[发明专利]一种一二维耦合的河湖溢油事故模拟方法

权利要求书

1.一种一二维耦合的河湖溢油事故模拟方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)在河湖溢油事故发生处创建油粒子；

(2)模拟油粒子的自身扩展、对流扩散和风化过程，获取油粒子在漂移过程中的属性变化和运动轨迹；

(3)展示油粒子的属性变化和运动轨迹；

步骤(2)模拟油粒子对流扩散过程中具体包括如下：

(a1)油粒子随水流的漂移及紊动扩散过程中实时追踪油粒子坐标：

(b1)在河道分支或交汇处，以河道出流流量为权重判断油粒子的去向；

步骤(b1)具体为：

首先，将出流河道流量从小到大排列，按下式计算每条河道的流向因子df_i：

式中，q_i为第i条出流河道的流量，n为出流河道数量；

其次，计算各条出流河道的流向因子判断区间，其中第1条河道的流向因子判断区间为[0,df₁]，第i条河道的流向因子判断区间为

最后，生成[0,1]的均匀随机数R_d，判断R_d位于哪条河道的流向因子判断区间，则油粒子漂移至该条河道。

2.根据权利要求1所述的一种一二维耦合的河湖溢油事故模拟方法，其特征在于，步骤(2)根据油粒子厚度确定油粒子的不同扩展阶段，进而获取不同扩展阶段的扩展系数。

3.根据权利要求2所述的一种一二维耦合的河湖溢油事故模拟方法，其特征在于，油粒子厚度大于或等于E_1min为重力-惯性扩展阶段，油粒子厚度大于或等于E_2min为重力-粘性扩展阶段，油粒子厚度小于E_2min为表面张力-粘性扩展阶段，其中：

式中，γ_w为水的运动粘性系数，t_e为油粒子暴露时间，σ_n为净表面张力系数，σ_n＝σ_aw-σ_oa-σ_ow，σ_aw为空气与水的表面张力系数，σ_oa为油与空气的表面张力系数，σ_ow为油与水的表面张力系数，ρ_w为水的密度，sgoil为油的比重，g为重力加速度。

4.根据权利要求3所述的一种一二维耦合的河湖溢油事故模拟方法，其特征在于，不同扩展阶段的扩展系数具体为：

重力-惯性扩展阶段：

重力-粘性扩展阶段：

表面张力-粘性扩展阶段：

其中，K₁、K₂、K₃均为常数，Δg＝ρ_w(1-sgoil)g，V_p为油粒子体积。

5.根据权利要求1所述的一种一二维耦合的河湖溢油事故模拟方法，其特征在于，步骤(a1)通过下式实时追踪油粒子坐标：

其中，为第i个油粒子n+1时刻的位置，为第i个油粒子n时刻的位置，α为水流运动对油膜漂移的影响因子，为第i个油粒子n时刻位置处的水流表面流速，为第i个油粒子n时刻位置处的风漂流流速，Δt为时间步长，为紊流扩散的随机走动速度。