本發(fā)明屬于海面油污擴(kuò)散漂移預(yù)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種誤差小、準(zhǔn)確度高的海面溢油預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)海面發(fā)生溢油事故后，為對(duì)油污進(jìn)行有效清理和進(jìn)行污染預(yù)防，提前判斷溢油的運(yùn)動(dòng)軌跡和歸宿至關(guān)重要。然而，因于環(huán)境條件多變，隨著時(shí)間推移，對(duì)其運(yùn)動(dòng)軌跡和歸宿難度增加。

為了預(yù)測(cè)溢油發(fā)生后隨著時(shí)間和環(huán)境條件改變后其運(yùn)動(dòng)軌跡和歸宿，更好地為海上清污防治的資源調(diào)度和配置提供技術(shù)支持和決策依據(jù)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)溢油行為的數(shù)值模擬做了大量研究，并建立了相關(guān)的溢油預(yù)測(cè)模型。其大致可分為油膜擴(kuò)展模式、對(duì)流擴(kuò)散模式和“油粒子”模式3類(lèi)。

擴(kuò)展模式中Fay的經(jīng)典三階段擴(kuò)展理論、Blokker擴(kuò)展模式和劉肖孔公式受到廣泛重視。

對(duì)流擴(kuò)散模式包含了漂移和離散過(guò)程，漂移模型有Webb等人建立的美國(guó)海軍Navy模型、Williams等人建立的SEADOCK模型以及Delaware模型等；離散模型大多采用蒙特卡羅方法。

自從Johansen、Elhot等提出了油粒子概念后，“油粒子”模型得到了長(zhǎng)足發(fā)展，常用確定性方法模擬平流過(guò)程，用隨機(jī)方法模擬對(duì)流擴(kuò)散過(guò)程，油粒子模型在油膜擴(kuò)展中的研究應(yīng)用較少。

然而，由于對(duì)各過(guò)程間的相互影響與聯(lián)系研究較少，導(dǎo)致溢油預(yù)測(cè)存在較大誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種海面溢油預(yù)測(cè)方法，誤差小、準(zhǔn)確度高。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種海面溢油預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟：

(10)溢油圖像獲?。夯叶然瘜?shí)時(shí)海洋圖像，并對(duì)灰度化后的實(shí)時(shí)海洋圖像進(jìn)行閾值分割和二值化處理，得到初始溢油圖像；

(20)海面溢油檢測(cè)：根據(jù)初始溢油圖像，并依據(jù)實(shí)時(shí)海洋圖像的的分辨率和經(jīng)緯度，得到包括溢油區(qū)域方位與面積的溢油檢測(cè)圖像；

(30)海面溢油預(yù)測(cè)：以溢油檢測(cè)圖像為基礎(chǔ)，根據(jù)海面溢油行為預(yù)測(cè)綜合模型，計(jì)算得到包括預(yù)測(cè)溢油區(qū)域方位與面積的溢油預(yù)測(cè)圖像。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：

誤差小、準(zhǔn)確度高：傳統(tǒng)的溢油預(yù)測(cè)模型大多是對(duì)擴(kuò)展、漂移和風(fēng)化各變化模塊獨(dú)立的計(jì)算模型研究，沒(méi)有系統(tǒng)地將各運(yùn)動(dòng)模塊組合，實(shí)現(xiàn)對(duì)溢油發(fā)生后整個(gè)行為的預(yù)測(cè)計(jì)算。且較少的考慮各模塊之間的相互影響與聯(lián)系，預(yù)測(cè)結(jié)果可能會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。本發(fā)明總結(jié)的計(jì)算模型中將各變化模塊組合成整體，并考慮各模塊之間的相互影響與聯(lián)系，增大預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性；

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明海面溢油預(yù)測(cè)方法的主流程圖。

圖2為圖1中海面溢油預(yù)測(cè)步驟的流程圖。

圖3為圖2中溢油風(fēng)化預(yù)測(cè)步驟的流程圖。

圖4為不同油品的密度、API以及摩爾體積。

圖5為實(shí)驗(yàn)室水槽實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果的比較示意圖，包括初始面積、結(jié)束面積、運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度和運(yùn)動(dòng)時(shí)間的比較。

圖6(a)為水槽實(shí)驗(yàn)初始溢油紅外圖像，圖6(b)為水槽實(shí)驗(yàn)溢油發(fā)生10s后的紅外圖像。

圖7(a)為MATLAB模擬溢油檢測(cè)圖像，圖7(b)為MATLAB模擬溢油預(yù)測(cè)圖像。

圖8(a)為溢油區(qū)域圖像，圖8(b)為經(jīng)過(guò)灰度化、閾值分割和二值化處理的溢油區(qū)域圖像。

圖9為渤海地圖，用作溢油背景海洋圖像。

圖10為初始溢油檢測(cè)圖像。

圖11為溢油預(yù)測(cè)圖像

圖12(a)為以渤海為背景的初始溢油檢測(cè)圖像，圖12(b)為以渤海為背景的溢油預(yù)測(cè)圖像。

圖13為基于MATLAB GUI的交互式預(yù)測(cè)模擬平臺(tái)示意圖，包括參數(shù)設(shè)置、檢測(cè)結(jié)果顯示、預(yù)測(cè)結(jié)果顯示和顯示模式按鍵。

圖14為原油在西南風(fēng)、風(fēng)速5米/秒、洋流方向向東、洋流速度為4米/秒、不同時(shí)間下的預(yù)測(cè)軌跡圖像，(a)～(d)分別表示溢油發(fā)生后1小時(shí)、3小時(shí)、5小時(shí)以及10小時(shí)的預(yù)測(cè)圖像。

圖15原油在西南風(fēng)、風(fēng)速10米/秒、洋流速度5米/秒，不同洋流方向的環(huán)境條件下溢出后1小時(shí)的預(yù)測(cè)圖像，(a)～(d)分別表示洋流方向向東、向南、向西以及向北的預(yù)測(cè)圖像。

圖16不同品種的油在西南風(fēng)、風(fēng)速為10米/秒、洋流速度為5米/秒、洋流方向朝東的環(huán)境條件下溢出后1小時(shí)的預(yù)測(cè)圖像，(a)～(d)分別表示原油、車(chē)用汽油、輕柴油以及瀝青的預(yù)測(cè)圖像。

圖17(a)表示原油溢出后1小時(shí)，在西南風(fēng)、風(fēng)速為3米/秒、洋流速度為4米/秒、洋流方向向東的環(huán)境條件下的預(yù)測(cè)圖像，

圖17(b)表示原油溢出后3小時(shí)，在西風(fēng)、風(fēng)速為5米/秒、洋流速度為4米/秒、洋流方向向東的環(huán)境條件下的預(yù)測(cè)圖像，

圖17(c)表示原油溢出后5小時(shí)，在西北風(fēng)、風(fēng)速為8米/秒、洋流速度為5米/秒、洋流方向向東的環(huán)境條件下的預(yù)測(cè)圖像，

圖17(d)表示原油溢出后10小時(shí)，在北風(fēng)、風(fēng)速為10米/秒、洋流速度為5米/秒、洋流方向向東的環(huán)境條件下的預(yù)測(cè)圖像。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明海面溢油預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟：

(10)溢油圖像獲?。夯叶然瘜?shí)時(shí)海洋圖像，并對(duì)灰度化后的實(shí)時(shí)海洋圖像進(jìn)行閾 值分割和二值化處理，得到初始溢油圖像；

讀入溢油區(qū)域的圖像，如圖8(a)所示，將溢油圖像轉(zhuǎn)換成灰度圖像，利用最大類(lèi)間方差法對(duì)灰度圖像進(jìn)行閾值分割處理。最大類(lèi)間方差法(OTSU)是1979年由日本學(xué)者Nobuyuki Otsu提出的一種自適應(yīng)確定閾值的方法。依據(jù)圖像灰度值的不同，將其分為背景和目標(biāo)兩部分。背景和目標(biāo)的類(lèi)間方差越大，表示組成圖像的兩部分區(qū)別越大，若將目標(biāo)錯(cuò)分為背景或背景錯(cuò)分為目標(biāo)則導(dǎo)致兩部分區(qū)別減小。因此，類(lèi)間方差最大時(shí)分割錯(cuò)誤的概率最小。對(duì)于圖像I(x，y)，計(jì)算原理如下所示：

$p_1=\frac{n_1}{m\×n}---\left(1\right)$

$p_2=\frac{n_2}{m\×n}---\left(2\right)$

n₁+n₂＝m×n (3)

p₁+p₂＝1 (4)

a＝p₁a₁+p₂a₂ (5)

S＝p₁(a₁-a)²+p₂(a₂-a)² (6)

將式(5)代入式(6)得到等價(jià)公式：

S＝p₁p₂(a₂-a₁)² (7)

使用遍歷方法得到類(lèi)間方差最大時(shí)的閾值，完成圖像的閾值分割。其中Th表示目標(biāo)和背景的分割閾值；p₁表示目標(biāo)的像素?cái)?shù)占總圖像的比例，a₁為其平均灰度；p₂表示背景像素?cái)?shù)占總圖像的比例，a₂為其平均灰度；a表示總圖像的平均灰度，S表示類(lèi)間方差。圖像大小記作m×n，n₁表示圖像中灰度值小于Th的像素?cái)?shù)，n₂表示灰度值大于Th的像素?cái)?shù)。對(duì)閾值分割后的圖像進(jìn)行二值化處理，將灰度值小于閾值Th的像素點(diǎn)的灰度值設(shè)置為0，灰度值大于閾值Th的像素點(diǎn)的灰度值設(shè)置為255，如圖8(b)所示，便 于后期的溢油面積和方位的檢測(cè)計(jì)算。

(20)海面溢油檢測(cè)：根據(jù)初始溢油圖像，并依據(jù)實(shí)時(shí)海洋圖像的的分辨率和經(jīng)緯度，得到包括溢油區(qū)域方位與面積的溢油檢測(cè)圖像；

利用Google Earth軟件查詢中國(guó)渤海地圖，并按一定比例尺截圖作為本次研究的背景，如圖9所示。依據(jù)圖9的分辨率，做出相同分辨率大小的純黑背景圖片(比例尺和位置信息與圖9也相同)，然后將油污圖像縮小放至純黑背景中，如圖8所示，以圖8為初始溢油圖像對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)和預(yù)測(cè)。對(duì)圖像8進(jìn)行掃描，并根據(jù)圖中的比例尺、位置信息和分辨率計(jì)算油污的面積和方位。

(30)海面溢油預(yù)測(cè)：以溢油檢測(cè)圖像為基礎(chǔ)，根據(jù)海面溢油行為預(yù)測(cè)綜合模型，計(jì)算得到包括預(yù)測(cè)溢油區(qū)域方位與面積的溢油預(yù)測(cè)圖像。

以初始溢油檢測(cè)圖像為基礎(chǔ)，根據(jù)上述海面溢油行為預(yù)測(cè)綜合模型進(jìn)行計(jì)算，得到溢油預(yù)測(cè)圖像，并計(jì)算預(yù)測(cè)溢油區(qū)域的面積和方位。利用上述預(yù)測(cè)模型對(duì)溢油進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算，得到預(yù)測(cè)圖像和相關(guān)面積、方位，如圖11所示。將油污圖像與背景圖像疊加，形成更為直觀的油污檢測(cè)圖像，如圖12所示。

如圖2所示，所述(30)海面溢油預(yù)測(cè)步驟包括：

(31)溢油擴(kuò)展預(yù)測(cè)：溢油自身的擴(kuò)展主要受油膜自身的組成成分和性質(zhì)影響，因此溢出后風(fēng)化引起的性質(zhì)變化對(duì)擴(kuò)展有一定影響。此外，表面風(fēng)速對(duì)擴(kuò)展的影響也不可忽略。擴(kuò)展過(guò)程可根據(jù)Fay的三段擴(kuò)展改進(jìn)理論。

擴(kuò)展各階段油膜的長(zhǎng)軸l、短軸r隨時(shí)間的變化按下式計(jì)算：

重力擴(kuò)展階段：

r₁＝K₁(ΔgV)^1/4t^1/2， (8)

l₁＝r₁+cu_f^ηt^ε， (9)

粘性擴(kuò)展階段：

$r_2=K_2{\left(\frac{{\mathrm{\ΔgV}}^2}{\sqrt{v_w}}\right)}^{1/6}{t}^{1/4},---\left(10\right)$

l₂＝r₂+cu_f^ηt^ε， (11)

表面張力擴(kuò)展階段：

$r_3=K_3{\[\frac{{\mathrm{\δ}}^2}{{{\mathrm{\ρ}}_W}^2{v}_w}\]}^{1/4}{t}^{3/4},---\left(12\right)$

l₃＝r₃+cu_f^ηt^ε， (13)

式中：

Δ＝1-ρ₀/ρ_w， (14)

ρ₀、ρ_w分別表示油、水的密度，；g表示重力加速度，V表示溢油體積，；ν_w為水的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)，表征液體反抗形變的能力，是液體在流動(dòng)中產(chǎn)生能量損失的主要原因，可由公式

ν_w＝0.01775/(1+0.0337T+0.000221T²)， (15)

求得，T表示水溫，T＝10℃時(shí)，ν_w＝1.307×10^-6，δ為凈表面張力系數(shù)，取0.0308；，t表示溢油時(shí)間，K₁、K₂、K₃表示各階段擴(kuò)展系數(shù)， K₁＝2.28，K₂＝2.90，K₃＝3.20；u_f表示風(fēng)速，c表示經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，取c＝0.03；η＝4/3；ε＝3/4；

(32)溢油漂移預(yù)測(cè)：漂移擴(kuò)散主要由平流過(guò)程和紊動(dòng)擴(kuò)散過(guò)程兩部分組成。平流過(guò)程是表面流和風(fēng)力作用的結(jié)果，其中最為主要的影響因素為洋流速度及其方向。

漂移速度由下式計(jì)算得到：

其中，

式中，是油膜遷移速度矢量，是表面洋流速度，α_c是表面洋流漂移系數(shù)，取1.0；a_w是風(fēng)漂流系數(shù)，a_w＝3.5%；是風(fēng)漂流速度矢量，由下式給出，

式中，u₁₀是海面以上10m處的風(fēng)速，α是風(fēng)向角，α′是柯式偏轉(zhuǎn)角，取15°；

當(dāng)紊動(dòng)擴(kuò)散為各向異性時(shí),油粒子在水平方向上的產(chǎn)生的紊動(dòng)擴(kuò)散速度為：

式中，R表示均值是0，標(biāo)準(zhǔn)差是1的正態(tài)分布隨機(jī)數(shù)，K_x、K_y分別表示x、y方向上的擴(kuò)散系數(shù)，取值10～50m²/S；

(33)溢油風(fēng)化預(yù)測(cè)：綜合溢油蒸發(fā)、乳化、密度，預(yù)測(cè)溢油風(fēng)化；

油膜的風(fēng)化過(guò)程，包括蒸發(fā)、氧化、乳化、溶解、生物降解和沉降。其中蒸發(fā)和乳化對(duì)溢油的性質(zhì)影響較大，不可忽略。

如圖3所示，所述(33)溢油風(fēng)化預(yù)測(cè)步驟包括：

(331)蒸發(fā)系數(shù)計(jì)算：蒸發(fā)是溢油風(fēng)化過(guò)程中最主要的部分，受溢油的密度、API和摩爾體積等因素影響。根據(jù)實(shí)際情況選擇Mackay等人提出的解析法計(jì)算蒸發(fā)系數(shù)。

按如下解析法計(jì)算蒸發(fā)系數(shù)，

$F_V=\[\ln P_0+\ln ({\mathrm{BK}}_{E}t+\frac{1}{P_0})\]/B,---\left(21\right)$

K_E＝K_MAV_M/GTV₀， (22)

K_M＝0.0025u₁₀^0.78， (23)

式中，F(xiàn)_V是蒸發(fā)系數(shù)，t是時(shí)間，A是油膜的面積，V_M是摩爾體積，取值150×10^-6～600×10^-6m³/mol，G是氣體常數(shù)，取值8.206×10^-5，T是油的表面溫度，約等于大氣溫度T_E，V₀是溢油的初始體積，P₀是初始揮發(fā)氣壓，關(guān)系式如下：

$\ln P_0=10.6(1-\frac{T_0}{T_E}),---\left(23\right)$

式中，T₀是初始沸點(diǎn)，T_E＝283K時(shí)，B、T₀的值可由如下公式計(jì)算：

B＝1158.9API^-1.1435， (24)

T₀＝542.6-30.275API+1.565API²-0.03439API³+0.0002604API⁴，(25)

式中，API表示美國(guó)石油協(xié)會(huì)采用的比重；

不同油品的密度、API以及摩爾體積的具體數(shù)值如圖4所示。

(332)含水率計(jì)算：乳化受表面風(fēng)速的影響，Mackay等提出用含水率來(lái)標(biāo)志乳化程度，

按下式計(jì)算標(biāo)志乳化程度的含水率：

$Y_W=\frac{1}{K_B}(1-e^{-K_A{K}_B{(1+u_f)}^2}t),---\left(26\right)$

式中，Y_W為含水率，表示乳化物中的含水量(％)，

K_A＝4.5×10^-6， (27)

$K_B=\frac{1}{Y_W^F}\≈1.25,---\left(28\right)$

表示最終含水量，取0.8，u_f為表面風(fēng)速，t為溢油時(shí)間；

(333)溢油密度計(jì)算：溢油密度由于風(fēng)化過(guò)程而不斷變化，主要考慮乳化和蒸發(fā)的影響。綜合兩者的影響。

溢油密度如下式，

ρ＝(1-Y_W)[(0.6ρ₀-0.34)F_V+ρ₀]+Y_W·ρ_w， (29)

式中，ρ表示蒸發(fā)后油的密度，ρ₀表示油的初始密度，ρ_w表示海水密度。

(334)體積變化計(jì)算：蒸發(fā)系數(shù)F_V為蒸發(fā)量與油總量的比值。

蒸發(fā)系數(shù)對(duì)體積的影響由下式計(jì)算，

V＝(1-F_V)^t·V₀， (30)

(34)位移計(jì)算：設(shè)油膜某一質(zhì)點(diǎn)在t_i時(shí)刻的坐標(biāo)為S(t_i)，t_i+1時(shí)刻的坐標(biāo)為S(t_i+1)，則有

為擴(kuò)展、漂移矢量在Δt時(shí)段內(nèi)位移的合成，即

為擴(kuò)展在Δt時(shí)段內(nèi)的位移矢量，即

為漂移在Δt時(shí)段內(nèi)的位移矢量，即

蒸發(fā)和乳化會(huì)引起溢油的密度和體積的變化，從而對(duì)油膜擴(kuò)展的長(zhǎng)軸與短軸造成一定的影響，為計(jì)算準(zhǔn)確，將公式(29)、(30)代入擴(kuò)展公式(8)～(13)計(jì)算擴(kuò)展的長(zhǎng)軸與短軸，再代入公式(33)計(jì)算擴(kuò)展的位移矢量。

為便于直觀觀察和簡(jiǎn)化操作，利用MATLAB GUI設(shè)計(jì)交互式界面，如圖13所示，界面頂部為參數(shù)設(shè)置欄，根據(jù)影響因素分為擴(kuò)展項(xiàng)和漂移項(xiàng)和時(shí)間參數(shù)。擴(kuò)展項(xiàng)包括溢油種類(lèi)，可通過(guò)下拉菜單進(jìn)行選擇，已有種類(lèi)包括原油、車(chē)用汽油、輕柴油和瀝青四種，不同油種的密度、API和摩爾體積均有所不同，具體數(shù)值如圖4所示。漂移項(xiàng)包括風(fēng)速、風(fēng)向、洋流速度、洋流方向。風(fēng)速和洋流速度可在編輯框中直接輸入數(shù)值。風(fēng)向和洋流方向可分別通過(guò)下拉菜單選擇。其中風(fēng)向包括南風(fēng)、西南風(fēng)、西風(fēng)、西北風(fēng)、北風(fēng)、東北風(fēng)、東風(fēng)和東南風(fēng)。洋流方向包括向北、向東北、向東、向東南、向南、向西南、向西和向西北八個(gè)方向。界面中部為圖像顯示區(qū)域，左邊為溢油的初始圖像，右邊為溢油的預(yù)測(cè)圖像，兩幅圖像下方分別為溢油初始面積和方位、預(yù)測(cè)溢油面積和方位。右下角為動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示按鈕。選擇動(dòng)態(tài)顯示時(shí)，只需設(shè)置溢油品種，其他條件隨時(shí)間的 改變而改變，可實(shí)現(xiàn)溢油軌跡的動(dòng)態(tài)模擬。選擇靜態(tài)顯示則需要設(shè)置溢油品種、風(fēng)速、風(fēng)向、洋流速度、洋流方向和時(shí)間，實(shí)現(xiàn)特定條件下的溢油預(yù)測(cè)。

下面結(jié)合仿真實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。

為了驗(yàn)證本發(fā)明預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確性，我們采用了水槽實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證溢油的擴(kuò)散漂移。實(shí)驗(yàn)以原油作為溢油樣品，密度、API以及摩爾體積的具體數(shù)值見(jiàn)圖4。水的密度為1000kg/m³，水溫為25℃，則由公式

v_w＝0.01775/((1+0.0337T_W+0.000221T_W^2))

可得v_w為0.00896cm²/s。水槽寬30cm，長(zhǎng)4m，取其流速均勻的一段59cm，水的平均流速約6cm/s，風(fēng)速為0。利用紅外攝像頭采集水面溢油的運(yùn)動(dòng)軌跡，將采集到的初始溢油圖像、溢油發(fā)生10s后的溢油圖像作為實(shí)測(cè)結(jié)果，與相同條件參數(shù)下的模擬結(jié)果對(duì)比分析，如圖5所示，紅外實(shí)測(cè)結(jié)果與相應(yīng)模型計(jì)算結(jié)果的對(duì)比，溢油擴(kuò)展面積與漂移距離數(shù)值均較為接近。圖6(a)為實(shí)測(cè)的初始溢油紅外圖像，圖6(b)為10s之后的紅外溢油圖像，圖7(a)為溢油檢測(cè)圖像，圖7(b)為以圖7(a)初始溢油圖像通過(guò)模型計(jì)算得到的溢油預(yù)測(cè)圖像。由圖可知，實(shí)測(cè)結(jié)果與模型計(jì)算結(jié)果相符，驗(yàn)證了溢油預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確性。

為了證明本發(fā)明預(yù)測(cè)方法的簡(jiǎn)單、直觀和快速，我們?cè)趽碛?.1GHz的CPU和4G內(nèi)存的PC上利用MATLAB R2014a軟件制作的預(yù)測(cè)模擬仿真平臺(tái)完成了多組預(yù)測(cè)仿真實(shí)驗(yàn)。圖13為基于MATLAB GUI的交互式預(yù)測(cè)模擬平臺(tái)示意圖，界面頂部為參數(shù)設(shè)置欄，根據(jù)影響因素分為擴(kuò)展項(xiàng)和漂移項(xiàng)和時(shí)間參數(shù)。擴(kuò)展項(xiàng)包括溢油種類(lèi)，可通過(guò)下拉菜單進(jìn)行選擇，已有種類(lèi)包括原油、車(chē)用汽油、輕柴油和瀝青四種。漂移項(xiàng)包括風(fēng)速、風(fēng)向、洋流速度、洋流方向。風(fēng)速和洋流速度可在編輯框中直接輸入數(shù)值。風(fēng)向和洋流方向可分別通過(guò)下拉菜單選擇。界面中部為圖像顯示區(qū)域，左邊為溢油的初始圖像，右邊為溢油的預(yù)測(cè)圖像，兩幅圖像下方分別為溢油初始面積和方位、預(yù)測(cè)溢油面積和方位。右下角為動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示按鈕。選擇動(dòng)態(tài)顯示時(shí)，只需設(shè)置溢油品種，其他條件隨時(shí)間的改變而改變，可實(shí)現(xiàn)溢油軌跡的動(dòng)態(tài)模擬。選擇靜態(tài)顯示則需要設(shè)置溢油品種、風(fēng)速、風(fēng)向、洋流速度、洋流方向和時(shí)間，實(shí)現(xiàn)特定條件下的溢油預(yù)測(cè)。

圖14(a)為原油在西南風(fēng)、風(fēng)速5米/秒、洋流方向向東、洋流速度為4米/秒、溢油1小時(shí)后的預(yù)測(cè)軌跡圖像；圖14(b)為原油在西南風(fēng)、風(fēng)速5米/秒、洋流方向向東、洋流速度為4米/秒、溢油3小時(shí)后的預(yù)測(cè)軌跡圖像；圖14(c)為原油在西南風(fēng)、風(fēng)速5米/秒、洋流方向向東、洋流速度為4米/秒、溢油5小時(shí)后的預(yù)測(cè)軌跡圖像；圖14(d)為原油在西南風(fēng)、風(fēng)速5米/秒、洋流方向向東、洋流速度為4米/秒、溢油10小時(shí)后的預(yù)測(cè)軌跡圖像。由圖可知，溢油發(fā)生后，隨著時(shí)間的推移，油膜的形狀、大小和位置不斷發(fā)生變化。短時(shí)間內(nèi)，油膜迅速擴(kuò)展，面積增長(zhǎng)快速；后期由于厚度減小和蒸發(fā)等因素，面積增長(zhǎng)減緩，直至油膜厚度減小到一定值擴(kuò)展停止。

圖15(a)為原油在西南風(fēng)、風(fēng)速10米/秒、洋流速度5米/秒，洋流方向向東的環(huán)境條件下溢出后1小時(shí)的預(yù)測(cè)圖像；圖15(b)為原油在西南風(fēng)、風(fēng)速10米/秒、洋流速度5米/秒，洋流方向向南的環(huán)境條件下溢出后1小時(shí)的預(yù)測(cè)圖像；圖15(c)為原油在西南風(fēng)、風(fēng)速10米/秒、洋流速度5米/秒，洋流方向向西的環(huán)境條件下溢出后1小時(shí)的預(yù)測(cè)圖像；圖15(d)為原油在西南風(fēng)、風(fēng)速10米/秒、洋流速度5米/秒，洋流方向向北的環(huán)境條件下溢出后1小時(shí)的預(yù)測(cè)圖像。由圖所見(jiàn)，溢油的漂移軌跡隨著洋流方向的改變而產(chǎn)生明顯的變化，可見(jiàn)洋流對(duì)預(yù)測(cè)溢油漂移起重要作用。

圖16(a)為原油在西南風(fēng)、風(fēng)速為10米/秒、洋流速度為5米/秒、洋流方向朝東的環(huán)境條件下溢出后1小時(shí)的預(yù)測(cè)圖像；圖16(b)為車(chē)用汽油在西南風(fēng)、風(fēng)速為10米/秒、洋流速度為5米/秒、洋流方向朝東的環(huán)境條件下溢出后1小時(shí)的預(yù)測(cè)圖像；圖16(c)為輕柴油在西南風(fēng)、風(fēng)速為10米/秒、洋流速度為5米/秒、洋流方向朝東的環(huán)境條件下溢出后1小時(shí)的預(yù)測(cè)圖像；圖16(d)為瀝青在西南風(fēng)、風(fēng)速為10米/秒、洋流速度為5米/秒、洋流方向朝東的環(huán)境條件下溢出后1小時(shí)的預(yù)測(cè)圖像。從圖可知，油膜擴(kuò)展受溢油種類(lèi)影響較大，溢油密度越小，擴(kuò)展速度越快，反之，密度越大，擴(kuò)展速度越慢。

圖17(a)表示原油溢出后1小時(shí)，在西南風(fēng)、風(fēng)速為3米/秒、洋流速度為4米/秒、洋流方向向東的環(huán)境條件下的預(yù)測(cè)圖像，圖17(b)表示原油溢出后3小時(shí)，在西風(fēng)、風(fēng)速為5米/秒、洋流速度為4米/秒、洋流方向向東的環(huán)境條件下的預(yù)測(cè)圖像，圖17(c)表示原油溢出后5小時(shí)，在西北風(fēng)、風(fēng)速為8米/秒、洋流速度為5米/秒、洋流方向向東的環(huán)境條件下的預(yù)測(cè)圖像，圖17(d)表示原油溢出后10小時(shí)，在北風(fēng)、風(fēng)速為10米/秒、洋流速度為5米/秒、洋流方向向東的環(huán)境條件下的預(yù)測(cè)圖像。由圖17可得，風(fēng)速對(duì)油 膜擴(kuò)展有一定影響，風(fēng)速越大，擴(kuò)展越快；油膜擴(kuò)展過(guò)程主要發(fā)生在前期，后期擴(kuò)展作用減弱至無(wú)擴(kuò)展；漂移主要受洋流運(yùn)動(dòng)的影響，海面風(fēng)速和風(fēng)向的影響較小。

圖14～圖16均為靜態(tài)顯示模式下的模擬仿真圖像，參數(shù)設(shè)置完畢后，點(diǎn)擊靜態(tài)顯示，等待10s左右時(shí)間即可獲得溢油預(yù)測(cè)的仿真圖像和面積、經(jīng)緯度信息，操作簡(jiǎn)單，結(jié)果顯示直觀，仿真快速。