基于實(shí)驗(yàn)的海面溢油微波散射特性研究.pdf

1、隨著能源需求的不斷增加以及陸地石油資源的過(guò)度開(kāi)發(fā),原油的開(kāi)采逐漸轉(zhuǎn)向海洋。與此同時(shí),使用大型遠(yuǎn)洋游輪進(jìn)行遠(yuǎn)洋運(yùn)輸成為原油以及各種工業(yè)油類(lèi)的主要轉(zhuǎn)運(yùn)手段。然而,當(dāng)海上鉆進(jìn)平臺(tái)或者遠(yuǎn)洋油輪發(fā)生重大事故時(shí),溢油泄漏將會(huì)對(duì)海面生態(tài)以及自然環(huán)境造成毀滅性的危害。
　　對(duì)溢油災(zāi)害的治理工作首先需要確定溢油量與溢油規(guī)模等重要參數(shù)。對(duì)海面溢油的檢測(cè)手段有很多,主要分為光學(xué)檢測(cè)與微波遙感檢測(cè)。微波遙感方法由于不受限于天氣因素,包括云、霧的干擾,并且

2、能夠全天候工作,得到了廣泛應(yīng)用。
　　由于海面毛細(xì)波-微重力波對(duì)微波散射起主要貢獻(xiàn)。當(dāng)油膜覆蓋于海面時(shí),由于油類(lèi)的表面張力作用,會(huì)衰減海面毛細(xì)波-微重力波,減少微波散射,形成雷達(dá)圖像中的陰影區(qū)。這就是微波遙感檢測(cè)溢油的理論基礎(chǔ)。
　　本文采用雙尺度模型對(duì)粗糙海面進(jìn)行散射特性建模,分別使用幾何光學(xué)模型與小擾動(dòng)模型模擬大尺度海浪的鏡面反射和小尺度海浪的布拉格散射。采用海浪譜模擬大尺度海浪在不同風(fēng)速風(fēng)向的粗糙特性,采用毛細(xì)波譜模擬

3、小尺度毛細(xì)波在不同風(fēng)速風(fēng)向以及有無(wú)油膜覆蓋的粗糙特性,并將兩種不同尺度海浪的粗糙特性參數(shù)帶入雙尺度模型中,獲取油膜覆蓋海面的整體散射特性。
　　最后,本文設(shè)計(jì)了一系列室內(nèi)模擬海面溢油散射實(shí)驗(yàn)與室外海港真實(shí)海面溢油散射實(shí)驗(yàn)。在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)中,使用不同波段不同極化電磁波對(duì)風(fēng)浪水槽中的溢油樣品進(jìn)行了不同厚度不同風(fēng)速與風(fēng)向的散射測(cè)量。在海港溢油散射實(shí)驗(yàn)中,采用不同波段不同極化電磁波對(duì)海水在不同風(fēng)速情況下的散射系數(shù)進(jìn)行了測(cè)量,并在海面上鋪設(shè)柴油