随着海洋石油资源的不断开发和海运事业的不断发展,海上溢油事故频繁发生。溢油污染对整个海域的生态环境,以及周边居民生活水平,经济水平都造成了恶劣的影响。同时,高速发展的海上石油开采,带动海上运输业的不断发展,海上溢油事故也明显增多,危害随之而来。因此,做好对海上溢油事故的预防工作,以及发生事故后能够采取相应的应急措施将危害降到最低,是保证海洋石油可持续开发的重中之重。对此,本文建立了相应的数学模型,对海上油膜的行为和归宿进行了模拟和分析,并应用到了渤海湾栾家口港区。本文对海上溢油的污染近况、特点以及造成的严重危害进行简要介绍,具体论述了海上溢油数学模型在国内外的发展和研究现状。以二维浅水环流积深方程作为基本控制方程,通过有限元方法对其离散,由此建立海上溢油水动力数学模型。采用调和分析法确定模型的水边界条件。根据验潮站和全潮水文站的实测资料检验模型的正确性。提出了油膜随机性运动及在风、浪、流综合作用下油膜扩展、漂移及离散模型。根据质量守恒原理导出油膜厚度公式,并根据Fick定律求出油膜长短轴扩展尺度,并对其进行验证,用水槽试验对油膜运动过程中尺度的变化进行验证。提出油膜边缘追踪处理模式,在油膜边缘考虑其扩延展,在边缘内考虑油膜厚度的铺展和风化等。利用局部搜索法对油膜形心和油膜边缘粒子的位置进行定位,以减少计算量。在岸边界采用粒子防穿透的固边界处理模式,避免运动较快的油粒子穿过固边界。建立了包括蒸发、乳化以及抵岸吸附过程的海上溢油归宿模型。将建立的海上溢油数学模型与渤海湾地区的地形、气象条件相结合,建立渤海湾栾家口港区海上溢油数学模型。对不同动力条件、溢油点位置以及溢油方式溢油的行为及归宿进行模拟分析,为溢油事故的防治及应急处理提供理论依据。