10. ОЦЕНКА ОПАСНОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ ИЗ ППОО

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.