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;

V_н - 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.

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 R_н.

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:

V_емк = 1,8V_н.