(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111653914.4 (22)申请日 2021.12.3 0 (71)申请人 自然资源部第一海 洋研究所 地址 266061 山东省青岛市崂山区仙霞岭 路6号 申请人 青岛海洋科学与技术国家实验室发 展中心 (72)发明人 孙俊川　李淑江　腾飞　高秀敏　 王永刚　 (74)专利代理 机构 北京汇捷知识产权代理事务 所(普通合伙) 11531 专利代理师 武贵 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/08(2012.01) (54)发明名称 一种溶解-挥发型危化品泄漏扩散模 型的构 建方法及应用 (57)摘要 本发明属于仓储物 流技术领域， 公开了一种 溶解‑挥发型危化品泄漏扩散模 型的构建方法及 应用， 对溶解 ‑挥发型的危化品发生泄漏入海后， 快速溶于海 水， 以三维运动形式在海洋内部输移 和扩散， 海洋表层的危化品以一定的速率挥发进 入到大气中， 导致表层的危化品浓度衰减， 而挥 发的危化品则进入到大气底层中， 进而在大气中 三维输移和扩散； 将该模型嵌入到大气 ‑海洋耦 合模式系统中， 实现溶解 ‑挥发型危化品泄漏后 在海洋和大气中的输移和扩散的数值模拟， 模拟 结果包括危化品泄漏后在海洋中和大气中的三 维浓度分布和时间变化。 权利要求书2页 说明书7页 附图7页 CN 114595553 A 2022.06.07 CN 114595553 A 1.一种易溶解和挥发的危化品泄漏扩散模型的构建方法， 其特征在于， 所述易溶解和 挥发的危 化品泄漏扩散模型的构建方法为： 对易溶解和挥发的危化品发生泄漏入海后， 快速溶于海水， 以三维运动形式在海洋内 部输移和扩散， 海洋表层的危化品挥发进入到大气中， 导致表层的危化品浓度衰减， 而挥发 的危化品则进入到大气底层中， 进 而在大气中三维输移和扩散； 将该模型嵌入到大气 ‑海洋耦合模式系统中， 实现溶解 ‑挥发型危化品泄漏后在海洋和 大气中的输移和扩散的数值模拟， 模拟结果包括危化品泄漏后在海洋中和大气中的三维浓 度分布和时间变化。 2.根据权利要求1所述的易溶解和挥发的危化品泄漏扩散模型的构建方法， 其特征在 于， 溶解‑挥发型危 化品的三维扩散时海洋表层的扩散方程 为： 其中t为时间； x、 y、 z空间位置坐标； u、 v、 w为x、 y、 z方向的流速分量(m/s)； Kx为x方向的 涡动扩散系数(m2/s)； Ky为y方向的涡动扩 散系数(m2/s)； Kz为z方向的涡动扩 散系数(m2/s)； vθ为分子扩散系数(m2/s)； C为水体中污染物的浓度(g/m3)； FC为污染物的源强(g/m3·s)， DC 为污染物的耗散项(g/m3·s)， 减少的VC1为海洋表层危化品挥发导致的浓度降低 (volatilization作用， 单位 为g/m3·s)。 3.根据权利要求1所述的易溶解和挥发的危化品泄漏扩散模型的构建方法， 其特征在 于， 溶解‑挥发型危 化品的三维扩散时大气底层的扩散方程 为： 增加的VC2为海洋的挥发的危 化品进入大气中导 致危化品浓度增 加(单位为g/m3·s)。 4.根据权利要求1所述的易溶解和挥发的危化品泄漏扩散模型的构建方法， 其特征在 于， 溶解‑挥发型危 化品的三维扩散时， 海洋下层的扩散方程 为： 5.根据权利要求1所述的易溶解和挥发的危化品泄漏扩散模型的构建方法， 其特征在 于， 溶解‑挥发型危 化品的三维扩散时， 大气上层的扩散方程 为： 其中海洋表层危化品挥发量的计算参考半衰期浓度计算公式， 设t时刻， 海洋表层的危 化品浓度为Ct， 危化品挥发的半衰期为T， dt为计算时间步长， 则t+dt时刻， 海洋表层的危化 品浓度为 则单个网格内挥发的危化品量为： 其中h为海洋表层的厚度； 海洋表层挥发的危化品都进入到大气底层， 因为大气底层厚度跟海洋表层厚度一般不 一致， 因此大气底层危化品浓度增加为： 其中h为海洋表层的厚 度， H为大气底层的厚度。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114595553 A 26.根据权利要求1所述的易溶解和挥发的危化品泄漏扩散模型的构建方法， 其特征在 于， 溶解‑挥发型危化品模 型构建完成后， 将该模 型嵌入到大气 ‑海洋耦合模式系统中， 具体 流程如下： 步骤一、 在WRF模式 中， 启用pas sive tracer模块选项； 步骤二、 在WRF模式 中， 增加污染物变量， 定义 为tracer_atm； 步骤三、 在WRF模式 中， 增加海洋表层污染物蒸发变量， 定义 为ctracer； 步骤四、 在ROMS模式 中， 启用pas sive tracer模块选项； 步骤五、 在ROMS模式 中， 增加污染物变量， 定义 为tracer_oc； 步骤六、 在ROMS模式tracer_oc的计算程序中， 对表层的tracer_oc增加挥发衰减项， 随 着时间步长增 加， 海洋表层的t racer_oc不断衰减； 步骤七、 在MCT耦合器中， 将ROMS模式中表层的tracer_oc挥发的量传递给ctracer变 量； 步骤八、 在WRF模式的tracer_atm计算模块中， 对最底层的tracer_atm， 每一个时间步 长计算时， 从耦合器 中读入ctracer变量， 令tracer_ atm＝tracer_atm+ctracer， 实现海洋 表层挥发的危 化品进入到大气底层危 化品的计算； 步骤九、 在WRF模式 中增加输出项： t racer_atm和ct racer。 7.根据权利要求6所述的易溶解和挥发的危化品泄漏扩散模型的构建方法， 其特征在 于， 还包括， 在代码移 植完毕后， 模式耦合计算过程 实现了溶解 ‑挥发型危化品入海后， 溶解 以三维运动形式在海洋内部输移和扩散， 而海洋表层的危化品以一定的速率挥发， 导致表 层的危化品浓度衰减， 而挥发的危化品则进入到大气底层中， 以三维运动形式在大气 中输 移和扩散 。 8.一种接收用户输入程序存储介质， 所存储的计算机程序使电子设备执行权利要求1 ‑ 7任意一项所述 易溶解和挥发的危 化品泄漏扩散模型的构建方法， 包括： 对易溶解和挥发的危化品发生泄漏入海后， 快速溶于海水， 以三维运动形式在海洋内 部输移和扩散， 海洋表层的危化品以一定的速率挥发进入到大气 中， 导致表层的危化品浓 度衰减， 而挥发的危 化品则进入到大气底层中， 进 而在大气中三维输移和扩散； 将该模型嵌入到大气 ‑海洋耦合模式系统中， 实现溶解 ‑挥发型危化品泄漏后在海洋和 大气中的输移和扩散的数值模拟， 模拟结果包括危化品泄漏后在海洋中和大气中的三维浓 度分布和时间变化。 9.一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品， 包括计算机可读程序， 供于电子 装置上执行时， 提供用户输入接口以实施如权利要求1 ‑7任意一项所述易溶解和挥发的危 化品泄漏扩散模型的构建方法。 10.一种如权利要求1 ‑7任意一项所述易溶解和挥发的危化品泄漏扩散模型的构建方 法在海洋运输危 化品中的应用。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114595553 A 3