104 Б.В. Архипов, В.П. Пархоменко, В.В. ...

104
«УКАЗАТЕЛЬ – 2001» ОКЕАНОЛОГИЯ
УКАЗАТЕЛЬ ДОКУМЕНТОВ ОПИСАНИЯ ПЕРВОИСТОЧНИКОВ
УКАЗАТЕЛЬ – 2001
Океанология
Сообщения ВЦ РАН
ccc2001n04
УДК 551.465
Б.В. Архипов, В.П. Пархоменко, В.В. Солбаков, Д.А. Шапочкин. Математическое
моделирование распространения нефтяных разливов в морской среде. Отв. ред.: доктор физ.матем. наук А.П. Абрамов. М.: ВЦ РАН, 2001. 54с. Библиогр.:с.50-53.
Аннотация
Проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды в результате нефтяных
разливов привели к необходимости разработки математических моделей, описывающих
процесс переноса и трансформации нефтяных разливов.
На основе трехмерной модели геофизической гидродинамики с использованием натурных
гидрометеорологических данных за несколько лет и гидрологических среднемесячных данных
проводятся расчеты скоростей течений на рассматриваемый период. Следующим шагом в
моделировании является получение траекторий движения нефтяных пятен под действием ветра
и течений на основе "траекторной" модели. Полученные траектории обрабатываются для
определения вероятности загрязнения нефтепродуктами акватории и берегов. Модель
учитывает перенос под действием течений и ветра, растекание в результате действия
гравитационных, инерционных, вязких сил и сил поверхностного натяжения, выветривание
(испарение, эмульсификацию, диспергирование и растворение в воде), приводящее к
изменению физико-химических свойств нефти. Также определяется количество
нефтепродуктов, попавших на берег. Обсуждается влияние на эти процессы наличия морского
льда. Полученные данные в дальнейшем используются для оценки рисков загрязнения берегов.
Рецензенты: А.А. Штейн, В.Н. Котеров
Ключевые слова: нефтяные пятна (oil spillets) в море, перенос и трансформация нефтяных
разливов, растекание нефтяного пятна, теория Фэя (Fay) растекания нефти, испарение и
растворение нефти, гидродинамика и циркуляция морских вод, турбулентное
перемешивание, турбулентная диффузия, поля ветра и давления, поведение нефти во
льду, загрязнение моря, экология.
Содержание
1.Введение
2. Модель распространения нефти по поверхности моря
2.1 Перенос и турбулентная диффузия
2.2 Растекание
2.3 Испарение
2.4 Диспергирование (вовлечение) и растворение
2.5 Эмульсификация
2.6 Верификация модели и примеры расчетов
3. Модель расчета поля ветра
4. Модель расчета поля течений
4.1. Основные уравнения модели
4.2. Граничные условия
3
7
7
8
10
11
11
12
15
25
25
26
«УКАЗАТЕЛЬ – 2001» ОКЕАНОЛОГИЯ
4.3. Параметризация вертикального турбулентного обмена и придонного погранслоя
4.4. Некоторые результаты расчета течений
5. Особенности распространения нефтяного разлива в море при наличии ледового покрова
5.1 Поведение нефти в море, покрытом льдом
5.2. Моделирование распространения нефтяного разлива в море, покрытом льдом
Литература
105
28
32
34
34
46
50
Литература
1. ASCE Task Committee on Modeling Oil Spill. State-of-the-art Review of Modeling Transport
and Fate of Oil Spill // Journal of Hydraulic Engineering, 1996.V. 122. N. 11. P.594-609.
2. Fay J.A. The spread of oil Slicks on a Calm Sea. In: Oil on the Sea. Hoult (ed.). Plenum Press.
NY, 1969. P. 53-63.
3. Wang H., Campbell J.R., Ditmars J.D. Computer modelling of oil drift and Spreading in Delawar
Bay. Ocean Engineering, University of Delaware, 1975.
4. Mackay D., Buist I., Mascaraenhas R., Paterson S. Oil spill processes and models. Report to
Environment Protection Service. Report EE-8, University of Toronto, Ottawa, Ontario, Canada,
1980.
5. Mackay D., Matsugu R.S. Evaporation Rates of Liquid Hydrocarbon Spills on Land and Water //
The Canadian Journal of Chemical Engineering, 1973. V. 51. N 8. P. 434-439.
6. Reed M., Gundlach E. A coastal zone oil spill model: development and sensitivity studies // Oil
and Chemical Pollution, 1989. N 5. P. 411-449.
7. Mooney M. The viscosity of concentrated suspension of spherical particles // Journal of
Colloidal Science, 1951. V.10. P. 162-179.
8. Malcolm L. Spaulding A. A state-of-the-art Review of Oil Spill Trajectory and Fate Modeling //
Oil and Chemical Pollution, 1988. N 4. P. 39-55.
9. Макова В.И. Расчет полей ветра по полям атмосферного давления над морем. Обзорная
информация // Гидрометеорология. Серия Метеорология, 1989. №4. С. 1-25.
10. Халтинер Дж., Мартин Ф. Динамическая и физическая метеорология. М.: Изд-во Ин.
Лит., 1960.
11. Прандтль Л. Гидромеханика. М.: Изд-во Ин. Лит. , 1949. 520 с.
12.Davies A.M. A bottom boundary layer-resolving three-dimensional tidal model: a sensitivity
study of visсosity formulation // Journal of physical oceanography, 1993. V. 23. D92.
P. 1437 - 1453.
13. Монин А.С., Яглом А.М. Статистическая гидромеханика. Часть 1. М.: Наука. 1965. 639 с.
14. Davies A.M., Lawrence J. The response of the Irish Sea to boundary and wind forcing: Results
from a three -dimensional hydrodynamic model // Journal of geophysical research, 1994. V. 99.
C11. P. 22,665-22,687.
15. Dickins D. F., Buist I. Countermeasures for ice covered waters (IUPAC) // Pure Appl. Chem.,
1999. V. 71. P. 173–191.
16. McMinn T. J. Crude oil behavior on arctic winter ice: final report. Office of Research and
Development, United States Coast Guard. Project 734108. NTIS Publication no. AP-754.
Washington DC, 1972.
17. Nelson W. G., Allen A. A. The physical interaction and cleanup of crude oil with slush and
solid first year ice. // Proceedings of the Fifth Arctic Marine Oil Spill Program Technical Seminar,
1982. P. 37–59.
18. The interaction of crude oil with arctic sea ice. NORCOR Engineering Research Ltd. Prepared
for the Beaufort Sea Project, Department of the Environment, Victoria. Beaufort Sea Technical
Report N. 27, 1975.
19. Dickins D., Buist I. Oil and gas under sea ice. Prepared by Dome Petroleum Ltd for COOSRA.
Report CV-1. V. I, II. 1981.
20. Field Research Spills to Investigate the Physical and Chemical Fate of Oil in Pack Ice. S. L.
Ross Environmental Research Limited, D. F. Dickins Associates Ltd. Environmental Studies
Revolving Funds. Report N. 062. Ottawa, 1987.
106
«УКАЗАТЕЛЬ – 2001» ОКЕАНОЛОГИЯ
21. Vefsinmo S., Johannessen B. O. Experimental oil spill in the barents sea—drift and spread of
oil in broken ice. // Proceedings 17th Arctic and Marine Oil Spill Program Technical Seminar.
Vancouver, 1994.
22. Cox J. C., Schultz L. A. The transport behaviour of oil spilled under ice.// Proceedings of the
Third Arctic Marine Oilspill Program Technical Seminar. Environment Canada. Ottawa, 1980.
P. 45–61.
23. Buist I. A., Joyce S., Dickins D. F. Oil spills in leads: tank tests and modeling. Prepared by S.
L. Ross Environmental Research Limited and DF Dickins Associates Ltd for Environment Canada.
Report EE-95. Ottawa. Ontario, 1987.
24. Buist I. A., Potter S. G., Dickins D. F. Fate and behaviour of water-in-oil-emulsions in ice. //
Proceedings of the Sixth Arctic Marine Oilspill Program Technical Seminar, 1983.
25. Wilson D. G., Mackay D. The behavior of oil in freezing situations. Prepared at the University
of Toronto for the Environmental Protection Directorate. Environment Canada, Report N. EE-92.
Ottawa. Ontario, 1987.
26. Behaviour of spilled oil at sea (BOSS): oil-in-ice fate and behaviour. D. F. Dickins Associates
Ltd, Fleet Technology Limited. Report submitted to Environment Canada, US Minerals
Management Service and American Petroleum Institute, 1992.
27. Venkatesh S., El-Tahan H., Comfort G., Abdelnour R. Modelling the Behavior of oil Spills in
Ice-Infested Waters // Atmosphere-Ocean, 1990. V. 28. N. 3. P. 303-329.
28. Zhang, Yu, Liu, Chen, Wang. Numerical experiment on behaviour of oil spills in ice-infested
waters in Bohai sea // Oceanologia et limnologia Sinica, 1999. V. 30. N. 5. P. 552-557.
К 20698
Математическое моделирование
распространения нефтяных разливов в морской среде. /
Рос.АН.ВЦ ; Б.В. Архипов, В.П. Пархоменко,
В.В.Солбаков, Д.А. Шапочкин ; А.П. Абрамов. (отв.
ред.). М.: ВЦ РАН. 2001. 54с.:ил.( Сообщ. по
прикл.матем.) . Перед загл. авт. Б.В. Архипов,
В.П.Пархоменко, В.В. Солбаков, Д.А. Шапочкин.
Библиогр.:с.50-53.
I Архипов Б.В. и др. II.Рос.АН.ВЦ.Сообщ. по
прикл.матем.