数据库，根据第2. 4步骤检 索出的溢油案例水深和油膜厚度对风化实验数据进行源项和水体容量的换算，以及不同水 质指标浓度变幅调整因子的反推或校正，判别溢油风化实验缩比仿真效果，必要时更换溢 油案例或调整实验参数，重复上述相应的实验步骤，优化缩比仿真效果。 第2. 6采用适用区域匹配模块及数据库，检索出与区域溢油（或溢油风险）的油种和 环境条件综合匹配的溢油风化实验数据，同时提取区域环境条件基础数据，以及真实溢油 或溢油风险评估相关数据。 第2. 7采用水质评估分析模块的适用区域影响评估模型及数据库，利用第2. 6步骤检 索出的溢油风化实验数据以及区域环境条件等数据，首先判别溢油风化实验的仿真模拟效 果，在符合不失真判别准则的前提下，评估适用区域溢油或溢油风险对环境水质的单因素 指标及综合指标的影响，包括影响的程度、面积、持续时间等，如果有可利用的真实溢油相 关数据，则对评估结果的准确性进行验证，进一步保证评估结果的可靠性。 第2. 8水质取样分析模块的缩比仿真效果判别模块采用与第2. 5相同的方法反推水质 指标浓度变幅调整因子和判别溢油风化实验缩比仿真效果，并在达到不失真缩比仿真效果 时，将水质浓度变幅的实验结果还原换算为适用区域溢油后真实环境的水质浓度变幅。 第2. 9溢油风化模拟达到预定结束时间，完成最后一次水质指标分析测试及必要的重 复实验后，关闭各实验模块电源，采用小型收油机回收实验用油，请有资质的处理机构抽走 实验水池内含油废水，对拆卸后的溢油风化模拟装置进行专业清洗，晾干后储存备用。3. 根据权利要求2所述的实验系统与方法，其特征在于，第2. 4所述的溢油案例数据 库包括溢油品种、粘度、密度、油膜厚度及面积、泄漏量、泄漏时间、地点、环境条件（水深、 水流、气温、水温、光照）、溢油分散及回收处置情况、水质监测等数据，所述溢油案例比对模 块中的实验条件优化数据库包括溢油风化模拟实验的水深、油膜厚度、水流流速及波浪、水 质、光照、水质指标浓度变幅调整因子及其缩比仿真比值等；所述溢油案例比对模块中相似 比对检索优化模块的相似比对检索优化方法为： 第3. 1进行溢油风化实验油种与溢油案例油种及其粘度、密度、油膜厚度的相似比对， 检索出与实验油种较为相似的溢油案例； 第3. 2进行溢油风化实验条件与相似溢油案例环境条件的相似比对，检索出较为相似 的溢油案例提取其水质监测等真实数据； 第3. 3根据水质评估分析模块提供的缩比仿真效果判别结果和优化建议，更新和完善 实验条件优化数据库。4. 根据权利要求2所述的实验系统与方法，其特征还在于，第2. 5所述水质评估分析模 块的实验数据换算校正模型用于判别溢油风化实验缩比仿真效果的具体分析方法如下： 第4. 1根据检索出的溢油案例水深和油膜厚度，对风化实验水质浓度变幅进行源项和 水体容量换算，换算公式为：这里，AC" Lhk为经源项和水体容量换算的风化实验水质浓度变幅；H ^为溢油案例水 域水质采样点平均水深；Hf3,k为第k油种风化实验水深；1\为溢油案例水域油膜厚度；T f^kS 第k油种风化实验油膜厚度；Ctvj,k为第k油种风化实验第j种水质指标的本底浓度；C k 为第i时段第j种水质指标的实验浓度。 第4. 2根据检索出的溢油案例水质浓度变幅监测结果，反推水质指标的浓度变幅调整 因子和平均缩比仿真比值，反推公式为：这里，M1, ]>k为第k油种风化实验第i时段第j种水质指标浓度变幅调整因子；△ C" L ,,k:第k油种溢油案例水域第j种水质指标第i时段环境浓度变幅；：第k油种第j种 水质指标的环境浓度变幅与风化实验浓度变幅的平均缩比仿真比值；C1, ]>k含义同第 4. 1〇 第4. 3进行风化实验缩比仿真效果的判别及优化，判别准则公式为：这里，SSE,,k为风化实验中第j种水质指标的缩比仿真效果，含义同第4. 2。5. 根据权利要求2所述的实验系统与方法，其特征还在于，第2. 6所述的溢油风化实验 数据库包括风化实验的油品特性信息、风化实验环境条件信息、分时段水质指标测试结果 等数据，所述的区域风险基础数据库包括区域溢油及其溢油风险的品种和规模、逐月气温 光照水温水质水深等基础数据，所述适用区域匹配模块的搜索匹配检索步骤如下： 第5. 1进行溢油风化实验油种与区域溢油及其溢油风险的油种适宜匹配，检索出油种 及其粘度、密度、油膜厚度较为相似的溢油风化实验数据。 第5. 2进行溢油风化实验与区域环境条件的环境适宜匹配，挑选出与区域水流、气温、 水温、光照、水质背景等综合匹配的溢油风化实验数据，同时提取区域环境条件基础数据。6. 根据权利要求2所述的实验系统与方法，其特征还在于，第2. 7所述水质评估分析模 块的适用区域影响评估模型用于评估溢油对环境水质影响的具体分析方法为：根据适用区 域匹配模块提取的风化实验数据和待评估区域的相关数据，计算待评估区域溢油（或溢油 风险）的油膜覆盖面积、进入水体溢油的重量、分阶段水中含油量浓度变幅、超过分类标准 影响区域面积，计算公式如下：这里，为待评估区域溢油（或溢油风险）在第i时段的油膜覆盖面积；为待评估区域溢油（或溢油风险）在第i时段的溢出规模；为待评估区域溢 油（或溢油风险）最大油膜厚度、油品密度；Clp C2p C3p Cl为待评估油种重度、中度、轻 度、其他污染区油膜厚度调整因子；A C' WlhkS根据风化实验结果计算的第i时段水中含 油量环境浓度变幅；Ctvj, k、C1, j>k为第k匹配油种风化实验第j种水质指标的本底浓度和第 i时段实验浓度为第k油种风化实验第i时段水中含油量浓度变幅调整因子；H 札、1；,14的含义同第4.1;为待评估区域第i时段溢油回收量（或风险溢油预期回 收量）为待评估区域第i时段入水溢油量；为溢油对非封闭水域 水质造成超第η类水质标准的影响区域面积；Scilhn为第η类水中含油量水质标准；C' 〇,011 为待评估区域第j种水质指标的背景浓度；F1,k:第k匹配油种第i时段水质影响系数。 至此，模拟溢油风化对水质影响的实验系统与方法可以完成近海和内河关注区域包括 了溢油量、水面油膜、水深、水流及波浪、自然光照等风化条件、溢油风化及分散水质浓度变 化等影响因素的缩比仿真模拟实验和实验结果的真实环境浓度变幅定量还原换算与分阶 段水质影响程度及范围的分析评估。
【专利摘要】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。
【IPC分类】G01N33/18
【公开号】CN105181919
【申请号】CN201510514675
【发明人】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
【申请人】交通运输部水运科学研究所
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年8月21日