CN104316292A

CN104316292A - 码头区域溢油模拟试验装置

Info

Publication number: CN104316292A
Application number: CN201410586083.7A
Authority: CN
Inventors: 竺柏康; 王东光; 李翠翠; 张乐; 丁波; 陶亨聪
Original assignee: Zhejiang Ocean University ZJOU
Current assignee: Zhejiang Ocean University ZJOU
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2034-10-28
Also published as: CN104316292B

Abstract

本发明公开了码头区域溢油模拟试验装置，该装置包括三个部分：一是可调节码头，通过调节码头在桩柱上的高度，用以在系统中模拟高桩码头、固定码头或浮码头区域；二是风浪模拟装置，该部分主要通过安装于水槽四周上部的风力产生装置提供风场，通过安装于水槽底部的涡轮提供潮流场；三是数据监控采集系统，包括压力传感器、温度传感器、风速和流速监测装置、高速摄像机等。本发明可以对码头区域发生的溢油进行模拟，并实时记录污油运动状态，以探究码头区域溢油的运动规律。

Description

码头区域溢油模拟试验装置

技术领域

本发明涉及一种海岸溢油模拟预测设备，尤其涉及码头区域溢油模拟试验装置。

背景技术

油轮运输对海上油气田的开发、生产与产品外输起着至为关键的作用。随着我国海洋开发战略的兴起和油气资源的持续紧缺，海洋油气资源开发逐渐兴起，石油对外依存度也逐渐攀升，海上石油运输量持续增长。油船靠泊码头进行接卸油作业和码头上输油管的操作不当，极易容易造成油品泄漏，油品一旦泄漏，将会对海洋生态环境和人类健康与社会经济发展造成一系列的巨大影响和不可挽回的损失。

码头区域溢油具有泄漏规模小、受水文条件影响明显、对海岸破坏严重等特征。实现码头区域溢油的模拟，对溢油回收有重要的现实意义。目前实际采用的溢油模拟装置主要用于外海区域的溢油模拟，模拟主要内容为海上溢油的性质变化和污油分解等。如吴海涛等人的《海上溢油风化模拟系统》，通过安装拨水板和侧面推进器模拟海水的平流、环流或局部湍流，通过较真实的模拟海水的实际流动，能够满足长时间模拟海上溢油风化实验的需求。包木太等人的《一种模拟海洋滩涂溢油的试验装置》，装置中设置了一个分层的框架，通过在框架上设置隔板以模拟海水流动，根据试验需要在装置中添加海沙和海水模拟海滩，能够快速方便的测定滩涂溢油的吸附与吸解速率。于顺等人的《一种模拟海上溢油性质变化试验装置》，该溢油装置能够模拟海上溢油性质变化，集造波、生风、升降温、保温等功能于一体，集成数控系统，能够近似的模拟海洋环境下溢油的性质变化过程，为溢油应急决策提供技术支持。但需要认识到，现有的模拟装置，通常是对开放海域的溢油运动和性质变化进行模拟，对码头区域内的溢油运动设计较少，且现有设计几乎没有。因此，针对码头区域溢油的事故特点，提出一种码头区域溢油运动模拟装置。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术提供一种便于计算机模拟、还原状态佳、实时记录污油运动状态、具有潮汐模拟能力、模拟状态多样的码头区域溢油模拟试验装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：码头区域溢油模拟试验装置，包括具有水槽的风浪模拟装置和数据采集装置，其中：水槽内靠近一侧侧壁处设有可调节码头；可调节码头上部设有油管；可调节码头下侧具有能容纳部分桩柱动配合连接的升降连接孔；桩柱设置在水槽底部；水槽的顶部沿着沿口设置有进气格栅；水槽底部的一侧设有能造波的桨叶。可调节码头分为码头平台和桩柱两部分组成，桩柱在升降连接孔内滑动，以达到按需模拟不同码头高度的作用，同时也能模拟高桩码头、浮码头或固定码头。进气格栅设置在各个方向上，因此，可以按需模拟不同的风场。桨叶产生波浪，通过有关数据采集装置，将溢油运动的实时数据传输至电脑，以便于分析溢油的运动规律。

为优化上述技术方案，采取的措施还包括：水槽内靠近一侧侧壁处设有可调节码头；可调节码头上部设有油管；可调节码头下侧具有能容纳部分桩柱动配合连接的升降连接孔；桩柱设置在水槽底部；水槽的顶部沿着沿口设置有进气格栅；水槽底部的一侧设有能造波的桨叶。可调节码头分为码头平台和桩柱两部分组成，桩柱在升降连接孔内滑动，以达到按需模拟不同码头高度的作用，同时也能模拟高桩码头、浮码头或固定码头。进气格栅设置在各个方向上，因此，可以按需模拟不同的风场。桨叶产生波浪，通过有关数据采集装置，将溢油运动的实时数据传输至电脑，以便于分析溢油的运动规律。数据采集装置包括滑动设置在可调节码头上方的高速摄像机。水槽靠近可调节码头的一侧的材质为毛玻璃，其余的侧面为光滑玻璃。便于观察和数值处理。油管为透明玻璃管或透明塑料，并且沿着可调节码头上沿边缘布设。边缘设置的玻璃管能较为直观的反应油路渗漏状况。水槽位于桨叶附近具有沿着该桨叶轴向平行排布的进排水孔。进排水孔通过注水、排水来模拟海水的潮汐。数据采集装置包括设置还包括设置在水槽内的压力传感器。压力传感器用于测试水体的压力，进而获得模拟水文状况的潮汐作用力。桨叶的动力机构为涡轮。在水槽中注入一定量的水，开启涡轮，带动桨叶运动，调节涡轮转速，在水槽中形成流速和波高制造潮流场。开启气泵，控制气泵流量为需要值，根据模拟案例中风场的方向和大小，将空气经由分布在水槽四周壁面上部的气管和进气格栅打入水槽区域内，使用风速仪测定水槽中水面上方空间内风速和风向，调节每个侧壁上格栅的出风量大小以使装置中的风速和风向符合模拟需要，待气流稳定，制造风场。将数据采集设备布置在水槽中的需要位置处，开启高速摄像机。通过螺栓调节码头平台，使平台沿桩柱移动，决定码头是否淹没在水中，以模拟浮码头或高桩码头。将模拟油品通过油管上不同位置处的开孔以模拟流速溢流入水槽中，观察溢油在水面上的运动。使用高速摄像机拍摄不同时刻溢油运动图像，并采集相关运动特性数据。

由于本发明采用了水槽内靠近一侧侧壁处设有可调节码头；可调节码头上部设有油管；可调节码头下侧具有能容纳部分桩柱动配合连接的升降连接孔；桩柱设置在水槽底部；水槽的顶部沿着沿口设置有进气格栅；水槽底部的一侧设有能造波的桨叶。可调节码头分为码头平台和桩柱两部分组成，桩柱在升降连接孔内滑动，以达到按需模拟不同码头高度的作用，同时也能模拟高桩码头、浮码头或固定码头。进气格栅设置在各个方向上，因此，可以按需模拟不同的风场。桨叶产生波浪，通过有关数据采集装置，将溢油运动的实时数据传输至电脑，以便于分析溢油的运动规律。因而本发明具有便于计算机模拟、还原状态佳、具有潮汐模拟能力、模拟状态多样的优点。

附图说明

图1为本发明实施例结构主视图结构示意图；

图2为本发明实施例结构侧视图结构示意图；

图3为本发明实施例结构俯视图结构示意图；

图4为本发明实施例可调节码头局部结构示意图。

具体实施方式

以下结合附实施例对本发明作进一步详细描述。

附图标号说明：可调节码头1、码头平台11、码头调节螺栓12、桩柱13、油管14、风浪模拟装置2、水槽21、涡轮22、桨叶23、进气管24、进气格栅25、数据监控采集系统3、高速摄像机31、支架32。

实施例：参照图1至图4，码头区域溢油模拟试验装置，包括具有水槽21的风浪模拟装置2和数据采集装置，其中：水槽21内靠近一侧侧壁处设有可调节码头1；可调节码头1上部设有油管14；可调节码头1下侧具有能容纳部分桩柱13动配合连接的升降连接孔；桩柱13设置在水槽21底部；水槽21的顶部沿着沿口设置有进气格栅25；水槽21底部的一侧设有能造波的桨叶23。可调节码头1分为码头平台11和桩柱13两部分组成，桩柱13在升降连接孔内滑动，以达到按需模拟不同码头高度的作用，同时也能模拟高桩码头、浮码头或固定码头。进气格栅25设置在各个方向上，因此，可以按需模拟不同的风场。桨叶23产生波浪，通过有关数据采集装置，将溢油运动的实时数据传输至电脑，以便于分析溢油的运动规律。数据采集装置包括滑动设置在可调节码头1上方的高速摄像机31。水槽21靠近可调节码头1的一侧的材质为毛玻璃，其余的侧面为光滑玻璃。便于观察和数值处理。油管14为透明玻璃管或透明塑料，并且沿着可调节码头1上沿边缘布设。边缘设置的玻璃管能较为直观的反应油路渗漏状况。水槽21位于桨叶23附近具有沿着该桨叶23轴向平行排布的进排水孔。进排水孔通过注水、排水来模拟海水的潮汐。数据采集装置包括设置还包括设置在水槽21内的压力传感器。压力传感器用于测试水体的压力，进而获得模拟水文状况的潮汐作用力。桨叶23的动力机构为涡轮22。在水槽21中注入一定量的水，开启涡轮22，带动桨叶23运动，调节涡轮转速，在水槽中形成流速和波高制造潮流场。开启气泵，控制气泵流量为需要值，根据模拟案例中风场的方向和大小，将空气经由分布在水槽四周壁面上部的气管24和进气格栅25打入水槽区域内，使用风速仪测定水槽中水面上方空间内风速和风向，调节每个侧壁上格栅的出风量大小以使装置中的风速和风向符合模拟需要，待气流稳定，制造风场。将数据采集设备布置在水槽中的需要位置处，开启高速摄像机31。通过螺栓12调节码头平台11，使平台沿桩柱13移动，决定码头是否淹没在水中，以模拟浮码头或高桩码头。将模拟油品通过油管14上不同位置处的开孔以模拟流速溢流入水槽中，观察溢油在水面上的运动。使用高速摄像机31拍摄不同时刻溢油运动图像，并采集相关运动特性数据。

尽管已结合优选的实施例描述了本发明，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，能够对在这里列出的主题实施各种改变、同等物的置换和修改，因此本发明的保护范围当视所提出的权利要求限定的范围为准。

Claims

1.码头区域溢油模拟试验装置，包括具有水槽（21）的风浪模拟装置（2）和数据采集装置，其特征是：所述的水槽（21）内靠近一侧侧壁处设有可调节码头（1）；所述的可调节码头（1）上部设有油管（14）；所述的可调节码头（1）下侧具有能容纳部分桩柱（13）动配合连接的升降连接孔；所述的桩柱（13）设置在所述的水槽（21）底部；所述的水槽（21）的顶部沿着沿口设置有进气格栅（25）；所述的水槽（21）底部的一侧设有能造波的桨叶（23）。

2.根据权利要求1所述的码头区域溢油模拟试验装置，其特征是：所述的数据采集装置包括滑动设置在所述的可调节码头（1）上方的高速摄像机（31）。

3.根据权利要求1所述的码头区域溢油模拟试验装置，其特征是：所述的水槽（21）靠近所述的可调节码头（1）的一侧的材质为毛玻璃，其余的侧面为光滑玻璃。

4.根据权利要求1所述的码头区域溢油模拟试验装置，其特征是：所述的油管（14）为透明玻璃管或透明塑料，并且沿着所述的可调节码头（1）上沿边缘布设。

5.根据权利要求1所述的码头区域溢油模拟试验装置，其特征是：所述的水槽（21）位于所述的桨叶（23）附近具有沿着该桨叶（23）轴向平行排布的进排水孔。

6.根据权利要求1所述的码头区域溢油模拟试验装置，其特征是：所述的数据采集装置包括设置还包括设置在所述的水槽（21）内的压力传感器。

7.根据权利要求1所述的码头区域溢油模拟试验装置，其特征是：所述的桨叶（23）的动力机构为涡轮（22）。