Áp dụng mô hình toán mô phỏng quá trình lan truyền dầu khi xảy ra sự cố tràn dầu tại vịnh bái Tử Long

Áp dụng mô hình toán học để mô phỏng sự lan truyền, biến đổi của dầu tràn ra sau khi xảy ra sự cố tràn dầu có ý nghĩa quan trọng trong việc góp phần xây dựng các kế hoạch để ứng phó nhanh với các sự cố tràn dầu, nhằm giảm thiểu tác hại của nó đến môi trường sinh thái và tài nguyên sinh vật biển. Ngoài ra các kết quả của mô hình còn có thể cung cấp thông tin về các vùng nước nhạy cảm dễ chịu ảnh hưởng của dầu tràn để có kế hoạch sử dụng hợp lý, tránh thiệt hại trong trường hợp xảy ra sự cố. Tuy nhiên, để có thể áp dụng mô hình một cách hiệu quả hơn cần xây dựng một bộ cơ sở dữ liệu về các vùng nhạy cảm dễ xảy ra sự cố tràn dầu, trên cơ sở đó trong trường hợp xảy ra sự cố, chỉ cần thông báo vị trí, lượng dầu tràn ra, điều kiện khí tượng.thì sau thời gian ngắn nhất có thể, mô hình sẽ cho ta kết quả về phân bố theo không gian và biến đổi theo thời gian của vệt dầu, góp phần đưa ra những phương án ứng cúu nhanh nhất.

doc12 trang | Chia sẻ: nguyenlam99 | Ngày: 15/01/2019 | Lượt xem: 14 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Áp dụng mô hình toán mô phỏng quá trình lan truyền dầu khi xảy ra sự cố tràn dầu tại vịnh bái Tử Long, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ÁP DỤNG MÔ HÌNH TOÁN MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH LAN TRUYỀN DẦU KHI XẢY RA SỰ CỐ TRÀN DẦU TẠI VỊNH BÁI TỬ LONG VŨ DUY VĨNH Tóm tắt. Vịnh Bái Tử Long thuộc huyện Vân Đồn (phía bắc của tỉnh Quảng Ninh), không chỉ tự hào với những cảnh quan đẹp có sức hấp dẫn đối với khách du lịch mà còn là vùng biển có nguồn lợi hải sản phong phú, đặc biệt có nhiều loài quí hiếm chỉ có riêng ở nơi đây. Tuy nhiên các hoạt động kinh tế như du lịch, nuôi trồng-khai thác hải sản, vận tải biển đang gây ra sức ép lớn đối với môi trường biển của khu vực. Để đánh giá phạm vi và ảnh hưởng của dầu tràn ra vùng biển khu vực vịnh Bái Tử Long sau khi xảy ra sự cố tràn dầu (lượng dầu đó đi về đâu, biến đổi như nào theo không gian và thời gian, nơi nào có thể sẽ bị ảnh hưởng), mô hình Delft3d đã được áp dụng để mô phỏng sự lan truyền và biến đổi của vệt dầu trong các trường hợp xảy ra sự cố tràn dầu giả định vào tháng 7 năm 2004 và tháng 3 năm 2005. Các kết quả tính toán cho thấy: phạm vi ảnh hưởng của dầu tràn khi xảy ra vào lúc triều xuống thì lớn hơn khi triều lên, sự phân hủy dầu vào mùa mưa diễn ra nhanh hơn mùa khô, lượng dầu bám phân huỷ chậm và khó xử lý so với dầu nổi hoặc khuyếch tán vào trong nước. MỞ ĐẦU Việc xây dựng các phương án ứng cứu sự cố tràn dầu, nhằm giảm thiểu những tác động của nó đối với môi trường biển đã được sự quan tâm sâu sắc của các nhà quản lý và các nhà khoa học. Trong đó, hướng nghiên cứu trên cơ sở sử dụng các công cụ mô hình đã ra đời và phát triển, đặc biệt là trong những năm gần đây-với sự phát triển của công nghệ thông tin. Các kết quả của mô hình toán học cho ta cái nhìn tổng thể về sự biến đổi theo không gian và thời gian của vệt dầu, sau khi sự cố tràn dầu xảy ra, góp phần nhanh chóng xây dựng các phương án ứng cứu tối ưu khi sự cố tràn dầu xảy ra. Vịnh Bái Tử Long thuộc huyện Vân Đồn (tỉnh Quảng Ninh) là khu vực có nhiều tiềm năng để phát triển kinh tế-xã hội . Tuy nhiên, các hoạt động kinh tế mang đến những sức ép đối với môi trường sinh thái và tài nguyên sinh vật của khu vực, trong đó không thể không nhắc đến các nguy cơ ô nhiễm do sự cố tràn dầu có thể xảy ra. Bài viết này trình bày một số kết quả áp dụng mô hình Delft3d để mô phỏng sự lan truyền và biến đổi của dầu trong các trường hợp xảy ra sự cố tràn dầu giả định tại vịnh Bái Tử Long (Quảng Ninh). Đây là một phần kết quả thực hiện trong chuyên đề: “Nghiên cứu thủy động lực và chất lượng nước vịnh Bái Tử Long và Chân Mây bằng mô hình toán” của Đề tài cấp Nhà nước KC.09-22 “Đánh giá hiện trạng, dự báo biến động và đề xuất giải pháp sử dụng hợp lý tài nguyên một số vũng-vịnh chủ yếu ven bờ biển Việt Nam” do Viện Tài nguyên và Môi trường biển chủ trì thực hiện. 1. TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Các tài liệu chính được sử dụng bao gồm: Tài liệu khảo sát thuỷ văn, thuỷ hoá của đề tài KC-09.22 tháng 8/2004 và tháng 3/2005 tại khu vực vịnh Bái Tử Long. Các bản đồ địa hình, hải đồ khu vực Các bộ số liệu hằng số điều hoà thuỷ triều của các sóng triều chính (O1, K1, M2, S2) được dùng để tính toán, hiệu chỉnh giá trị mực nước tại các biên mở với biển, làm đầu vào cho mô hình thuỷ động lực. Lưu lượng nước sông trung bình của các sông đổ vào thuỷ vực nghiên cứu Các tài liệu về chế độ khí tượng-khí hậu khu vực (gió, độ ẩm, nhiệt độ không khí, bức xạ) Bảng thuỷ triều năm 2004, 2005. Để dự báo sự biến đổi và phân bố của vệt dầu, khi xảy ra sự cố tràn dầu trong vịnh Bái Tử Long, đã sử dụng module Delft3d-Part trong mô hình Delft3d. Ngoài ra các thông tin về thuỷ động lực của khu vực cũng được cung cấp từ các kết quả sử dụng module Delft3d-Flow tính toán trong thời gian xảy ra sự cố giả định. Cở sở toán học của mô hình cũng như các phương trình cơ bản được mô tả chi tiết trong tài liệu hướng dẫn sử dụng mô hình [WLôDelft Hydraulics, 1999]. 2. TRIỂN KHAI MÔ HÌNH ĐỐI VỚI KHU VỰC VỊNH BÁI TỬ LONG 2.1. Mô hình thủy động lực Hình 1. Phạm vi và lưới tính của mô hình thủy động lực đối với vịnh Bái Tử Long Miền và lưới tính. Khu vực tính toán và độ sâu được số hoá từ hải đồ số 93626 (1996), 93629 (1997) và bản đồ hình thái địa hình số 6450 IV (1960). Kích thước miền tính có phạm vi vào khoảng 40km theo hướng bắc nam và 30km theo hướng đông tây. Hệ thống lưới cong trực giao đã được chọn sử dụng để tính toán cho khu vực. Các ô lưới có kích thước không đều từ 170-359m, toàn bộ miền tính được chia làm 118 x152 điểm. Miền tính có các biên lỏng phía biển là: cửa phía bắc vịnh, cửa Thiệu Môn (nối đảo Sậu Nam-Ba Mùn, cửa Đối, mũi Quán Lạn-Vạn Cảnh, Vạn Cảnh – Cống Tây, Cống Tây-Đinh Hồng. Ngoài ra còn một biên lỏng (sông Mông Dương, Cửa Ông). Thời gian tính toán. Bước thời gian để chạy mô hình thủy động lực là 1 phút. Mô hình được chạy theo hai trường hợp: mùa khô và mùa mưa. Mùa mưa từ 0h00, ngày 20/07/2004 đến 23h00, ngày 20/08/2004. Mùa khô từ 0h00, 20/03/2005 đến 23h00, 20/04/2005. Các quá trình vật lý trong mô hìnhthuỷ động lực: Lực Coriolis: vĩ độ trung bình được lấy là 21.0N. Trao đổi nhiệt với khí quyển qua lớp nước bề mặt: diện tích bề mặt khu vực tính, lượng mây trên bầu trời, độ ẩm tương đối, nhiệt độ không khí, bức xạ mặt trời. Ma sát đáy: sử dụng trường của hệ số nhám theo công thức Manning cho toàn khu vực tính. Nhiệt độ nước biển và độ muối: sử dụng các kết quả quan trắc tại các điểm trên biên lỏng Số liệu gió lấy giá trị trung bình Điều kiện ban đầu và điều kiện biên Tại thời điểm ban đầu: giá trị mực nước lấy bằng 0m; độ muối, nhiệt độ nước biển lấy theo các giá trị trung bình thấp nhất Điều kiện biên: tại các biên mở phía biển và cửa vịnh: dùng các hằng số điều hoà thủy triều đã được tính toán và nội suy phù hợp với điều kiện địa phương; tại biên sông: do không có số liệu đo đạc liên tục nên đã sử dụng số liệu dòng chảy trung bình; tại tất cả các biên lỏng đều sử dụng và tham khảo các kết quả quan trắc nhiệt muối trong hai đợt khảo sát tháng 8-2004 và tháng 3 năm 2005 tại khu vực vịnh. 2.2. Mô hình tràn dầu Miền và lưới tính của mô hình tràn dầu cho vịnh Bái Tử Long được sử dụng từ các kết quả của mô hình thủy động lực. Thông số tính toán: giả thiết loại dầu tràn là FO (Fuel Oil), đây là loại dầu có tỷ trọng 850kg/m3, độ nhớt là 8m2/s. Khối lượng đổ xuống là 350 tấn với thể tích tương ứng 411.765m3. Vị trí: giả thiết xảy ra sự cố tràn dầu là ở luồng tàu Cửa Ông (gần giữa vịnh), có toạ độ X:755498m, Y: 2329460m Thời gian: Tính toán giả định cho hai mùa (mùa mưa và mùa khô), đối với mỗi mùa đều tính cho 2 trường hợp: xảy ra sự cố khi triều lên và khi triều xuống. Thời gian xảy ra sự cố vào mùa mưa là 03h (triều xuống) và 15h (triều lên) ngày 23/07/2004, mùa khô là 07h (triều xuống) và 20h (triều lên) ngày 23/03/2005. Các quá trình vật lý liên quan: bốc hơi; hoà tan trong nước và lắng đọng; di chuyển do chênh lệch tỷ trọng và các quá trình động lực (sóng, gió, dòng chảy); tự phân huỷ do nhiệt độ, vi sinh vật, oxy hoá... 3. HIỆU CHỈNH, ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA MÔ HÌNH THUỶ ĐỘNG LỰC Các kết quả của mô hình thuỷ động lực đã được so sánh với số liệu quan trắc để đánh giá độ tin cậy và hiệu chỉnh (nếu sai số vẫn lớn). Sai số bình phương trung bình (RMSE- Root Mean Square Error) là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá độ chính xác của mô hình. Trong đó: i = 1, n là số lần quan trắc được thực hiện; - giá trị dự báo của mô hình tại thời điểm i; - giá trị quan trắc tại thời điểm i. Đã tiến hành hiệu chỉnh và đánh giá độ chính xác của mô hình bằng việc so sánh kết quả của mô hình với số liệu quan trắc mực nước ở trạm 2 (phía đông bắc vịnh) từ 13h, ngày 29/07/2004 đến 12h ngày 31/07/2004. Kết quả tính toán sau lần hiệu chỉnh cuối cùng nhận được số RMSE » 0.2m, đây là một kết quả khá tốt tại vùng biển có biên độ triều lớn (gần 4.7m) và trong điều kiện số liệu đầu vào cung cấp cho mô hình còn nhiều hạn chế. So sánh dao động mực nước tính toán của mô hình và quan trắc trên hình 2 cho thấy có sự phù hợp về pha triều cũng như độ lớn vì vậy các kết quả tính toán thuỷ động lực ở vịnh là tin cậy để sử dụng cho mô hình tràn dầu. Hình 2 . So sánh kết quả kết quả tính toán mực nước và quan trắc tại Bái Tử Long (13h, 29/08-12h, 31/08/20) 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1. Thuỷ động lực Trong pha triều lên, dòng chảy đi vào vịnh từ cửa phía tây nam và các lạch hẹp nằm giữa các đảo ở phía đông nam, đi ra ở cửa vịnh phía đông bắc; Vận tốc dòng chảy có giá trị nhỏ ở ven bờ nơi có độ sâu không lớn và đạt giá trị rất lớn ở các biên lỏng phía đông nam (cửa Đối, cửa Thiệu Môn) cũng như các lạch hẹp khác giữa các đảo (dòng chảy có thể đạt giá trị 150-200cm/s). Địa hình phức tạp làm cho hướng dòng chảy rất phức tạp và phân tán, tuy nhiên trong pha triều lên đều có xu hướng chung là chảy từ phía tây nam về phía đông bắc của vịnh (hình 3). Phía trong cửa Thiệu Môn xuất hiện một xoáy nhỏ ngược chiều kim đồng hồ nguyên nhân là do nơi đây có độ sâu lớn, nhưng phía trong cửa về hướng tây bắc lại rất nông làm cho dòng nước đi qua bị cản, dòng chảy đi từ phía ngoài vịnh vào rất lớn bị dòng chảy trong vịnh từ phía tây nam đẩy lên làm cho nước dồn bắt buộc lại phải đi ra gần cửa Thiệu Môn và tạo thành xoáy, nó xuất hiện hầu như suốt trong pha triều lên. Hình 3. Trường dòng chảy khu vực vịnh Bái Tử Long trong pha triều lên (8-2004) Hình 4. Trường dòng chảy khu vực vịnh Bái Tử Long trong pha triều xuống (8-2004) Khi triều xuống, dòng chảy ở khu vực đông bắc của vịnh chảy đi xuống phía nam và ra ngoài biển qua cửa Thiệu Môn, một điều đáng chú ý dòng chảy ở phía dưới (về phía tây nam của Thiệu Môn) không chảy xuống phía tây nam để ra ngoài mà lại chảy ngược lên phía đông bắc và kết hợp với dòng chảy từ phía cửa đông bắc của vịnh để cùng chảy ra ngoài biển qua cửa Thiệu Môn. Tương tự như vậy, ở khu vực giữa vịnh cũng có sự phân hoá về hướng. Ở phía bắc cửa Đối, sau khi đi qua phía bắc đảo Trà Bản dòng chảy chia làm hai nhánh, một nhánh chảy lên phía đông bắc, một nhánh chảy xuống phía cửa Đối kết hợp với dòng chảy từ phía nam đảo Trà Bản lên, đi ra ngoài qua cửa Đối. Khu vực phía tây nam vịnh, dòng chảy trong pha triều xuống có hướng đi ra phía cửa vịnh, giá trị vận tốc dòng chảy ở đây nhỏ hơn do cửa vịnh lớn và một phần nước đã được thoát ra ngoài qua cửa Thiệu Môn và cửa Đối (hình 4). 4.2. Tràn dầu Sau khi dầu được đưa xuống biển do sự cố tràn dầu, sẽ diễn ra ba quá trình sau: Dầu trôi nổi (Floating Oil) trên bề mặt của cột nước (kg/m2) Dầu hoà tan (Dispersed Oil ) trong nước (kg/m3) Dầu bám (Sticking Oil) vào các vật xung quanh hoặc lắng đọng xuống đáy (kg/m3) Mùa mưa Dầu nổi. Trường hợp xảy ra sự cố trong pha triều lên (15h, 23/07/2004). Sau khi xảy ra sự cố, lớp dầu mỏng trên mặt nước (FO-Floating Oil) loang rộng ra xung quanh và dưới tác động của dòng chảy đã nhanh chóng di chuyển về phía đông bắc của vịnh; vị trí của vệt dầu thay đổi theo dòng triều và gió nhưng chủ yếu vẫn tập trung ở khu vực phía đông bắc của vịnh, còn lại một lượng dầu nhỏ di chuyển đến giữa và khu vực phía tây nam của vịnh; do các đảo che chắn nên lượng dầu nổi đi ra biển ở các cửa vịnh phía đông là rất ít; quá trình khuyếch tán do sức căng mặt ngoài kết thúc khoảng một ngày sau khi sự cố xảy ra, sau đó sự di chuyển của khối dầu nổi chủ yếu do dòng nước và gió; một phần lượng dầu nổi bắt đầu bị phân huỷ (do bốc hơi, chìm, các phản ứng hoá học khác...) và giảm đáng kể sau 5 ngày, đến ngày thứ 10 lượng dầu nổi trên mặt nước hầu như bị phân huỷ hết. Khi xảy ra sự cố tràn dầu trong pha triều xuống (3h,23/07/2004), phạm vi phân bố của vùng nước có dầu nổi không chỉ ở khu vực phía đông bắc của vịnh mà còn bao phủ cả phía tây nam; trong 12 giờ đầu, lớp dầu mỏng trên mặt nước tập trung chủ yếu ở khu vực giữa vịnh, sau đó di chuyển một chút lên phía đông bắc, lan rộng ra toàn bộ khu vực vịnh và một phần đi ra ngoài phạm vi của vịnh (xuống vịnh Hạ Long, đi ra biển và lên khu vực cửa sông Tiên Yên); sau 5 ngày FO trong vịnh đã giảm đi rõ rệt nhưng vẫn còn một lượng đáng kể ở khu vực đông bắc và tây nam của vịnh ngoài ra (hình 5), sau ngày thứ 10 chỉ còn một lượng rất nhỏ dầu nổi trên mặt nước ở khu vực đông bắc của vịnh Bái Tử Long. Dầu hoà tan. Sau khi xảy ra sự cố tràn dầu, một lượng dầu lớn trong quá trình chìm xuống và dưới tác dụng của các phản ứng hoá học đã bị hoà tan vào trong nước (DO-Dispersed Oil). Quá trình này thường diễn ra chậm và phạm vi không gian nhỏ hơn quá trình khuyếch tán trên mặt nước. Trường hợp xảy ra sự cố ở vịnh Bái Tử Long trong pha triều lên, cùng với dầu nổi trên bề mặt, khối nước chứa dầu có xu hướng lan rộng và di chuyển lên phía đông bắc của vịnh (trong vòng 1 ngày sau khi sự cố xảy ra); phạm vi không gian của dầu hoà tan trong nước không lớn như dầu nổi trên mặt mà chủ yếu tập trung xung quanh khu vực phía trong đảo Trà Ngọ; sau ngày thứ 2, lượng DO bắt đầu giảm nhanh và sau ngày thứ 5 thì lượng dầu hoà tan trong nước còn lại hầu như không đáng kể. Trong pha triều xuống, lượng DO biến đổi chậm theo thời gian nhưng có không gian phân bố rộng hơn: sau 1 ngày DO tập trung nhiều ở khu vực giữa vịnh (phía bắc đảo Trà Bản, hình 6), dưới ảnh hưởng của dòng triều sau ngày thứ 2 và thứ 3, DO lan rộng ra hầu như khắp vịnh và có cả xu hướng đi ra ngoài vịnh, lên khu vực cửa sông Tiên Yên, ra biển qua cửa Đối và cửa Thiệu Môn; những ngày sau đó hàm lượng dầu hoà tan trong nước giảm dần, khu vực có hàm lượng DO cao bị thu hẹp, sau 6 ngày lượng dầu hoà tan trong nước ở khu vực (a) (b) (c) (d) vịnh chỉ còn rất nhỏ. Hình 5. Biến động lượng FO (kg/m2) tại vịnh BTL sau khi xảy ra sự cố (triều xuống, 7-2004) sau 12 giờ (a), 1 ngày (b), 2 ngày (c), 5 ngày (d) Dầu bám. Trong quá trình di chuyển dầu bám vào các vật trên đường đi, hoặc dưới tác dụng của các phản ứng hoá học và của môi trường xung quanh, đã bị biến chất và lắng đọng dần xuống đáy. Đây là lượng dầu rất khó bị phân huỷ mà tồn tại lâu trong môi trường. Trong pha triều lên, sau khi xảy ra sự cố, cùng với FO, DO, lượng dầu bám (SO-Sticking Oil) cũng có hướng di chuyển về phía đông bắc của vịnh nhưng tốc độ chậm hơn; khu vực bị dầu bám tăng lên theo thời gian và mở rộng phạm vi về phía đông bắc vịnh trong vòng 2 ngày đầu sau đó hầu như không có sự biến đổi (tính đến thời gian cuối cùng của mô hình là 27 ngày); trong thời gian tính toán, lượng khu vực dầu bám chủ yếu chỉ biến đổi xung quanh một dải dầu chìm xuống ở ven bờ chạy từ điểm xảy ra sự cố lên tới cửa vịnh phía đông bắc, còn các khu vực khác trong vịnh hàm lượng SO có giá trị rất nhỏ. Trường hợp xảy ra sự cố trong pha triều xuống, phạm vi không gian của vùng nước bị dầu bám tăng lên nhanh trong 2 ngày đầu và 3 ngày sau đó tăng chậm hơn; khu vực này được mở rộng dần từ giữa vịnh, phát triển mạnh ra xung quanh (nhất là hướng đông bắc trong 2 ngày đầu) sau đó bao phủ gần như toàn bộ vịnh và vượt ra qua các cửa vịnh phía đông bắc và tây nam (hình 7, phụ lục); sau ngày thứ 5, SO biến đổi rất ít theo không gian và thời gian (đến ngày thứ 27 sau khi sự cố xảy ra). (a) (b) (c) (d) Hình 6. Biến động lượng DO (kg/m3) tại vịnh BTL sau khi xảy ra sự cố (triều xuống, 7-2004) sau 12 giờ (a), 1 ngày (b), 2 ngày (c), 4 ngày (d) Mùa khô Dầu nổi. Trường hợp xảy ra sự cố trong pha triều lên (20h, ngày 23/03/2005). Sau khi xảy ra sự cố, vệt dầu nổi trên mặt nước nhanh chóng loang rộng ra xung quanh ở khu vực giữa vịnh; sau ngày thứ 2, tiếp tục lan rộng cả lên phía đông bắc và xuống phía tây nam, sau đó tập trung nhiều ở hai khu vực này của vịnh, đồng thời có một lượng nhỏ khác đi xuống phía vịnh Hạ Long và ra biển qua cửa Đối và cửa Thiệu Môn; sau ngày thứ 5 lượng vùng có lượng dầu nổi tập trung cao giảm và phạm vi không gian bắt đầu thu hẹp dần, tuy nhiên quá trình này diễn ra chậm hơn so với mùa hè (do các yếu tố vật lý như: nhiệt độ, độ mặn...), phải đến 22 ngày sau khi xảy ra sự cố, lượng dầu trôi nổi trên bề mặt nước trong vịnh mới bị phân huỷ gần hết. Khi xảy ra sự cố tràn dầu trong pha triều xuống (7h, ngày 23/03/2005). Trong 12 giờ đầu, dầu trên mặt nước loang dần và di chuyển chậm xuống phía tây nam của vịnh tới gần khu vực đảo Thẻ Vàng; sau đó di chuyển và lan rộng ra phía đông và đông bắc vịnh; sau ngày thứ 3, dầu nổi trên mặt nước đã bao phủ toàn bộ bề mặt vịnh từ khu vực đảo Thẻ Vàng đến gần khu vực cửa sông Tiên Yên và một lượng nhỏ đã đi ra khỏi vịnh ra ngoài (qua cửa Thiệu Môn và cửa phía đông bắc của vịnh); sau đó lượng giảm dần, qua ngày thứ 6 sau khi xảy ra sự cố chỉ còn tập trung ở khu vực phía đông bắc (a) (b) (c) (d) và tây nam của vịnh; sau ngày thứ 23 lượng dầu nổi trong vịnh chỉ còn lại rất ít. Hình 7. Biến động lượng SO (kg/m3) tại vịnh BTL sau khi xảy ra sự cố (triều xuống, 7-2004) sau 1 ngày (a), 2 ngày (b), 3 ngày (c), 27 ngày (d) Dầu hoà tan. Trường hợp xảy ra sự cố ở vịnh trong pha triều lên, cùng với dầu nổi trên bề mặt, khối nước chứa dầu có xu hướng mở rộng và tập trung nhiều ở khu vực giữa vịnh phía đông bắc (trong vòng 1 ngày sau khi sự cố xảy ra); ngày thứ 2 và thứ 3, phạm vi không gian của nó tiếp tục mở rộng ra xung quanh, đi qua cả của Thiệu Môn ra biển, nhưng không đi nhiều xuống phía tây nam mà vẫn tập trung chủ yếu quanh một dải chạy song song với đường bờ từ khu vực giữa vịnh lên đến ngang cửa Thiệu Môn; sau ngày thứ 4, lượng dầu trong nước giảm dần và khối nước đó chỉ còn là một dải nhỏ chạy từ điểm xảy ra sự cố lên đến ngang cửa Thiệu Môn (sau ngày thứ 6); vệt dầu này phân huỷ rất chậm sau ngày thứ 9 và vẫn tồn tại sau 27 ngày xảy ra sự cố. Trong pha triều xuống, lượng dầu trong nước phân bố rải rác hơn; lượng dầu hoà tan trong nước biến đổi chậm theo thời gian và phân bố khá tập trung ở khu vực giữa vịnh trong ngày đầu tiên; sau ngày thứ 2 đến ngày thứ 5, lan rộng và phân bố đều khắp vịnh từ khu vực xung quanh đảo Thẻ Vàng ở phía tây nam lên tới gần cửa Tiên Yên ở phía đông bắc; lượng dầu trong nước đi ra ngoài vịnh cũng rất ít (vẫn chủ yếu qua cửa Thiệu Môn và cửa vịnh phía đông bắc); những ngày sau đó hàm lượng dầu hoà tan trong nước giảm dần, nhưng rất chậm, sau 27 ngày lượng dầu hoà tan trong nước ở khu vực vịnh vẫn tồn tại ở một số nơi. Dầu bám. Trong pha triều lên, sau khi xảy ra sự cố, cùng với FO, DO, lượng dầu bám (SO-Sticking Oil) cũng có hướng phát triển từ điểm xảy ra sự cố về phía đông bắc của vịnh nhưng tốc độ chậm hơn; phạm vi không gian của nơi có dầu bám tăng chậm theo thời gian và mở rộng về phía đông bắc vịnh Bái Tử Long trong vòng 5 ngày đầu sau đó tiếp tục mở rộng xuống phía tây nam của vịnh; sau ngày thứ 10, lượng SO chìm xuống đáy vịnh đã tạo thành một dải nằm theo trục đông bắc tây nam, dải dầu này ít biến đổi theo không gian và thời gian (tính đến thời gian cuối cùng của mô hình là 27 ngày). Trường hợp xảy ra sự cố trong pha triều xuống, khu vực bị dầu bám lúc đầu có xu hướng mở rộng xuống phía tây nam của vịnh (trong 12 giờ đầu) nhưng rất chậm, sau đó do khối nước có FO và DO di chuyển về phía đông bắc nên vùng SO có hướng phát triển về phía đó; sau ngày thứ 2, lại mở rộng về phía tây nam của vịnh tạo thành một dải dầu chìm phân bố ít tập trung hơn (trong trường hợp xự cố xảy ra vào pha triều lên) nằm theo trục đông bắc-tây nam của vịnh; cũng như trong pha triều lên, dải dầu này ít biến đổi sau ngày thứ 10 xảy ra sự cố đến ngày thứ 27 (ngày cuối cùng của mô hình tính). KẾT LUẬN Phân tích các kết quả tính toán cho thấy với cùng một lượng dầu đổ ra tại cùng một vị trí, thì tại mỗi thời điểm xảy ra sự cố tràn dầu sẽ có những ảnh hưởng khác nhau đến khu vực. Tại vịnh Bái Tử Long, vì thuỷ vực kín và có nhiều đảo nhỏ nên ít ảnh hưởng tới các vùng nước xung quanh. Trường hợp sự cố tràn dầu xảy ra trong pha triều lên thì sẽ ảnh hưởng chủ yếu tới khu vực phía đông bắc của vịnh, trong khi nếu sự cố đó xảy ra vào lúc triều xuống, hầu như toàn bộ khu vực trong vịnh, một phần vịnh Hạ Long và một số khu vực khác sẽ bị ảnh hưởng bởi dầu. Tốc độ phân huỷ vùng nước chứa dầu vào mùa khô diễn ra chậm hơn mùa mưa vì vậy nó cũng tác động đến môi trường nhiều hơn. Lượng dầu nổi trên mặt hoặc hoà tan vào trong nước thường di chuyển ra xa điểm xảy ra sự cố và phân huỷ nhanh hơn trong môi trường. Ngược lại lượng dầu lắng đọng hoặc bám xuống đáy khó phân huỷ, khó nhận biết và khó xử lý sẽ gây ra những tác động lâu dài đến môi trường sinh thái và tài nguyên sinh vật của vùng biển. Áp dụng mô hình toán học để mô phỏng sự lan truyền, biến đổi của dầu tràn ra sau khi xảy ra sự cố tràn dầu có ý nghĩa quan trọng trong việc góp phần xây dựng các kế hoạch để ứng phó nhanh với các sự cố tràn dầu, nhằm giảm thiểu tác hại của nó đến môi trường sinh thái và tài nguyên sinh vật biển. Ngoài ra các kết quả của mô hình còn có thể cung cấp thông tin về các vùng nước nhạy cảm dễ chịu ảnh hưởng của dầu tràn để có kế hoạch sử dụng hợp lý, tránh thiệt hại trong trường hợp xảy ra sự cố. Tuy nhiên, để có thể áp dụng mô hình một cách hiệu quả hơn cần xây dựng một bộ cơ sở dữ liệu về các vùng nhạy cảm dễ xảy ra sự cố tràn dầu, trên cơ sở đó trong trường hợp xảy ra sự cố, chỉ cần thông báo vị trí, lượng dầu tràn ra, điều kiện khí tượng...thì sau thời gian ngắn nhất có thể, mô hình sẽ cho ta kết quả về phân bố theo không gian và biến đổi theo thời gian của vệt dầu, góp phần đưa ra những phương án ứng cúu nhanh nhất. Lời cảm ơn: Bài báo đã sử dụng tài liệu và nhận được sự hỗ trợ của đề tài KC.09-22. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Trần Đức Thạnh và TS. Nguyễn Hữu Cử đã có những gợi ý cũng như khích lệ quan trọng để bài báo này được hoàn thành. TÀI LIỆU THAM KHẢO Bauer W.J, 1969. Determination of Manning's n for 14-ft. Corrugated Steel Pipe, Bauer Engineering, Inc., Chicao, IL, 27 pp. Bokhorst J.S, 2003. A new wind-formulation for hydrodynamic models. M.Sc. Thesis, Delft University of Technology Cowan, W.L., 1956. Estimating hydraulic roughness coefficients. Agricultural Engineering, v. 37, no. 7, p. 473-475. Deborah P. French- McCay, 2003. Oil spill impact modeling: Development and validation. Environmental Toxicology and Chemistry Manuscript 03-382 Chemistry Vol. 23, No.10 James W. Weaver, 2004. Characteristics of Spilled Oils, Fuels, and Petroleum Products: 3a. Simulation of Oil Spills and Dispersants Under Conditions of Uncertainty. National Exposure Research Laboratory, Office of Research and Development, U.S. Environmental Protection Agency, Research Triangle Park, NC 27711. James W. Weaver, 2004. On-line Tools for Assessing Petroleum Releases. National Exposure Research Laboratory, Office of Research and Development, U.S. Environmental Protection Agency, Research Triangle Park, NC 27711. Limerinos J.T, 1970. Determination of the Manning coefficient from measured bed roughness in natural channels. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper 1898-B, 47 p. Overstreet. R and Galt J. A, 1995. Physical Processes affecting the movement and spreading of oil inland waters. NOAA/Hazardous Material Response and Assessment Division. The U.S. Environmental Protection Agency, Region V Chicago, Illinois. Paul Olijslagers, 2003. Pocket perched beaches-Computational modeling and calibration in Delft3D. M. Sc. Thesis, Delft University of Technology. Pavlov Tkalich, Md. Kamrul Huda, Karina Yew Hoong Gin, 2003. A multiphase oil spill model. Journal of hydraulic Research Vol. 41, No. 2 (2003), pp 115-125. Sergey M. Varlamov, Jong-Hwan Yoon, Naoki Hirose, Hideyuki Kamwamura, and Ken Shiohare, 1999. Simulation of the oil spill processes in the Sea of Japan with regional ocean circulation model. Journal of marine Science and technology (1999) No. 4, pp 94-107. Nguyễn Văn Tố, 1974. Những đặc trưng thuỷ văn vùng ven bờ Quảng Ninh-Hải Phòng. Lưu trữ tại Viện Tài nguyên và Môi trường biển. WL|Delft Hydraulics, 1999. Delft3D-FLOW User Manual Version 3.05, Delft3D-Waq User Manual Version 3.01, Delft3D-Part User Manual Version 1.0 WL| Delft Hydraulics, Delft, Netherlands. APPLICATION OF NUMERICAL MODEL TO SIMULATE OF THE OIL SPILL SPREADING PROCESSES IN CASE OF OIL TANK ACCIDENT IN THE BAI TU LONG BAY VU DUY VINH Summary. A part from the world-recognized heritage site Ha Long bay, Bai Tu Long is a beautiful bay in the north province of Quang Ninh, which boasts many beautiful islands like Quan Lan and Minh Chau... On the other hand, it is area has many high valuable ecosystems with special species and genes inside such as corals, sea grasses, mangroves, hard and soft bottom ecosystems. However, economic development includes tourism, fishery and aquaculture, maritime transport have brought big pressure on marine environmental. In order to estimate the scope and influence of oil after spilled to the seawater in case of oil tank accident in the Bai Tu Long bay (where will it go? what will it impact? how will it change?), several scenarios of oil spill have been simulated in July, 2004 and March, 2005 by the Delft3D Model. The results show that sphere influence of oil in case of oil tank accident in ebb-tide is larger than in comparison with oil tank accident in flood-tide. The rate of oil decay in the rainy season is higher than in the dry season. The sticking oil is slow decay as well as difficulty of make good after spilled oil in comparison with floating oil and dispersed oil. Địa chỉ: Viện Tài nguyên và Môi trường biển

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docbaibao_khcnb_1585.doc
Tài liệu liên quan