Введение 3
1. Физико-географическое описание района 5
1.1 Общая информация 5
1.2 Циркуляция 6
1.3 Ветер 9
1.4 Разливы Нефти в Финском заливе 10
1.5 Основные порты и судоходство 14
1.6 Экологические последствия 17
2. Современные подходы к моделированию 23
2.1. Модель GNOME 23
2.1 MEDSLIK-II 27
2.2 MOHID Water 29
1 Формулировка модели 32
1.1 Рассмотрение пятна как единого образования 32
1.2 Криволинейная сетка 33
1.3 Уравнение мелкой воды для криволинейной сетки 34
1.4 Адвективно-диффузная составляющая 36
1.5 Течения и ветер 37
2 Численный эксперимент 39
2.1 Исходные данные 39
2.2 Первый эксперимент 39
2.3 Второй эксперимент 42
Список использованных материалов 50
Рассматриваемая проблема:
Разливы нефти ежедневно угрожают миллионам километрам береговой линии, речным системам, озерам и наземной среде обитания, особенно там, где происходит бурение, переработка и транспортировка нефти. Проблема управления разливами нефти во всем мире становится все более сложной и масштабной. Разливы нефти с танкеров являются примерами неблагоприятного воздействия большого количества нефти на водные и береговые экосистемы. Те разливы, которые ближе всего к берегу, как правило, оказывают наибольшее неблагоприятное воздействие на окружающую среду, поскольку нефть не успеет рассеяться до достижения берега и может значительно повлиять на чувствительные места обитания различных организмов. [1]
Актуальность работы
Разливы нефти происходят на нефтяных платформах, нефтеперерабатывающих заводах или нефтяных танкерах, которые попали в аварию или ‘очищают’ свои резервуары в океане. Нефть, достигающая побережья таким образом, влияет на различные экосистемы - открытые и защищенные песчаные пляжи, устья рек и скалистые берега - или остается в воде, чтобы в итоге осесть на морское дно в глубоких или мелководных водах.
Ущерб, причиняемый разливами нефти, различается в зависимости от химического состава нефти, площади поражения и применяемых очистных мероприятий. Организм, пострадавший от разлива нефти, будет более или менее чувствителен к загрязнению, в зависимости от его природы и жизненного цикла. Но помимо организма, непосредственно затронутого разливом, другие организмы могут косвенно подвергаться воздействию из-за изменений в структуре сообщества и взаимодействиях сосуществования, таких как выпас скота, хищничество и динамика конкуренции.
Модели разливов нефти используются несколькими способами: для поддержки принятия решений по реагированию, при планировании ликвидации разливов, при анализе воздействия на окружающую среду инфраструктуры нефтяной промышленности, а также при оценке ущерб окружающей среде (и экономике) после разлива. [2]
Цель работы:
Моделирование аварийного разлива нефти как единого образования на акватории Финского залива
Задачи работы:
1. Рассмотреть проблему аварийных разливов нефти на акватории Финского залива
2. Рассмотреть существующие модели
3. Постановка и проведение численного эксперимента с распространением пятна нефти в первые сутки после аварийного разлива в Финском заливе
В ходе выполнения работы были достигнуты поставленные цели и задачи. Было проведено изучение Финского залива уязвимости к разливам нефти, выделены три основные зоны, в которых происходит основное распространения нефтяных загрязнения, отмечена тенденция на снижение общего количества разливов. Также были рассмотрены особенности океанической и атмосферной циркуляции залива.
Далее был произведен разбор существующих моделей и изложен принцип их работы. Модели эффективно описывают основные происходящие с нефтью физико-химические процессы, воспроизводят движение, распространение и эволюцию разлившихся нефтепродуктов.
В настоящее время нет теории исчисления вариаций сил межмолекулярных взаимодействий в жидком веществе посредством действия сильных трений другой жидкости. Поэтому необходимо рассчитывать движение пятна сырой нефти как единого образования.
Была произведена серия экспериментов, где пятно нефти рассматривалось как единое тело, его взаимодействие с берегом и его траектория движения.
