2. Влияние температуры на радиус и площадь нефтяного пятна в акватории

1. Площадь нефтяного пятна является основным аргументом :

1. масса выварочного вещества;

2. загрязнение акватории;

3. 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.

Январь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

Чукотское море

-1,8°C

-1,7°C

-1°C

0°C

+2°C

+4°C

+8°C

+5°C

+1°C

0°C

0°C

-1,6°C

В данной таблице указано распределение температуры воды в Чукотском море начиная с января и заканчивая в декабре.

Температура воды в Чукотском море изменяется в диапазоне от -1,8˚ C до 8°C. Максимальная температура воды в Чукотском море наблюдается в июле (+8°C), на втором месте август (+5°C), а минимальная – в январе (-1,8°C), на втором месте февраль (-1,7°C).

Чукотское море относится к типу материковых окраинных морей. Температура воды в нём летом достигает от 4 до 8 °C, зимой − от –1,6 до –1,8 °C.

Регион название морской акватории	Тип моря	S т.км2	Средняя температура воды		Соленость	Глубина		Начальный радиус пятна R0	Объем разлива
			зима	лето		max	min		Нефти (V0)
Чукотское море	материковое окраинное	582	-1,7°C	+6°C	33,50/00	1256 м	50 м	300	7

Таблица 2.1.2

Время разливания воды – 900 с, 1800 с, 3600 с.

Таблица 2.1.3. Плотность воды для

р азных значений температуры

Температура	Плотность
-1,8°C	1027
-1,7°C	1027
-1,6°C	1027
-1°C	1026.9
0°C	1026.9
+2°C	1026.8
+4°C	1026.6
+5°C	1026.5
+8°C	1026.1

Рис. 2.1.1 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 солѐности. Например, вода с температурой 23, 5°C и солѐностью 42‰ имеет плотность 1029.1 кг/м³ .

Перейдѐм к расчѐту плотности нефти, исходя из температурного режима по формуле Менделеева:

Таблица 2.1.4 Температурная поправка

Температура	Плотность воды	Плотность нефти
-1,8°C	1027	844,5
-1,7°C	1027	844,4
-1,6°C	1027	844,4
-1°C	1026,9	843,9
0°C	1026,9	843,1
+2°C	1026,8	841,7
+4°C	1026,6	840,3
+5°C	1026,5	839,5
+8°C	1026,1	837,3

Таблица 2.1.5 Расчет плотности нефти

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)= (2.2)

Де: K_t- константа Блоккера (K=216);

R_0—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):

Пример расчета радиуса разлива нефтяного пятна для 30 мин(1800с):

Пример расчета радиуса разлива нефтяного пятна для 60 мин (3600с):

Результаты расчетов оформим в следующую таблицу:

Таблица 2.1.6. Динамика радиуса НП

Температура	Динамика радиуса нефтяного пятна
	900	1800	3600
-1,8°C	1953,79	3904,89	7807,07
-1,7°C	1954,63	3906,56	7810,42
-1,6°C	1954,63	3906,56	7810,42
-1°C	1954,73	3906,77	7810,83
0°C	1983,86	3965,03	7927,35
+2°C	1990,33	3977,97	7953,23
+4°C	1987,03	3971,35	7940,01
+5°C	1991,03	3979,37	7956,03
+8°C	2005,69	4008,68	8014,67

Графики зависимости радиуса от плотности по вычисленным данным

1. Площадь нефтяного пятна

Площадь нефтяного пятна находилась в предположении о круговой форме

𝑆 𝑡 =𝜋𝑟 𝑡 2 (2.3)

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
11986307,44	47879240,96	191384073,83	1198,630744		4787,924096	19138,407383
11996616,29	47920202,65	191548354,21	1199,661629		4792,020265	19154,835421
11996616,29	47920202,65	191548354,21	1199,661629		4792,020265	19154,835421
11997843,83	47925354,76	191568465,01	1199,784383		4792,535476	19156,846501
12358099,57	49365393,51	197326636,99	1235,809957		4936,539351	19732,663699
12438838,42	49688130,31	198617143,74	1243,883842		4968,813031	19861,714374
12397625,01	49522889,38	197957402,63	1239,762501		4952,288938	19795,740263
12447589,44	49723110,77	198757017,95	1244,758944		4972,311077	19875,701795
12631568,06	50458278,18	201697696,56	1263,156806		5045,827818	20169,769656

Графики зависимости площади от радиусов:

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:

Чтобы получить длину боковых заграждений в м считаем по следующей формуле:

Таблица 2.3.1. Длина боковых заграждений

Длина боковых заграждений в см				Длина боковых заграждений в м
900	1800	3600	900		1800	3600
6134,9006	12261,3546	24514,1998	61,349006		122,613546	245,141998
6137,5382	12266,5984	24524,7188	61,375382		122,665984	245,247188
6137,5382	12266,5984	24524,7188	61,375382		122,665984	245,247188
6137,8522	12267,2578	24526,0062	61,378522		122,672578	245,260062
6229,3204	12450,1942	24891,879	62,293204		124,501942	248,91879
6249,6362	12490,8258	24973,1422	62,496362		124,908258	249,731422
6239,2742	12470,039	24931,6314	62,392742		124,70039	249,316314
6251,8342	12495,2218	24981,9342	62,518342		124,952218	249,819342
6297,8666	12587,2552	25166,0638	62,978666		125,872552	251,660638