10. ОЦЕНКА ОПАСНОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ ИЗ ППОО
Для ППОО, содержащих нефть и нефтепродукты (НиНП), возникновение ЧС определяется исходя из общей массы нефти и нефтепродуктов, участвующих в разливе. Отнесение массы разлитой нефти и нефтепродуктов к ЧС определяется в соответствии с таблицей 2-1 приложения 2 к Методическим рекомендациям.
При расчете параметров разлива нефти и нефтепродуктов из ППОО необходимо принять допущение, что вся нефть, участвующая в разливе, после разрушения защитных оболочек под действием архимедовой силы всплывет на поверхность с дальнейшей трансформацией нефтяного пятна в водной среде. Предлагаемая модель расчета параметров распространения нефти и нефтепродуктов рассматривает разливы на морских акваториях и не рассматривает распространение НиНП во внутренних водотоках (реках).
При выходе нефти и нефтепродуктов из ППОО последующее растекание пятна по водной поверхности приводит к увеличению площади загрязнения с одновременным уменьшением его толщины.
Растекание НиНП является результатом совокупного действия гравитационных сил, а также сил вязкости и поверхностного натяжения.
В зависимости от баланса сил, определяющих растекание нефтяной пленки, выделяются три последовательных фазы растекания:
а) гравитационно-инерционная (баланс горизонтального градиента давления и сил инерции);
б) гравитационно-вязкая (баланс горизонтального градиента давления и сил вязкости);
в) поверхностного натяжения (баланс сил вязкости и поверхностного натяжения).
С уменьшением толщины слоя НиНП важными в балансе сил становятся силы вязкости и поверхностного натяжения. Эти силы зависят от свойств нефти, которые в процессе растекания могут существенно меняться, так как вследствие испарения и растворения в воде плотность нефти и ее вязкость обычно возрастают.
В результате этого наступает момент, когда поверхностное натяжение меняет знак и растекание нефтяного пятна под действием поверхностного натяжения прекращается. В дальнейшем пятно увеличивается в размерах под действием сил движущейся водной массы.
Согласно радиус пленки при гравитационно-вязком режиме растекания пятна определяется по формуле:
,
где - относительная разность плотностей воды и нефти ;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
Vн - объем нефти, м3;
t - время с момента пролива нефти, с.
- кинематический коэффициент вязкости воды, м2/с.
- плотность жидкого нефтепродукта, кг/м3.
Таблица кинематических коэффициентов вязкости воды представлена на рисунке 10.1.
t °C
|
t °C
|
|||||||||
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
|
0
|
1,793
|
1,732
|
1,675
|
1,621
|
1,569
|
1,520
|
1,474
|
1,429
|
1,387
|
1,347
|
10
|
1,308
|
1,272
|
1,237
|
1,203
|
1,171
|
1,1401
|
1,1107
|
1,0825
|
1,0554
|
1,0294
|
20
|
1.0045
|
0,9905
|
0,9574
|
0,9353
|
0,9139
|
0,8934
|
0,8736
|
0,8545
|
0,8361
|
0,8184
|
30
|
0,8012
|
0,7847
|
0,7687
|
0,7533
|
0.7383
|
0,7239
|
0,7099
|
0,6964
|
0,6833
|
0,6706
|
40
|
0,6583
|
0,6464
|
0,6348
|
0,6236
|
0,6127
|
0,6022
|
0,5919
|
0,5820
|
0,5723
|
0,5629
|
Рисунок 10.1. Кинематические коэффициенты вязкости воды
при различных температурах, , м2/с
Дрейф нефтяной пленки по водной поверхности определяется суммарным эффектом действия поверхностного волнения и ветра. На основе наблюдений за малыми объемами разлитой нефти отмечается, что турбулентная диффузия для пленочных образований практически не имеет существенного значения.
Таким образом, имея допущение идеализированного растекания плавучего и нерастворимого химического соединения в спокойной воде, можно говорить о площади нефтяного пятна исходя из полученного радиуса Rн.
Для определения площади пятна принимаем условно, что площадь пятна будет стремиться к площади круга:
Скорость перемещения нефтяного пятна по поверхности воды под действием ветра можно определить по эмпирическому выражению:
,
где - скорость ветра м/с.
Для расчета объема емкостей, необходимых для сбора нефти и нефтепродуктов, нужно учитывать процесс эмульгирования нефти. Объем собираемой водонефтяной эмульсии будет больше, чем объем нефти и нефтепродуктов, участвующих в разливе. Объем эмульсии рекомендуется рассчитывать с допущением, что весь объем нефти и нефтепродуктов, участвующих в разливе, эмульгируется с содержанием воды - 80% в объеме нефти:
Vемк = 1,8Vн.