在海底输油管道输油过程中,由于管道破裂导致石油泄露至海洋中,对海域水质状况会造成不同程度的污染,有必要对海底管道破裂后溢油的残留量以及对环境可能造成的影响范围和程度进行研究,从而为环境管理和环境保护设计提供科学依据。本文首先简要介绍了本研究的背景,并对国内外溢油模型的的发展现状和近区模式的发展状况做了详细的综述。具体工作及结论如下:1.采用Backhaus的三维非线性潮波数值模式计算了北部湾和涠洲岛附近海域的三维正压潮流的流场,作为近区模型背景流场的分析依据,以及远区物质输运模型的输入,并用6个测站资料对涠洲岛附近海域水动力模型进行了验证。2.通过应用拉格朗日积分控制单元体,建立了海底输油管道溢油的近区浮射流模型,模拟比较了涨潮时和落潮时不同的海流情况下对海底管道溢油在近区输移扩散的影响。3.在结束了近区输移扩散后,溢油的随流扩散等行为需要用远区物质输运模型进行研究。在流场模型的基础上,运用粒子随机走动(random walk,简称粒子法)的方法求解物质输运方程,建立了溢油漂移预测模型,并将近区模型与建立的远区模型进行衔接,将近区模型的结果作为远区模型的输入,得到溢油在海面的输移扩散模型。4.将模型运用到北部湾涠洲11-4油田输油管道溢油过程中。研究了初始排放角度对近区溢油输运的影响和潮流中近区稀释度的变化规律,以及溢油在远区输移扩散过程中溢油量的变化和扫海面积。从结果中可以看出,在近区,对于不同角度发生溢油除了对浮射流中心到达海面的位置差别影响较大外,其他如对浮射流半径,面积以及稀释度的影响都不大,但潮流对浮射流运动的影响较大。在远区,在溢油发生初期,油膜扩散面积随时间逐渐增大,污染海洋的面积也明显增大。到了后期,油膜面积逐渐减少,直至抵岸。5.验证了本文建立的模型。将近区输移扩散的结果与浮射流积分模式得到的结果进行了比较,结果显示,两者预测的结果比较接近。在远区,将溢油作为点源模拟与作为面源模拟的结果作了比较,两者的溢油走向是一致的,扫海面积相差不大,但于两者相同时刻的油膜瞬时面积点源模拟结果比面源模拟结果要小,相同时间内的溢油损耗也较面源模拟要小。本研究建立的海底输油管道溢油输移扩散模型,丰富了溢油输移扩散预测的方法,为其他海域的同类研究提供了参考。