2.Влияние температуры на радиус и площадь нефтяного пятна в акватории
2.1 Площадь нефтяного пятна является основным аргументом:
масса выварочного вещества;
загрязнение акватории;
загрязнение береговой линии.
Площадь нефтяного пятна зависит от ряда аргументов, в том числе от плотности и вязкости воды. В данный момент при определении площади разлива эти показатели принято брать, учитывая влияние температуры воды.
Таблица 2.1.1.
В данной таблице указано распределение температуры воды в Магеллановом проливе начиная с января и заканчивая в декабре.
Температура воды в проливе изменяется в диапазоне от +4,6˚ C до 10,8°C. Максимальная температура воды в Магеллановом проливе наблюдается в декабре (+10,8°C), на втором месте февраль (+10,7°C), а минимальная – в сентябре (+2,9°C).
Время разливания воды – 900 с, 1800 с, 3600 с.
Таблица 2.1.2.
Название морской акватории |
Тип пролива |
Площадь тыс.км2 |
Средняя температура |
Солёность |
||
зима |
лето |
|||||
Магелланов пролив |
- |
73,75 |
8,9 |
6,1 |
34%0 |
|
Таблица 2.1.3. Плотность воды для разных значений температуры
-
Температура
Плотность
9,1
1026,3
9,3
1026,3
9,1
1026,3
8,1
1026,5
7,3
1026,6
6,6
1026,7
6,1
1026,7
5,7
1026,8
5,8
1026,8
6,3
1026,7
7,1
1026,6
8,2
1026,5
Таблица 2.1.4. Температурная
поправка
2.1.4. Диаграмма плотности воды
Одним из лучших параметров для картирования океанов была Признанная Плотность - фундаментальная физическая характеристика морской воды. Ученые разработали методику расчета плотности через две независимые характеристики, которая на нее влияет, - температуру Тонной и соленость S. Так родился тот, что стал универсальным методом картирования океанов - метод Тонны, S- диаграмм.
Нанеся значения T и S, рассчитанные по данным измерениям, на такую диаграмму в виде Тонны, S- кривых, можно узнать об изменении плотности морской воды у данного столба от поверхности до дна. По форме кривых можно судить о том, какие эти изменения. Для каждого региона океана характерна своя собственная кривая. Именно поэтому этот метод был использован для составления карт океанов.
Тонна, S – диаграмма позволяет определить плотность морской воды по известным значениям температуры и солёности. Например, вода с температурой 23, 5°C и солёностью 42‰ имеет плотность 1029.1 кг/м3 .
Перейдём
к расчёту плотности нефти, исходя из
температурного режима по
Формуле Менделеева:
=820;
ГОСТ
8.602-2010 г/мм; Альфа- средняя температурная
поправка плотности на 1С0;
темпераутра.
Температура |
Плотность воды |
Плотность нефти |
9,1 |
1026,3 |
1020 |
9,3 |
1026,3 |
1020,2 |
9,1 |
1026,3 |
1020 |
8,1 |
1026,5 |
1019,7 |
7,3 |
1026,6 |
1019,3 |
6,6 |
1026,7 |
1019 |
6,1 |
1026,7 |
1018,7 |
5,7 |
1026,8 |
1018,6 |
5,8 |
1026,8 |
1018,6 |
6,3 |
1026,7 |
1018,7 |
7,1 |
1026,6 |
1019,3 |
8,2 |
1026,5 |
1019,7 |
9,1 |
1026,3 |
1020 |
9,3 |
1026,3 |
1020,2 |
Предметом моделирования является в первую очередь динамика площади разлива в предположении его круговой формы. Очевидно, что такое модельное предположение является очень сильным, а его реализация маловероятным, поскольку предусматривает развитие разлива в условиях полной однородности векторных полей скорости при поверхностных ветрах, течений и волнового воздействия. В работе приведена модель для динамики радиуса НП по формуле ФЭЯ:
R(t)=
Де: Kt- константа Блоккера (K=216);
R0—начальный радиус пятна (табл.)см
начальный
объем пятна см3
плотность
нефти г/см3
г/см3-
T- время разлива
Пример расчета радиуса разлива нефтяного пятна для 15 минут( 900с):
3503+
*1/3=3818,91
см
Пример расчета радиуса разлива нефтяного пятна для 30 мин(1800с):
Пример расчета радиуса разлива нефтяного пятна для 60 мин (3600с):
3503+
*1/3=13989,4 см
Графики зависимости радиуса от плотности по вычисленным данным
-
Динамика радиуса нефтяного пятна
900
1800
3600
3818,91
7209,08
13989,4
3711,93
6995,12
13561,5
3818,91
7209,08
13989,4
3709,69
6990,62
13552,5
3708,8
6987,41
13546,1
4566,61
8704,4
16980,2
4726,56
9024,37
17620
4833,14
9237,54
18046,3
4833,14
9237,54
18046,3
4726,56
9024,37
17620
3708,8
6987,41
13546,1
3709,69
6990,62
13552,5
3818,91
7209,08
13989,4
3818,91
7209,08
13989,4
Графики зависимости радиуса от плотности по вычисленным данным
Зависимости плотности воды
Зависимости плотности нефти
Площадь нефтяного пятна
Площадь нефтяного пятна находилась в предположении о круговой форме
𝑆 𝑡 =𝜋𝑟 𝑡 2
где r- радиус растекания нефти, м.
При расчете площади нефтяного пятна:
Чтобы получить площадь нефтяного пятна в м2 считаем по следующей формуле:
Таблица 2.2.1. Площадь разлива нефти
Площадь разлива (см2) |
Площадь разлива (м2) |
||||
900 |
1800 |
3600 |
900 |
1800 |
3600 |
|
163188420,16 |
6145080400,81 |
|
16318,842016 |
614508,040081 |
43264252,38 |
153645549,98 |
577490846,27 |
4326,425238 |
15364,554998 |
57749,084627 |
|
163188420,16 |
6145080400,81 |
|
16318,842016 |
614508,040081 |
43212051,67 |
153447931,47 |
576724604,63 |
4321,205167 |
15344,793147 |
57672,460463 |
43191319,96 |
153307041,32 |
576180031,16 |
4319,131996 |
15330,704132 |
57618,003116 |
65481330,44 |
237907059,19 |
902151139,33 |
6548,133044 |
23790,705919 |
90215,113933 |
70148760,02 |
255719257,24 |
974858216 |
7014,876002 |
25571,925724 |
97485,8216 |
73348020,7 |
267942936,09 |
1022600483,19 |
7334,80207 |
26794,293609 |
102260,048319 |
73348020,7 |
267942936,09 |
1022600483,19 |
7334,80207 |
26794,293609 |
102260,048319 |
70148760,02 |
255719257,24 |
974858216 |
7014,876002 |
25571,925724 |
97485,8216 |
43191319,96 |
153307041,32 |
576180031,16 |
4319,131996 |
15330,704132 |
57618,003116 |
43212051,67 |
153447931,47 |
576724604,63 |
4321,205167 |
15344,793147 |
57672,460463 |
|
163188420,16 |
6145080400,81 |
|
16318,842016 |
614508,040081 |
|
163188420,16 |
6145080400,81 |
|
16318,842016 |
614508,040081 |
Графики зависимости площади от радиусов:
2.3.Длина
боковых заграждений
Назначением боковых заграждений является предотвращение растеканий нефти на водной поверхности, уменьшение концентрации нефти для облегчения процесса сбора, а также отвод нефти от наиболее экологически уязвимых районов.
Длина боковых заграждений рассчитывалась в предположении о круговой форме растекания нефти:
L(t)=πr(t)
где r- радиус растекания нефти, м.
Пример расчета длины боковых заграждений:
L(900)=3,14*3818,91= 11991,38 (см)
Чтобы получить длину боковых заграждений в м считаем по следующей формуле:
L(900)=3,14* 3818,91/100 = 119,91 (м)
Таблица 2.3.1. Длина боковых заграждений
Длина боковых заграждений в см |
Длина боковых заграждений в м |
||||
900 |
1800 |
3600 |
900 |
1800 |
3600 |
11991,38 |
22636,51 |
43926,72 |
119,9138 |
226,3651 |
439,2672 |
11655,46 |
21964,68 |
42583,11 |
116,5546 |
219,6468 |
425,8311 |
11991,38 |
22636,51 |
43926,72 |
119,9138 |
226,3651 |
439,2672 |
11648,43 |
21950,55 |
42554,85 |
116,4843 |
2195055 |
425,5485 |
11645,63 |
21940,47 |
42534,75 |
116,4563 |
219,4047 |
425,3475 |
14339,16 |
27331,82 |
53317,83 |
143,3916 |
273,3182 |
533,1783 |
14841,4 |
28336,52 |
55326,8 |
148,414 |
283,3652 |
553,268 |
15176,06 |
29005,88 |
56665,38 |
151,7606 |
290,0588 |
566,6538 |
15176,06 |
29005,88 |
56665,38 |
151,7606 |
290,0588 |
566,6538 |
14841,4 |
28336,52 |
55326,8 |
148,414 |
283,3652 |
553,268 |
11645,63 |
21940,47 |
42534,75 |
116,4563 |
219,4047 |
425,3475 |
11648,43 |
21950,55 |
42554,85 |
116,4843 |
219,5055 |
425,5485 |
11991,38 |
22636,51 |
43926,72 |
119,9138 |
226,3651 |
439,2672 |
11991,38 |
22636,51 |
43926,72 |
119,9138 |
226,3651 |
439,2672 |