Системы моделирования разливов нефти

В последние годы эмпирические формулы способствовали быстрому росту числа моделей, которые описывают поведение нефтяного пятна и способствовали модернизации плана ликвидации аварийных ситуаций, опсанного на http://xrl.ru. Но иногда предпочтение отдается менее точным, но простым методам. Благодаря нынешним разработкам в экологической и вычислительной области, системы моделирования разливов нефти предполагают использование физически верных и точных математических формул.

Моделировать разливы нефти довольно проблематично. Это зависит от многих факторов, влияющих на эволюцию и передвижение разлившейся нефти в воде. К ним можно отнести физико-химические характеристики продукта, изначальный объем, регион разлива, состав воды и ее циркуляцию под пятном нефти, ветер, течение, такие процессы как перенос пятна, гидродинамическое рассеивание, турбулентную диффузию, растворение, погружение, фотоокисление и всплытие. Эти характеристики и процессы взаимосвязаны. Для получения точной оценки поведения нефти их нужно рассматриваться вместе.

Нефтяное пятно может образоваться из-за прорыва подводного нефтепровода (кратковременная или долговременная утечка) и выброса нефтепродуктов на поверхность при перегрузке или перевозке.
Характеристики источника разлива очень влияют на поведение нефтяного пятна. Существуют модели, описывающие и отдельные, и разные источники разливов. К примеру, Reed M. (2006) описывает пятно, возникшее при прорыве нефтепровода, но не рассматривает его дальнейшее поведение.

С помощью модели SLROSM можно моделировать вышеперечисленные источники выброса. Сначала для разных вариантов разлива определяется начальная область разлива, свойства нефти и толщина пятна, затем основная модель моделирует поведения нефти на водной поверхности (не только одного, но и нескольких пятен). Их расчет осуществляется раздельно, так как у разных пятен различная ветровая динамика (отличается время разлива).Более подробно можно узнать прочитав полностью нашу статью.

Многие современные модели берут в основу ранние работы Mackay (1980) и Fay (1971), только немного их изменяют. Например, Belore R модифицирована. Здесь определяется растяжение нефти и изменение плотности в точке аварийного разлива. Что же касается вертикальной динамики, зачастую используется модель Delvigne (определяет всплытие).

Существуют трехмерные модели, моделирующие передвижение пятна по водной поверхности и вертикальное взаимодействие нефти с водным столбом. С помощью ранних моделей можно было определить только временную динамику нефтяного пятна, при этом считалось, что оно имеет округлую форму. За гипотезами Johansen и Elliott удлинение (растекание) пятна возникает из-за погружения и всплытия частичек нефти. На основании этих теорий разработали кинетическую модель вертикального смешения капель под воздействием волн (Tkalich and Chan, 2002).

Главные характеристики нефти, водного столба и разрушающих волн собраны в один «фактор смешивания», который определяет долю распределения продукта в воде. Он включает коэффициент напряжения между поверхностями, вязкость и плотность нефти, высоту волн. Все это предусмотрено в модели всплытия Delvigne.