ОЦЕНКА АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ НЕФТИ В ИНДИЙСКОМ ОКЕАНЕ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ
|
Введение 3
1. Район исследования 8
1.1. Физико-географическое положение Ормузского пролива 8
1.2. Гидрометеорологические особенности района 11
1.3. Интенсивность судоходства в Ормузском проливе 22
1.4. Возможные результаты закрытия Ормузского пролива 25
2. Морская перевозка нефти и возможные последствия 26
2.1. Мировой спрос на сырую нефть 26
2.2. Интенсификация мировой транспортировки нефти 27
2.3. Аварийные разливы нефти из танкеров 28
2.4. Последствия разливов нефти в море 31
3. Методы исследования и исходные данные 46
3.1. Модель GNOME для оценки распространения разлива нефти 46
3.2. Модель ADIOS2 для оценки последствий разлива нефти 52
3.3. Формулирование модели и ввод данных 55
3.4. Исходные данные для численных расчетов 60
4. Численные расчеты траекторий и судьбы разливов нефти 67
4.1. Разлив нефти в зимний сезон (Сценарий 1) 69
4.2. Разлив нефти в весенний сезон (Сценарий 2) 77
4.3. Разлив нефти в летний сезон (Сценарий 3) 83
4.4. Разлив нефти в осенний сезон (Сценарий 4) 89
Заключение 96
Список использованной литературы 100
1. Район исследования 8
1.1. Физико-географическое положение Ормузского пролива 8
1.2. Гидрометеорологические особенности района 11
1.3. Интенсивность судоходства в Ормузском проливе 22
1.4. Возможные результаты закрытия Ормузского пролива 25
2. Морская перевозка нефти и возможные последствия 26
2.1. Мировой спрос на сырую нефть 26
2.2. Интенсификация мировой транспортировки нефти 27
2.3. Аварийные разливы нефти из танкеров 28
2.4. Последствия разливов нефти в море 31
3. Методы исследования и исходные данные 46
3.1. Модель GNOME для оценки распространения разлива нефти 46
3.2. Модель ADIOS2 для оценки последствий разлива нефти 52
3.3. Формулирование модели и ввод данных 55
3.4. Исходные данные для численных расчетов 60
4. Численные расчеты траекторий и судьбы разливов нефти 67
4.1. Разлив нефти в зимний сезон (Сценарий 1) 69
4.2. Разлив нефти в весенний сезон (Сценарий 2) 77
4.3. Разлив нефти в летний сезон (Сценарий 3) 83
4.4. Разлив нефти в осенний сезон (Сценарий 4) 89
Заключение 96
Список использованной литературы 100
Спрос на сырую нефть растет, несмотря на усилия по переходу на устойчивые энергоносители. Увеличение объемов добычи и транспортировки приводит к частым инцидентам с разливом нефти, особенно морским, вызванным авариями танкеров и другими инцидентами. Разливы нефти наносят серьезный ущерб окружающей среде и вызывают многочисленные экологические, экономические и социальные проблемы. Таким образом, изучение причин, последствий, а также методов предотвращения и устранения разливов нефти остается актуальной научной проблемой.
Разливы нефти вызывают серьезные опасения из-за их разрушительного воздействия на морскую среду и прибрежные ресурсы. Это было четко продемонстрировано в результате катастрофических разливов нефти на нефтяных танкерах Exxon Valdez в 1989 году, Haven в 1991 году, Prestige в 2002 году, кризиса загрязнения нефтью в Ливане в 2006 году и взрыва глубоководной нефтяной платформы Deepwater Horizon в 2010 году. Риски, связанные с нефтяным загрязнением от морского судоходства и прибрежных установок, побудили прибрежные страны принимать, внедрять и усиливать региональные и международные протоколы по борьбе с нефтяным загрязнением, такие как Барселонская конвенция по Средиземному морю и Конвенция по защите Черного моря от загрязнения. Эти протоколы призывают стороны разрабатывать методики оценки ущерба от разливов нефти.
Возрастающие риски разведки и эксплуатации континентального шельфа и морского дня требуют раннего обнаружения и контроля разливов нефти, реорганизации и перераспределения ресурсов для борьбы с разливами на ранних стадиях. Планы управления рисками должны оценивать вероятность разлива нефти и предлагать механизмы минимизации общего ущерба и времени реагирования вовлеченных организаций. Для оценки последствий утечек нефти ответственные органы запрашивают исследования по оценке ущерба. Такие исследования должны опираться на результаты сезонного и межгодового моделирования разливов нефти с помощью надежных моделей разлива нефти, а также гидрометеорологических данных, доступных через международные центры, такие как CMEMS, NOAA и другие соответствующие базы данных [1].
Численные моделирование разливов нефти позволяет предсказать движение разлитой нефти под воздействием внешних сил, таких как течения, волны, ветры и физико-химические процессы (выветривание нефти). Многие модели используются для создания систем оперативного прогнозирования и планирования реагирования на разливы, предоставляя информацию о потенциальных областях воздействия разлива. В мире использовались различные модели разливов нефти для прогнозирования траектории и воздействия разливов, включая, модель GNOME (Общая среда оперативного моделирования NOAA), модель ADIOS2 (Автоматизированный запрос данных о разливах нефти), Delft3D-PART, комплексная глубоководная модель нефти и газа (CDOG), модель непредвиденных ситуаций и реагирования на разливы нефти (OSCAR), OILMAP, глубоководная система моделирования и анализа разливов нефти (OILMAPDEEP) и многие другие...
Разливы нефти вызывают серьезные опасения из-за их разрушительного воздействия на морскую среду и прибрежные ресурсы. Это было четко продемонстрировано в результате катастрофических разливов нефти на нефтяных танкерах Exxon Valdez в 1989 году, Haven в 1991 году, Prestige в 2002 году, кризиса загрязнения нефтью в Ливане в 2006 году и взрыва глубоководной нефтяной платформы Deepwater Horizon в 2010 году. Риски, связанные с нефтяным загрязнением от морского судоходства и прибрежных установок, побудили прибрежные страны принимать, внедрять и усиливать региональные и международные протоколы по борьбе с нефтяным загрязнением, такие как Барселонская конвенция по Средиземному морю и Конвенция по защите Черного моря от загрязнения. Эти протоколы призывают стороны разрабатывать методики оценки ущерба от разливов нефти.
Возрастающие риски разведки и эксплуатации континентального шельфа и морского дня требуют раннего обнаружения и контроля разливов нефти, реорганизации и перераспределения ресурсов для борьбы с разливами на ранних стадиях. Планы управления рисками должны оценивать вероятность разлива нефти и предлагать механизмы минимизации общего ущерба и времени реагирования вовлеченных организаций. Для оценки последствий утечек нефти ответственные органы запрашивают исследования по оценке ущерба. Такие исследования должны опираться на результаты сезонного и межгодового моделирования разливов нефти с помощью надежных моделей разлива нефти, а также гидрометеорологических данных, доступных через международные центры, такие как CMEMS, NOAA и другие соответствующие базы данных [1].
Численные моделирование разливов нефти позволяет предсказать движение разлитой нефти под воздействием внешних сил, таких как течения, волны, ветры и физико-химические процессы (выветривание нефти). Многие модели используются для создания систем оперативного прогнозирования и планирования реагирования на разливы, предоставляя информацию о потенциальных областях воздействия разлива. В мире использовались различные модели разливов нефти для прогнозирования траектории и воздействия разливов, включая, модель GNOME (Общая среда оперативного моделирования NOAA), модель ADIOS2 (Автоматизированный запрос данных о разливах нефти), Delft3D-PART, комплексная глубоководная модель нефти и газа (CDOG), модель непредвиденных ситуаций и реагирования на разливы нефти (OSCAR), OILMAP, глубоководная система моделирования и анализа разливов нефти (OILMAPDEEP) и многие другие...
Ормузский пролив (SH) является объектом значительной судоходной активности, особенно движения нефтяных танкеров, из-за его стратегического положения между Персидским и Оманским заливами. Таким образом, это потенциально уязвимое место для разливов нефти, вызванных авариями танкеров, которые могут иметь разрушительные побочные последствия для прибрежных районов, расположенных вокруг острова, нанося ущерб его морской среде, коралловым рифам и туристическим курортам, а также препятствуя морскому пути. Четыре крупных случая разлива сырой нефти Arabian light, вызванных авариями нефтяных танкеров на морском маршруте в SH, были смоделированы с использованием моделей GNOME и ADIOS2.
В заключение, основные результаты, полученные по математическому моделированию траектории и поведения разлива нефти за четырее сезона, можно сформулировать следующим образом:
Во всех случаях направление ветра и морские течения играют существенную роль, определяя траекторию движения разлива в SH.
Сценарии смоделированы в разных времена года, которые имеют разные гидрометеорологические величины в районе Ормузского пролива, включая разные режимы ТПО, поле ветра и течение и влияние муссоны.
В первом сценарии гипотетический разлив нефти, вызванный аварией танкера в районе SH в точке 26.7 с.ш. 56.54. в.д. на судоходном пути. Моделировали в зимний период на 5 дней с 20 до 25 февраля. В результате моделирования мы получили что, нефтяное пятно распространялось под влиянием ветра и течения, которые влияли на переноса нефти на 2 стороны по SH. Красные точки (MRS) во первом случае достигли до берега острава Ларак на удалении 12 км, и далее до острова Ормузса и на берегах острава Кешм с расстоянием 50км от места разлива протяжении 54км. Протяженность выброса нефти на береговую линию Ирана 120км включая берега Кугестак, Герук, Колаги и Арзени. Черные точки (BGS) проходят 26км до берега острова Ларака с прятяженностью 12,5км и примерно11,7 мт нефти будут выброшены, далее до берега острова Кешм и объем выброса нефти примерно 170 мт. Было показано, что в конце моделирования большая часть осталась на море, примерно 65% (6521 мт) из объема разлива. Примерно 27% (2678мт) убраны из акватории через испарение, 6% (571мт) - диспергированы и 2% (201мт) были выброшены на берег.
В сценарии 2 предполагалось, что осенью, 15 мая в 12:00 утра произошел гипотетический разлив десяти тысяч метрических тонн нефти Arabian light вызванный аварией танкера в том же месте SH и продолжался 120 часов до 20 мая. Предполагаем, что это Шамал период с высоким скоростями ветра.
Разлитая нефть в виде красных точек (MRS) достигали пляжа после 48 часов после ее разлива примерно 48км от места разлива на берегу Ирана. Далее двигалась параллельно берега Ирана. Протяженность выброса нефти на береговую линию (beaching) Ирана 120км включая берега Кугестак, Герук, Колаги Арзени, Харкуши, Гаванй, Морг-и Ганбарех-йе Кух Мобарак и Миски. Через 108ч из-за изменения ветра и течение, выбросы нефти на берега Ирана стали меньше и распространились по море Оманского залива. А черные точки (BGS) достигает берега Ирана первыми (1,6мт) после 84ч, а в конце 345мт.
В конце моделирования большая часть осталась на море, примерно 60% из объема разлива (6175 мт). Примерно 27% (2785мт) убраны из акватории через испарение. 6,6% (660 мт) - естественно диспергированы и 4% (345мт) были выброшены на берег.
В летный период смоделировали сценарий 3, с 28 июля до 02 августа (самый теплый период года, ТПО в среднем 33 °C и ветер оказали больше среднего). Красные точки (MRS) первыми достигли пляжа острова Ормуза через 48 часов после разлива примерно 35км от места разлива, а потом достигли берега острова Ларака. Через 72ч акватория Порта Бадаре- Аббас начала покрываться разлитой нефтью. Далее с изменение направления течения пятно нефти прибывает до берега Кугестака. Протяженность выброса нефти на береговую линию Ирана почти 120км после 120ч. Выбросы на берега Ирана, включая Сирик, Кугестак, Герук, Колаги Арзени, Бандаре-Аббас. Черные точки (BGS) достигли берега острова Ормусза первыми и составили 11,7мт от объема разлива нефти, а на берегах Ирана Бандаре Аббаса составили 333мт...
В заключение, основные результаты, полученные по математическому моделированию траектории и поведения разлива нефти за четырее сезона, можно сформулировать следующим образом:
Во всех случаях направление ветра и морские течения играют существенную роль, определяя траекторию движения разлива в SH.
Сценарии смоделированы в разных времена года, которые имеют разные гидрометеорологические величины в районе Ормузского пролива, включая разные режимы ТПО, поле ветра и течение и влияние муссоны.
В первом сценарии гипотетический разлив нефти, вызванный аварией танкера в районе SH в точке 26.7 с.ш. 56.54. в.д. на судоходном пути. Моделировали в зимний период на 5 дней с 20 до 25 февраля. В результате моделирования мы получили что, нефтяное пятно распространялось под влиянием ветра и течения, которые влияли на переноса нефти на 2 стороны по SH. Красные точки (MRS) во первом случае достигли до берега острава Ларак на удалении 12 км, и далее до острова Ормузса и на берегах острава Кешм с расстоянием 50км от места разлива протяжении 54км. Протяженность выброса нефти на береговую линию Ирана 120км включая берега Кугестак, Герук, Колаги и Арзени. Черные точки (BGS) проходят 26км до берега острова Ларака с прятяженностью 12,5км и примерно11,7 мт нефти будут выброшены, далее до берега острова Кешм и объем выброса нефти примерно 170 мт. Было показано, что в конце моделирования большая часть осталась на море, примерно 65% (6521 мт) из объема разлива. Примерно 27% (2678мт) убраны из акватории через испарение, 6% (571мт) - диспергированы и 2% (201мт) были выброшены на берег.
В сценарии 2 предполагалось, что осенью, 15 мая в 12:00 утра произошел гипотетический разлив десяти тысяч метрических тонн нефти Arabian light вызванный аварией танкера в том же месте SH и продолжался 120 часов до 20 мая. Предполагаем, что это Шамал период с высоким скоростями ветра.
Разлитая нефть в виде красных точек (MRS) достигали пляжа после 48 часов после ее разлива примерно 48км от места разлива на берегу Ирана. Далее двигалась параллельно берега Ирана. Протяженность выброса нефти на береговую линию (beaching) Ирана 120км включая берега Кугестак, Герук, Колаги Арзени, Харкуши, Гаванй, Морг-и Ганбарех-йе Кух Мобарак и Миски. Через 108ч из-за изменения ветра и течение, выбросы нефти на берега Ирана стали меньше и распространились по море Оманского залива. А черные точки (BGS) достигает берега Ирана первыми (1,6мт) после 84ч, а в конце 345мт.
В конце моделирования большая часть осталась на море, примерно 60% из объема разлива (6175 мт). Примерно 27% (2785мт) убраны из акватории через испарение. 6,6% (660 мт) - естественно диспергированы и 4% (345мт) были выброшены на берег.
В летный период смоделировали сценарий 3, с 28 июля до 02 августа (самый теплый период года, ТПО в среднем 33 °C и ветер оказали больше среднего). Красные точки (MRS) первыми достигли пляжа острова Ормуза через 48 часов после разлива примерно 35км от места разлива, а потом достигли берега острова Ларака. Через 72ч акватория Порта Бадаре- Аббас начала покрываться разлитой нефтью. Далее с изменение направления течения пятно нефти прибывает до берега Кугестака. Протяженность выброса нефти на береговую линию Ирана почти 120км после 120ч. Выбросы на берега Ирана, включая Сирик, Кугестак, Герук, Колаги Арзени, Бандаре-Аббас. Черные точки (BGS) достигли берега острова Ормусза первыми и составили 11,7мт от объема разлива нефти, а на берегах Ирана Бандаре Аббаса составили 333мт...