基本結構
能穩定地漂浮在水面上,用于水域中防止溢油擴散,縮小溢油面積,轉移溢油及漂浮物,保護水域環境的器材稱圍油欄。圍油欄的種類很多,形式各異。但基本結構都是由浮體、裙體、張力帶、配重和接頭組成。
浮體:為圍油欄提供浮力的部分。它的作用是利用空氣或浮力材料為圍油欄提供浮力,使圍油欄能夠漂浮在水面上。浮體可置于圍油欄表層内,也可置于表層外。
裙體:指浮體以下圍油欄的連續部分。它的作用是能防止或減少油從圍油欄下方逃逸。
張力帶:指能夠承受施加在圍油欄上水平拉力的長帶構件(鍊條、帶子)。它主要用來承受風、波浪、潮流和拖帶所産生的拉力。
配重:使圍油欄能夠下垂、改善圍油欄性能的壓載物,它可以使圍油欄在水中處于理想的狀态。一般為鋼、鉛材料,或利用水作壓載物。
接頭:永久附在圍油欄上,用于連接每節圍油欄或其他輔助設施的裝置。
日本“防止海洋污染及海上災害法”、“防止海洋污染及海上災害法施行規則”及其它有關法令,對圍油欄的種類、規格、性能、貯備等都作了具體規定。
性能指标
圍油欄的性能指标,一般指圍油欄的幹舷、吃水、高度、總高度、重量、總浮力、浮重比和抗拉強度。
幹舷:圍油欄水線以上的最小垂直高度。用于防止或減少溢油從圍油欄上方濺過。
吃水:圍油欄水線以下表層的最小垂直深度。
高度:圍油欄的幹舷和吃水之和。
總高度:圍油欄的最大垂直高度。
重量:包括圍油欄接頭在内的完全組裝好的一節圍油欄的總重量。
總浮力:圍油欄全部沉沒人水所排開淡水的重量。
總浮重比:圍油欄的總浮力與總重量之比,簡稱浮重比。浮重比高,表明圍油欄被水淹沒後恢複漂浮狀态的能力強,圍油欄的這種自恢複能力稱作随波性。浮重比越高,自恢複能力越強,随波性越好。
抗拉強度:圍油欄受拉破斷時的破斷拉力。
作用
圍油欄的作用歸納起來主要有:圍控和集中、溢油導流和防止潛在溢油三種作用。
溢油圍控和集中
發生溢油事故後,溢油在潮流、風和其他外界因素的影響下,會迅速擴散、漂移,形成較大的污染面積。在開闊水域、近岸水域或港口發生溢油時,及時布放圍油欄,能将擴散中的溢油及時圍控,通過圍油欄拖帶或縮小圍攏範圍,可以将油膜集結到較小的範圍内進行回收,這樣既可以防止溢油擴散,也可以增加油膜厚度,便于回收或進行其他處理。
溢油導流
溢油事故發生後,在外界因素的作用下,溢油會任意漂流和擴散,為了便于回收作業或為了疏導溢油流向指定地點,特别是在河流或近岸水流湍急的區域裡,為了有效控制溢油的流向便于回收或為防止溢,油進人敏感區,通常利用圍油欄按照設定的角度,進行設外防。溢油導流一般有兩種情況。一種是采用圍油欄長期布放,一般布放在取水口和發電廠等處;另一種情況是臨礁時布放圍油欄,主要是溢油發生時,根據具體情況臨時布哪放圍油欄,實現溢油導流,将溢油引至容易回收的區域或其他非敏感資源的區域。
防止潛在溢油
防止潛在溢油通常指在有可能發生溢油或存在溢油風險的地方,根據當地水域情況,提前布放圍油欄進行溢油防控。這樣可以在真正出現溢油時,防止溢油擴散,采取回收措施,将圍控中的溢油及時回收。船舶在碼頭進行油類裝卸作業時或在錨地進行油類過駁,通常都要按照規定要求提前布放圍油欄進行設控;有時,對擱淺、沉沒的船舶在尚未打撈之前,也要根據實際情況進行适當的圍控。
儲存與保養
圍油欄的儲存與保養工作直接關系到能否進行快速溢油應急響應,有效地實施圍控作業。為了保證快速反應,圍油欄的存放地點應盡可能靠近碼頭、作業點和敏感資源保護地,并保證圍油欄存放地點方便車輛船舶的進出。存放在室外的圍油欄,應确保存放地點排水情況良好并注意蟲害,防潮,避免陽光直接照射;存放在室内内,也應注意防潮并保證通風條件良好并根據情況事先對存放地采取必要的措施防止蟲害(如撒放滅鼠藥等);需要折疊存放的圍油欄,應放在隔架上并且其上面不得堆放其他物品,避免過度受壓引起圍油欄變形,并定期把疊放的圍油欄展開檢查,重新折疊時應避開原來的折疊痕迹;如需将圍油欄存放在卷軸上,應避免圍油欄在卷繞過程中出現扭曲,并定期将纏繞的圍油欄全部展開,檢查後再重新回收起來。圍油欄的保養主要指日常保養和回收作業結束後的保養。回收作業結束後的保養主要檢查圍油欄是否破損、附屬件是否齊全或是否需要更換和維修;日常維護保養一般檢查圍油欄的有無因扯拉和其他裝卸原因造成的圍油欄磨損、破裂、纖維老化、連接器腐蝕或壞損,并進行必要的維修和更換;對于長期布放在水域中的圍油欄,也要定期進行維護,一般根據具體情況應定期将圍油欄拖上岸,清除附在圍油欄表面的海洋生物和其他粘着物;不論進行的是那種維護和保養都要詳細作好記錄并根據記錄安排檢查和保養項目,确保在一定的時間段内對圍油欄所涉及到的全部内容都能夠進行一次普遍的檢查和保養,從而使圍油欄時刻處于良好的備用狀态。
研究
随着石油資源的不斷開發利用,接踵而來的海洋油污染問題日趨嚴重。海上溢油不僅對海洋環境造成嚴重破壞而且對國民經濟造成巨大的損失。通常在發生溢油事故後,首先要采取措施對溢油進行圍控,圍油欄是常用的有效工具之一。然而在使用過程中,由于水流、波浪等因素的影響,圍油欄攔油失效使得溢油逃逸,影響圍油欄的攔油效果。前人關于圍油欄攔油效果的研究中,大都不考慮攔油過程中圍油欄的形變,用剛性圍油欄進行攔油實驗和模拟。本文在ANSYS Workbench數值仿真平台的基礎上,利用流體分析軟件Fluent和結構分析軟件ANSYS,采用流-固耦合分析方法在圍油欄攔油研究中的應用進行探索。圍油欄在實際使用過程中裙體會發生彎曲變形。水流流動是引起圍油欄變形的主要因素。本文在流-固耦合分析方法的基礎上,模拟了不同流速下圍油欄的形變量,分别對剛性和柔性圍油欄進行模拟,并對兩者的流場數據進行分析比較。由于圍油欄變形後其附近的流場發生了改變,故圍油欄的形變對圍油欄的攔油會産生一定的影響。本文在流固耦合分析方法的基礎上,通過VOF模型追蹤油-水界面,實現了圍油欄攔油過程的模拟。影響圍油欄攔油效果的因素有很多,本文結合前人的研究成果,經過分析選取實驗參數,建立數值實驗方案。通過模拟實驗,監測圍油欄欄前溢油攔截量,研究分析了溢油密度、水流速度、圍油欄欄深和材質彈性模量等參數對圍油欄攔油效果的影響。數值實驗結果表明,圍油欄對于高密度的溢油攔截效果較差,水流速度過高也将不利于溢油的攔截,通過增加圍油欄的欄深可以提高攔油效果,而攔油過程中圍油欄出現過大變形将加劇溢油逃逸。



















