随着海洋油气田作业进入深水化、超深水化时代，其工程设备也逐渐向大型化、集约化、复杂化、自动化的水下生产体系发展，加之水下自然环境的特殊性和地质油气储藏的复杂性，水下油气勘探开发的风险是持续存在的。水下溢油应急设施与对策的不断发展，对溢油模拟预测的有效性和准确性提出了更高的要求，如何在溢油事故发生初期通过对溢油的轨迹和范围做出及时准确的预报，对于有效地控制溢油，降低环境和经济损失，有着十分重要的意义。受水深和海洋环境的影响，渤海地区对于水下应急对策及设备需求的难度跟深水溢油相比略低，但水下溢油控制的效果会更为明显和有效。因此开展渤海地区水下溢油三维模拟是十分必要和急迫的。本文对相关的研究背景和意义进行了必要的阐述，并论述了国内外关于水下溢油的研究进展和现状。相关的研究内容和结论如下所示：1.利用FVCOM海洋数值模式建立了渤海海域的三维水动力模型，模拟了M2、S2、K1、O1四个分潮控制下的渤海水动力场，并对多个验证点的表层和垂向潮流实测数据与模型进行验证对比，计算的渤海三维潮流场为海底溢油模型提供潮流动力场；2.建立了海底溢油的输移扩散模型：将水下溢油分为近区的动量驱动阶段和远区的浮力驱动阶段两个部分，在动量驱动的浮射流阶段使用拉格朗日控制体积分控制体方法研究溢油的运动，在浮力阶段使用修正综合计算方法计算油滴上浮速度，并讨论了动量驱动阶段与浮力驱动阶段的过渡转换，此外利用相关文献中的实验数据对浮力驱动阶段粒子的上浮速度的两种计算方法进行了对比验证；3.将建立的水下溢油模型应用于渤海中部蓬莱19-3油田的海底溢油预测，计算了不同粒径油滴的上浮速度；模拟了无动量条件下的不同粒径和粒径区间的油滴在水下的溢油轨迹、扩散范围、抵达海面的时间和位置的差异；对比了有无初始动量对溢油模拟的影响,给出多种视角下的水下溢油示意图。得到结论如下：①粒径越大，上浮速度越大。在粒径小于7mm以下时，油粒子的上浮速度随着粒径的增大而增大，但增长速率在逐渐减小；但油滴的上浮速度不是随着粒径的增大而一直增加的，当粒径大于7mm时，油粒子的上浮速度不再增加，上浮速度曲线保持平稳并有微小的回落；②粒径越大，其在水下的运动时间越短，受流场水平运动的影响越小，溢油抵达海面的位置偏离溢油点的距离越小；粒径增大到一定阶段，在3-10mm之间的油滴，其上升到海面所用时间的差异已经不再显著；③初始动量大小决定浮射流所能影响的深度，动量越大，浮射流影响的距离越大；初始动量越大，溢油抵达海面所用时间越短，受海水水平流速影响越小，偏移距离越短，在水下的污染范围越小；④初始动量较大的溢油事故，有无动量驱动对抵达海面时间和偏移距离影响较大，模拟预测时不能忽略初始动量；初始动量较小的溢油事故（如管线、油井和沉船的缓慢溢油），模拟预测时可以忽略动量驱动阶段的作用。通过本文的研究，可以对海底溢油的输移扩散过程有更清晰的认识，为水下溢油的更深层次的研究做出一点尝试。