Пример 5. Расчет параметров разлива нефти и нефтепродуктов из ППОО

Проведем расчеты параметров процесса распространения нефтепродуктов из затонувшего теплохода "Адмирал Нахимов".

Этап: Планирование и организация оценки опасности ППОО

Оценка опасности проводится с целью установления зон действия поражающих факторов, в границах которых возможно возникновение ЧС в акватории с затопленным теплоходом "Адмирал Нахимов".

ППОО - теплоход "Адмирал Нахимов" (регистрационный номер в Реестре ППОО N 0011.00006), затонул в Черном море, Цемесская бухта в 1986 г.

Этап: Идентификация опасностей ППОО

Вид опасности - опасность разлива нефти и нефтепродуктов.

В соответствии с Реестром ППОО на затонувшем теплоходе находится 300 т мазута. Глубина затопления объекта - 45 м.

Разделение объекта на составные части не требуется.

В качестве наиболее опасного сценария рассмотрим залповый выброс ОВ ППОО при условии полного разрушения его ЗО, распространение ОВ по акватории размещения ППОО.

Этап: Оценка опасности ППОО

Объектом воздействия при разливе нефти и нефтепродуктов является окружающая среда и ее компоненты.

Критерием возникновения ЧС, согласно таблице 2-2 приложения 2 Методических рекомендаций, можно считать разлив нефти и нефтепродуктов от 20 т и выше.

При разрушении защитных барьеров и попадании нефтепродуктов в водную среду, поведение пятна нефтепродуктов будут зависеть от температуры воды. Под действием силы Архимеда мазут стремится к поверхности, приобретая температуру окружающей среды. Формируется пятно нефтепродуктов на поверхности моря, которое распространяется по направлению ветра.

Далее, можно рассчитать распространение и трансформацию пятна разлива с целью планирования мероприятий по ликвидации аварийного разлива нефтепродуктов. Расчет не учитывает влияние нефтепродуктов на береговую полосу.

Для упрощения расчетов принимаем допущение, что нефтепродукты всплывают на поверхность в едином объеме и затем начинают растекаться.

При низкой температуре воды и воздуха увеличивается вязкость нефтепродуктов и медленнее происходит их растекание по водной поверхности.

Для проведения оценки опасности анализируемого ППОО занесем исходные данные для расчетов в таблицу 1.

Таблица 1. Исходные данные для расчетов

Радиус пленки при гравитационно-вязком режиме растекания пятна определяется по формуле:

,

где K₂ - константа, равная 1,45;

- относительная разность плотностей воды и нефти к плотности воды;

g - ускорение свободного падения - 9,81 м/с²;

V_н - объем нефти, м³;

t - время с момента пролива нефти, с;

v - кинематический коэффициент вязкости воды;

- плотность жидкого нефтепродукта, кг/м³.

В соответствии с разделом 10 Методических рекомендаций и рисунком 1 рассчитаем радиусы пятна растекания нефти и нефтепродуктов для температур от 5 °C до 22 °C.

Рисунок 1. Кинематические коэффициенты вязкости воды

при различных температурах (v x 10⁶, м²/с)

Результаты расчетов радиуса гравитационно-вязкостного растекания нефтепродуктов и площади пятна в условиях различных температур моря в зависимости от продолжительности растекания приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2. Результаты расчета изменения радиуса разлива в зависимости от времени разлива и температуры воды

Для определения площади пятна принимаем условно, что площадь пятна будут стремиться к площади круга:

.

Таблица 3. Результаты расчета изменения площади пятна в зависимости от времени разлива и температуры воды

Таким образом, при допущении идеализированного растекания плавучего и нерастворимого химического соединения в спокойной воде, можно говорить о площади нефтяного пятна, исходя из полученного радиуса R_н.

Скорость перемещения нефтяного пятна по поверхности воды рассчитаем по формуле:

,

где - скорость ветра, м/с.

Скорость и направление ветра взяты как наиболее часто повторяющиеся годовые значения из [1]. Роза ветров и скорости представлены на рисунке 2.

Примем направление ветра в момент аварии, согласно рисунку 1, ветер южный 3 м/с. Получим скорость ветра, равную .

За 5 часов пятно переместится на расстояние 2700 м. По направлению ветра пятно достигнет берега (расстояние 10 км) через 18 часов.

Роза ветров в Новороссийске

Рисунок 2. Роза ветров в районе г. Новороссийска

Для расчета необходимого объема емкостей для собираемых нефтепродуктов необходимо учитывать процесс эмульгирования нефтепродуктов. Объем собираемой водонефтяной эмульсии будет больше, чем объем нефтепродуктов, участвующих в разливе. Объем эмульсии рекомендуется рассчитывать с допущением, что весь объем нефтепродуктов, участвующих в разливе, эмульгируется с содержанием воды - 80% в объеме нефтепродуктов. Общий объем нефтепродуктов для сбора составит 620688,6 м³ водонефтяной эмульсии.

Для наглядности нанесем на схему зоны распространения нефтепродуктов при разливе из теплохода "Адмирал Нахимов", изображение зон разлива нефтепродуктов и перемещения пятна представлены на рисунке 3.

По результатам расчета и изображенным зонам видно, что разлив нефтепродуктов способен добраться до берега.

Рисунок 3. Параметры разлива нефтепродуктов из теплохода

"Адмирал Нахимов" и перемещение его за 5 часов разлива

Этап: Установление опасности ППОО

Оценка масштабов ЧС

Опасность объекта обусловлена суммарным объемом потенциального разлива нефтепродуктов (300 т), который в соответствии с законодательством Российской Федерации классифицируется как ЧС(Н) (таблица 2-1 приложения 2 Методических рекомендаций).

Дополнительно рассчитаны зоны возможного распространения нефтяного загрязнения в целях планирования действий по ликвидации ЧС(Н). Расчеты показывают, что примерная площадь пятна через 5 часов после разлива равна 2,5 км и переместится от места разлива на 2,7 км. До береговой полосы пятно дойдет через 18 часов. Общий объем нефтепродуктов для сбора составит 620 688,6 м³ водонефтяной эмульсии.