海底输油管道由于受到海水的冲击和腐蚀等影响,容易产生不同程度的损伤,造成油品泄漏。由于海底输油管道的特殊作业环境和技术限制,研究和应用海底输油管道溢油扩散模型对于解决海底管道泄漏溢油后的迁移扩散问题十分重要。本文通过建立海底输油管道溢油扩散模型,模拟研究溢油在海水中的运动扩散规律,研究了溢油在不同密度、溢油速度、水流速度等影响因素下的扩散过程;确定了溢油在水中的运动轨迹、扩散范围和到达水面的时间等;并计算了不同密度的原油在水中达到的最大水平迁移距离和时间,得到无量纲计算公式;最后,给出了溢油在水面迁移扩散距离的估算公式。研究表明,随着原油密度的增加,原油达到最大水平迁移距离的时间增加,其最大水平迁移距离先减小后增加;随着溢油速度的增加,达到最大水平迁移距离的时间减小,溢油的最大水平迁移距离增加;随着水流速度的增大,溢油达到最大水平迁移距离的时间增加,其最大水平迁移距离也在增加。为模拟溢油在水面的迁移扩散过程,考虑油品在水面的扩展、对流、紊流等动力过程以及蒸发、乳化和溶解等因素对溢油的影响,建立了二维的水面溢油迁移扩散模型,并提出了相应的数值求解算法,研究了在不同风速、水流速度等不同环境条件下的溢油扩散过程,分析了风速、水流速度等环境参数对水上油膜迁移扩散的影响,并模拟了在非均匀流场下溢油的迁移扩散轨迹。研究表明,风速或水流速度越大,溢油向下游扩散的速度越快;同时,在初始阶段(数小时内),油膜面积明显增大且厚度变薄,油膜逐渐变得分散;蒸发、乳化和溶解等因素对溢油的迁移扩散影响相对较小,而非均匀流场对溢油扩散方向和速度影响很大,复杂流场中的溢油轨迹预测对于事故处理有重要意义。最后,本文总结了水上溢油事故的处理方法,并且给出了在特定情形下的围油栏布放计算方法。本文的研究结果能为海底管道溢油事故的应急响应措施提供有效的指导。