Rất gần di sản thiên nhiên thế giới vịnh Hạ Long và khu dự trữ sinh quyển thế giới Cát Bà, khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng là nơi có tính đa dạng sinh học cao với các hệ sinh thái biển nhiệt đới điển hình như: rừng ngập mặn, có biển, hệ sinh vùng triều... Nơi đây cũng có cảng Hải Phòng - cửa ngõ ra biển của các tỉnh phía Bắc và là cảng biển lớn thứ hai ở Việt Nam. Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế xã hội của đất nước, sản lượng hàng hoá thông qua cảng Hải Phòng hằng năm cũng không ngừng tăng lên. Theo đó là sự tăng lên về mật độ của các phuơng tiện giao thông thuỷ, trong đó có các tàu trở dầu. Nếu xảy ra sự cố tràn dầu do các tàu trở dầu này gây ra chắc chắn sẽ có những tác động rất lớn đến môi trường sinh thái và tài nguyên sinh vật biển của khu vực. Để đánh giá phạm vi ảnh hưởng của dầu tràn ra khu vực cửa sông Bạch Đằng sau khi xảy ra sự cố tràn dầu, tác giả đã áp dụng mô hình toán học mô phỏng sự lan truyền và biến đổi của vệt dầu trong các trường hợp xảy ra sự cố tràn dầu giả định vào mùa mưa (8/2006) và mùa khô (3/2007). Các kết quả mô phỏng tính toán cho thấy ảnh hưởng do dầu tràn đến khu vực này phụ thuộc nhiều vào các yếu tố như thời gian xảy ra sự cố, vị trí, tính chất loại dầu tràn và đặc điểm điều kiện thời tiết của khu vực. Ở khu vực cửa sông Bạch Đằng, nếu xảy ra sự cố tràn dầu vào thời điểm triều lên sẽ có ảnh hưởng lớn hơn khi xảy ra sự cố vào thời điểm triều xuống.
AN‱TỒN‱-‱MƠI‱TRƯỜNG‱DẦU‱KHÍ Mơ‱phỏng‱q‱trình‱lan‱truyền‱dầu‱khi‱xảy‱ra‱sự‱cố‱ tràn‱dầu‱tại‱khu‱vực‱ven‱biển‱Hải‱Phòng CN Vũ Duy Vĩnh Viện Tài ngun Mơi trường biển Tóm tắt Rất gần di sản thiên nhiên giới vịnh Hạ Long khu dự trữ sinh giới Cát Bà, khu vực cửa sơng ven biển Hải Phòng nơi có tính đa dạng sinh học cao với hệ sinh thái biển nhiệt đới điển hình như: rừng ngập mặn, có biển, hệ sinh vùng triều Nơi có cảng Hải Phòng - cửa ngõ biển tỉnh phía Bắc cảng biển lớn thứ hai Việt Nam Trong năm gần đây, với phát triển kinh tế xã hội đất nước, sản lượng hàng hố thơng qua cảng Hải Phòng năm khơng ngừng tăng lên Theo tăng lên mật độ phuơng tiện giao thông thuỷ, có tàu trở dầu Nếu xảy cố tràn dầu tàu trở dầu gây chắn có tác động lớn đến môi trường sinh thái tài nguyên sinh vật biển khu vực Để đánh giá phạm vi ảnh hưởng dầu tràn khu vực cửa sông Bạch Đằng sau xảy cố tràn dầu, tác giả áp dụng mơ hình tốn học mô lan truyền biến đổi vệt dầu trường hợp xảy cố tràn dầu giả định vào mùa mưa (8/2006) mùa khô (3/2007) Các kết mơ tính tốn cho thấy ảnh hưởng dầu tràn đến khu vực phụ thuộc nhiều vào yếu tố thời gian xảy cố, vị trí, tính chất loại dầu tràn đặc điểm điều kiện thời tiết khu vực Ở khu vực cửa sông Bạch Đằng, xảy cố tràn dầu vào thời điểm triều lên có ảnh hưởng lớn xảy cố vào thời điểm triều xuống Mở đầu Sử dụng cơng cụ tốn học để đánh giá dự báo lan truyền dầu xảy cố tràn dầu phương pháp hữu hiệu góp phần xây dựng phương án ứng cứu cố tràn dầu [12] Với phát triển mạnh mẽ cơng cụ tính tốn thời gian gần đây, phương pháp ứng dụng mơ hình tốn để mơ dầu tràn xảy cố ngày sử dụng rộng rãi [1, 2, 17, 18, 19, 20] Vùng ven biển Hải Phòng nơi có tính đa dạng sinh học cao với hệ sinh thái biển nhiệt đới điển hình như: rừng ngập mặn, có biển, hệ sinh vùng triều Nơi có cảng Hải Phòng - cửa ngõ biển tỉnh phía Bắc cảng biển lớn thứ hai Việt Nam Trong năm gần với phát triển kinh tế xã hội đất nước, sản lượng hàng hố thơng qua cảng Hải Phòng hàng năm khơng ngừng tăng lên Theo tăng lên mật độ phuơng tiện giao thông thuỷ, có tàu chở dầu Nếu xảy cố tràn dầu tàu chở dầu gây chắn có tác động lớn đến môi trường sinh thái tài nguyên sinh vật biển khu vực Để đánh giá phạm vi ảnh hưởng dầu tràn khu vực cửa sông Bạch Đằng sau xảy cố tràn dầu, 48 DẦU KHÍ - SỐ 3/2012 mơ hình tốn học áp dụng để mô lan truyền biến đổi vệt dầu theo không gian trường hợp xảy cố tràn dầu giả định vào mùa mưa (8/2006) mùa khô (3/2007) hai vị trí: cửa Bạch Đằng cửa Lạch Huyện Tài liệu phương pháp 2.1 Tài liệu Các tài liệu sử dụng bao gồm: - Các tài liệu địa hình khu vực cửa sơng ven biển Hải Phòng: độ sâu đường bờ định dạng số sở liệu GIS (trong Arcview) - Các tài liệu thủy văn sông sơng ảnh hưởng đến khu vực này: Bạch Đằng, Cấm, Lạch Tray, Văn Úc, Thái Bình - Các tài liệu điều kiện khí tượng: nhiệt độ khơng khí, độ ẩm tương đối, xạ mặt trời, vận tốc hướng gió - Các tài liệu điều kiện hải văn khu vực: dao động mực nước, độ muối, nhiệt độ nước, độ cao hướng sóng PETROVIETNAM 2.2 Phương pháp Phương pháp để thực việc mơ q trình tràn dầu xảy cố sử dụng mơ hình tốn học Trong nghiên cứu sử dụng loại mơ hình tốn học: mơ hình thủy động lực mơ hình tràn dầu Đây module mơ hình Delft3D Viện Thủy lực Delft Hà Lan nghiên cứu phát triển lan truyền dầu có liên quan đến chuyển động sóng (do gió gây ra) theo công thức Delvigne [4] Sự bốc bậc trình tiêu hao dầu Nguồn phát tán dầu từ điểm xảy cố đến khu vực xung quanh liên tục tức thời xung quanh Bán kính nguồn phát tán xác định theo cơng thức Fay Hoult [7]: - Mơ hình thủy động lực thiết lập theo kịch khác để mô điều kiện thủy động lực khu vực - Trên sở kết mơ hình thủy động lực, mơ hình tràn dầu theo kịch khác khu vực thiết lập Mơ hình lan truyền dầu 3.1 Mơ hình Delft3D Delft3d phần mềm chuyên dụng xây dựng phát triển Viện Thủy lực Delf, Hà Lan Phần mềm có khả tính tốn - mơ chiều q trình thủy động lực chất lượng nước vùng cửa sơng - ven bờ biển [22] Hiện mơ hình áp dụng rộng rãi có khả sử dụng hệ lưới tính khác như: hệ thống lưới cầu, hệ thống lưới chữ nhật lưới cong trực giao Bộ phần mềm Delft3D gồm module chính: Delft3d-Flow (thủy động lực), Delft-Waq (chất lượng nước), Delft3d-Part (chất ô nhiễm), Delft3d-Eco (sinh thái), Delft3d-Sed (trầm tích), Delft3d-Chem (hóa học) Delft3d-Mor (hình thái đáy), ngồi có thêm số cơng cụ hỗ trợ khác (1) Trong đó: V0 - thể tích ban đầu dầu tràn (m3); ρw - tỷ trọng dầu (kg/m3); ρ0 - tỷ trọng nước (kg/m3); g - số hấp dẫn (m/s2); νw : độ nhớt nước; k1, k2: số Fay Trong phương trình (1), liệu ban đầu cần xác định thể tích dầu tràn ban đầu V0 tỷ trọng riêng ban đầu dầu ρ0 Sự bốc giả thiết bậc trình tiêu hao dầu Ví dụ, Reed [16] mơ hình sử dụng hệ số chuyển đổi để đặc trưng cho bay dầu Giả thiết lượng dầu bốc Fvol bậc q trình (ví dụ hàm mũ): (2) Fv - lượng dầu bốc thực tế; k - hệ số Trong phương trình (2), Fvol - Fv nhỏ lượng bốc cho Độ nhớt dầu thay đổi kết bốc Sự thay đổi độ nhớt dầu trình bốc biểu diễn sau: 3.2 Mơ hình lan truyền dầu Mơ hình tràn dầu nằm module Delft3d - Part Đây mơ hình chất lượng nước mơ tả di chuyển, phân bố biến đổi vật chất (dầu, độ muối, nhiệt độ, nước thải) đưa vào thủy vực từ nguồn liên tục (hoặc thời điểm bất kỳ) [22] Sau cố tràn dầu xảy diễn q trình chuyển hố dầu sang trạng thái khác Để mô lan truyền dầu xảy cố tràn dầu, mô hình tốn học xây dựng tập trung chủ yếu vào trình vận chuyển, lan truyền, khuyếch tán bốc dầu Sự vận chuyển mơ chiều Dầu trơi bề mặt nước, vận chuyển cột nước trình lan truyền Sự (3) Giả thiết tỷ trọng dầu không biến đổi nhiều q trình mơ phỏng, phương trình (3) biểu diễn cho độ nhớt động học Theo Reed, giá trị Cv tương đương với cho xăng, dầu hoả, dầu diesel 10 cho sản phẩm dầu khác Trong mơ hình lan truyền dầu Delft: C = dùng cho dầu nhẹ (độ nhớt động học nhỏ 500cSt) C = 10 cho dầu nặng (độ nhớt động học lớn 500cSt) Tốc độ lan truyền dầu tràn phụ thuộc vào lượng sóng bị tiêu tán phần kiểu dầu Theo Delvigne Sweeny [5]; NOAA [15], Delvigne Hulsen [6], tốc độ lan truyền dầu Q(kg/m2/s) đuợc xác định sau: DẦU KHÍ - SỐ 3/2012 49 AN‱TỒN‱-‱MƠI‱TRƯỜNG‱DẦU‱KHÍ (4) Trong đó: Q(d) - tốc độ lan truyền đơn vị đường kính giọt dầu giọt dầu đường kính d (kg/m2/s); d - đường kính giọt dầu; dmin - đường kính giọt dầu nhỏ (m); dmax - đường kính giọt dầu lớn (m); C” - số hiệu chỉnh (phụ thuộc vào loại dầu); N(d) - hàm phân bố kích thước phần tử dầu; N0 - số tiêu chuẩn hàm phân bố kích thước phần tử dầu; De - tiêu hao lượng sóng đơn vị diện tích bề mặt (J/m2); Fwc - số sóng đổ chu kỳ sóng; - chu kỳ sóng cực đại (s); Uw - vận tốc gió (m/s); fw - phần biển bao phủ sóng bạc đầu Theo cơng thức tính tốn Holthuijsen Herbers [11] với tốc độ gió ban đầu gây sóng bạc đầu 5m/s Kích thước đường kính giọt dầu nhỏ lấy xấp xỉ Do điều quan trọng xác định tham số dmax, N0 số hiệu chỉnh C” Theo NOAA [15], sau trở lại mặt nước, dmax đạt tương đương 70 microns Một cách tương đối, giả thiết sau trạng thái phân bố sóng đổ, trở lại mặt nước phần tử dầu lên Định nghĩa cho số hiệu chỉnh C0 biểu diễn qua tốc độ lan truyền Q: (5) Trong đó: Q - tốc độ lan truyền dầu (kg/m2/s); C0 - số dầu (oil constant); Scov - phần bề mặt biển bao phủ dầu; De - lượng sóng tiêu tán đơn vị diện tích mặt biển (J/m2); Fwc - số sóng đổ chu kỳ sóng (-) Tham số hiệu chỉnh C0 phụ thuộc vào kiểu dầu khác nhau, với loại dầu có độ nhớt cao, lan truyền mạnh vận tốc gió 10m/s, ngược lại với loại dầu có độ nhớt thấp Hằng số C0 ước lượng sau: C0 = 2000 cho dầu với độ nhớt tiêu chuẩn = 8cSt (ở 20oC); C0 = 50 cho dầu nặng với độ nhớt tiêu chuẩn = 3000cSt (ở 20oC) Sự kết keo dầu thành dạng kem, trôi nổi, dạng sền sệt Quá trình phụ thuộc vào thành phần dầu Sự 50 DẦU KHÍ - SỐ 3/2012 hình thành keo dầu 10 - 100 [21] Q trình hình thành keo dầu thân diễn tương đối nhanh, khoảng 0,1 - [10] Sự kết keo q trình gần khơng thuận nghịch [21] làm cho chất lỏng trở nên nặng hơn, trạng thái nửa rắn với độ nhớt cao [9] Độ nhớt cao 4.106cP [3] Trong mơ hình tràn dầu, q trình kết keo biểu diễn theo công thức Mackay [14], Zagorski Mackay [23] Trong đó, tốc độ hấp thụ nước Fwc biểu diễn: (6) Trong đó: Uw - tốc độ gió; Fwc - lượng nước chứa; C1, C2 - tham số mơ hình C1 có giá trị 2.10-6 cho kết keo dầu cho trường hợp khác Trong C2 số thể lượng nước lớn (có giá trị 0,25 cho dầu hoả, 0,7 cho dầu thô dầu nặng khác [17] Theo số xuất khác, lượng nước lớn hấp thụ dầu nặng đạt 75 - 80% (ví dụ: Huang, [13]) Giá trị C2 nằm khoảng 0,25 - 0,75 cho dầu có độ nhớt 500cSt Ảnh hưởng kết keo dầu (thay đổi lượng nước hấp thụ) mơ hình thay đổi độ nhớt biểu diễn sau: (7) Sự thay đổi độ nhớt liên quan mật thiết đến trình bốc Nếu coi tỷ trọng dầu không thay đổi nhiều so với thay đổi độ nhớt coi số độ nhớt động học nói thay cho độ nhớt động lực Khi số C3 lấy với giá trị 0,65 [16] Q trình kết keo khơng ảnh hưởng đến độ nhớt mà tác động đến q trình bốc dầu Theo Fingas [8], kết keo làm độ nhớt tăng lên bậc đại lượng, tốc độ lan truyền giảm với giá trị tương ứng bốc gần khơng Để liên kết trình kết keo bốc mơ hình tràn dầu, coi lượng nước hấp thụ kết keo lượng nước giảm trình bốc Với giả thiết bốc ngừng lượng nước chứa dầu đạt giá trị lớn Khi ta có: (8) PETROVIETNAM Ở đây: Fvol - thể tích dầu bị bốc hơi; Few - lượng dầu thay lượng bốc phương trình (2) Khi lượng nước dầu đạt giá trị lớn C2, lượng dầu thay giảm tới q trình bốc khơng xảy Tỷ trọng dầu chịu ảnh hưởng trình bốc kết keo Nó hàm nhiệt độ Trong mơ hình lan truyền dầu, tỷ trọng dầu tính tốn theo phương pháp nội suy tuyến tính tỷ trọng nước dầu theo quan hệ chúng: (9) Trong đó: ρem - tỷ trọng dầu kết keo (kg/m3); Fw - phần tử nước; ρw - tỷ trọng nước (kg/m3); ρoil - tỷ trọng dầu (kg/m3) 3.3 Triển khai mơ hình lan truyền dầu khu vực ven biển Hải Phòng Miền tính mơ hình vùng cửa sơng phía Bắc thành phố Hải Phòng mở rộng sang phần vịnh Hạ Long Đường bờ độ sâu miền tính số hố từ đồ địa hình vùng ven bờ Hải Phòng Quảng Ninh Cục Đo đạc Bản đồ (Bộ Tài nguyên Môi trường Việt Nam) xuất năm 2005 Kích thước phạm vi miền tính thể Hình Hệ thống lưới cong trực giao mơ hình chọn để làm lưới tính cho mơ hình thủy động lực Lưới tính khơng có kích thước biến đổi từ 32,49 - 433,24m, tồn miền tính chia làm 366 x 430 điểm tính Miền tính khu vực có biên lỏng phía biển Hòn Dáu - Cát Bà Cát Bà - Hạ Long Các biên lỏng từ lục địa sông Lạch Tray, sông Cấm sông Bạch Đằng (Hình 1) Thơng số tính tốn: Giả thiết loại dầu tràn FO (Fuel Oil), có tỷ trọng 850kg/m3, độ nhớt 8m2/s Khối lượng đổ xuống 350 với thể tích tương ứng 411.765m3 Vị trí: giả thiết xảy cố tràn dầu vị trí: Điểm thứ (O1) có vị luồng tàu vào cảng Hải Phòng - cửa sơng Bạch Đằng, toạ độ: 683921 (X) - 2305980 (Y); điểm thứ hai (O2) khu vực Lạch Huyện, tọa độ: 698332 (X) 2302560 (Y) Thời gian: Tính tốn giả định cho hai mùa (mùa mưa mùa khơ) Vì hợp chất dầu biến đổi di chuyển phụ thuộc nhiều vào dòng triều nên mùa tính tốn giả định cho trường hợp: xảy cố triều lên triều xuống Thời gian xảy cố vào mùa mưa là: 23 (triều xuống) ngày 6/8/2006 10 (triều lên) ngày 06/08/2006 Mùa khô là: (triều xuống) ngày 29/3/2007 19 (triều lên) ngày 29/3/2007 Các trình vật lý có liên quan tính đến: bốc hơi, hồ tan nước lắng đọng, di chuyển chênh lệch tỷ trọng trình động lực, tự phân huỷ Trong mơ hình tập trung vào mơ trình biến đổi dầu tràn trạng thái: mặt nước, hòa cột nước bám dính vào vật cản (hoặc đáy) trình di chuyển [22] Kết thảo luận 4.1 Lan truyền dầu cố xảy mùa mưa 4.1.1 Cửa sơng Bạch Đằng Hình Miền lưới tính mơ hình Trong trường hợp cố tràn dầu xảy triều xuống (23 giờ, 6/8/2006) Ngay sau cố tràn dầu xảy ra, lớp dầu mỏng nhanh chóng loang rộng mặt nuớc di chuyển dần phía ngồi biển Vệt dầu tiếp tục di chuyển, lan rộng bao phủ gần tồn phía Tây Nam Nam đảo Sau tiếp tục lan rộng thời điểm thuỷ triều lên đẩy di chuyển ngược trở lại khu vực cửa sông, phần vào khu vực Lạch Huyện ảnh hưởng đến gần tồn khu vực tính phần vịnh Hạ Long DẦU KHÍ - SỐ 3/2012 51 AN‱TỒN‱-‱MƠI‱TRƯỜNG‱DẦU‱KHÍ (Hình 2) Vệt dầu sau giảm dần phạm vi khơng gian lượng dính mặt nước Sau ngày xảy cố, dấu vết vệt dầu gần khơng mặt nước Một lượng dầu khác nhanh chóng chìm khuyếch tán nước Vệt dầu di chuyển phía biển theo dòng triều tập trung chủ yếu phía Tây Nam đảo Cát Hải - Đình Vũ (sau giờ) Phạm vi vùng nước bị nhiễm dầu phát triển mạnh phía Nam đảo Cát Hải Vùng nước bị nhiễm dầu sau biến đổi hàm lượng dầu nước tiếp tục giảm dần Sau 12 ngày xảy cố, khu vực cửa sơng Bạch Đằng, Lạch Huyện bị nhiễm dầu (Hình 3) (a) Sau cố tràn dầu xảy ra, lượng dầu khác bám xuống đáy đối tượng khác nước trình kết keo Vệt dầu bám hình thành chậm dầu dầu hòa nước: sau xuất với phạm vi nhỏ gần nơi xảy cố, sau tiếp tục phát triển mở rộng phía biển; sau ngày tồn vùng cửa sông Bạch Đằng, vùng biển Đồ Sơn, Cát Hải Lạch Huyện bị ảnh hưởng dầu bám Vệt dầu bám sau biến đổi tồn đến sau 12 ngày (Hình 4) Trong pha triều lên, sau cố tràn dầu xảy (10 giờ, 6/8/2006) vệt dầu bắt đầu lan rộng di chuyển chậm phía ngồi biển Khác với trường hợp pha (b) (c) Hình Biến đổi vệt dầu (kg/m2) cửa sông Bạch Đằng xảy cố lúc triều xuống - mùa mưa (a - sau cố giờ; b - sau cố 20 giờ, c - sau cố 25 giờ) (a) (b) (c) Hình Biến đổi vệt dầu tan nước (kg/m3) cửa sông Bạch Đằng xảy cố lúc triều xuống - mùa mưa (a - sau cố 30 phút; b - sau cố 20 giờ, c - sau cố ngày) 52 DẦU KHÍ - SỐ 3/2012 PETROVIETNAM (a) (b) (c) Hình Biến đổi vệt dầu bám (kg/m2) cửa sông Bạch Đằng xảy cố lúc triều xuống - mùa mưa (a - sau cố giờ; b - sau cố ngày; c - sau cố 12 ngày) triều xuống, vùng nước bị nhiễm dầu bề mặt có phạm vi nhỏ tồn mặt nước vòng (do tương tác dòng chảy từ sơng đưa dòng triều hướng vào phía sơng) Diễn biến khối nước có dầu hồ tan tương tự trường hợp cố xảy lúc triều xuống Tuy nhiên, không ảnh hưởng đến khu vực Lạch Huyện Vệt dầu bám trường hợp cố xảy triều lên chủ yếu tập trung khu vực xảy cố đến phía Tây Nam đảo Cát Hải, vệt dầu ảnh hưởng tới khu vực Lạch Huyện 4.1.2 Cửa Lạch Huyện Trong trường hợp cố tràn dầu xảy triều xuống (23 giờ, 6/8/2006) Ngay sau cố, lớp dầu mỏng loang dần mặt nuớc di chuyển chậm phía Tây Nam ảnh hưởng đến ven bờ Tây Nam đảo Cát Bà Sau vệt dầu lại di chuyển ngược lên phía Tây Bắc ảnh hưởng đến phía Tây Bắc đảo Cát Bà Sau ngày, vùng nước mặt bị nhiễm dầu phát triển mạnh nhất, bao phủ phần phía Tây, Tây - Nam đảo Cát Bà phần vịnh Hạ Long, phía Tây Nam đảo Cát Bà có mật độ dầu lớn Hàm lượng dầu mặt nước sau giảm nhanh chóng có giá trị không đáng kể sau 26 30 phút cố xảy Khối nước bị nhiễm dầu biến đổi phân bố tương tự lớp dầu mặt nước Tuy nhiên lượng dầu nước tồn lâu so với mặt, sau cố xảy 12 ngày khu vực cửa Lạch Huyện có giá trị 200 - 400mg/l Phân bố vệt dầu bám tương tự dầu tan nước Vệt dầu bám hình thành biến đổi chậm theo thời gian ngày, sau phạm vi khu vực bị ảnh hưởng hàm lượng dầu bám khơng biến đổi; phía Tây đảo Cát Bà nơi có mật độ dầu bám lớn Trong pha triều lên, sau cố tràn dầu xảy (10 giờ, 6/8/2006) vệt dầu bắt đầu lan xung quanh di chuyển chậm phía Bắc, không lan rộng xung quanh mà tập trung vùng nhỏ phía Tây Bắc đảo Cát Bà Vệt dầu biến đổi nhanh, sau cố xảy ra, hàm lượng dầu mặt nước giá trị khơng đáng kể Tương tự dầu nổi, vệt dầu tan nước mở rộng dần di chuyển chậm phía Bắc sau di chuyển xuống phía Tây Nam, ảnh hưởng đến ven bờ Tây Nam đảo Cát Hải sau di chuyển phần ngồi vùng tính Vệt dầu bám có vùng ảnh hưởng giống dầu bề mặt dầu tan nước Sau cố xảy 12 giờ, phạm vi vùng biển bị ảnh hưởng dầu bám ổn định (ít biến đổi theo thời gian khơng gian), dầu bám tập trung chủ yếu ven bờ phía Tây Tây Nam đảo Cát Bà 4.2 Lan truyền dầu cố xảy mùa khô 4.2.1 Cửa sông Bạch Đằng Trong trường hợp cố tràn dầu xảy triều xuống (6 giờ, 29/03/2007) Ngay sau cố xảy ra, lớp dầu mỏng loang rộng mặt nước di chuyển dần phía ngồi biển, bao phủ lớp nước mặt vùng biển Cát Hải - Đình Vũ Vệt dầu tiếp tục di chuyển xuống phía Đơng Nam ảnh hưởng dòng triều kết hợp với gió Đơng Bắc, lan rộng bao phủ gần tồn phía Tây Nam Nam DẦU KHÍ - SỐ 3/2012 53 AN‱TỒN‱-‱MƠI‱TRƯỜNG‱DẦU‱KHÍ đảo Cát Hải Tương tự vậy, không gian phân bố dầu tan nước lớn dầu bề mặt, ảnh hưởng đến toàn vùng nước khu vực ven biển Đồ Sơn - Cát Bà phần phía cửa Lạch Huyện Cũng pha triều xuống, vệt dầu bám mở rộng dần phía biển ổn định không gian thời gian sau ngày sau xảy cố Vệt dầu ảnh hưởng đến toàn vùng biển Cát Bà - Đồ Sơn phần cửa Lạch Huyện, phía Tây - Tây Nam đảo Cát Hải khu vực cửa Lạch Huyện nơi có lượng dầu bám nước cao Trong pha triều lên, sau cố tràn dầu xảy (19 giờ, 29/3/2007) vệt dầu mặt nước di chuyển phía biển chậm so với trường hợp cố lúc triều xuống ảnh hưởng đến vùng biển Đồ Sơn Cát Hải Vệt dầu tan nước phát triển biến đổi trường hợp xảy cố lúc triều xuống không ảnh hưởng đến khu vực cửa Lạch Huyện Biến động vệt dầu bám giống trường hợp xảy cố triều xuống, nhiên khu vực có hàm lượng dầu bám cao xuất phía Tây Nam Tây đảo Cát Hải 4.2.2.Cửa Lạch Huyện Trong trường hợp cố tràn dầu xảy triều xuống (6 giờ, 29/3/2007) Ngay sau cố tràn dầu xảy ra, lớp dầu mỏng loang dần mặt nuớc di chuyển nhanh phía Đơng Nam, ảnh hưởng đến vùng biển phía Tây Nam đảo Cát Bà vòng Biến động phân bố khối nước chứa dầu giống dầu (a) nổi, nhiên ảnh hưởng đến vùng biển Tây Nam Tây - Tây Bắc đảo Cát Bà Sau cố tràn dầu xảy ra, vệt dầu bám mở rộng dần phía Đơng Nam gần biến đổi sau giờ, ảnh hưởng đến vùng biển phía Tây Nam đảo Cát Bà Trong pha triều lên, sau cố tràn dầu (19 giờ, 29/3/2007) vệt dầu bắt đầu lan xung quanh di chuyển nhanh phía Bắc Đơng Bắc, ảnh hưởng đến vùng nước phía Tây Nam Đông Bắc đảo Cát Bà (vịnh Hạ Long) Vệt dầu ảnh hưởng mạnh sau xảy cố khoảng - 10 kết thúc sau khoảng 12 (Hình 5) Tương tự dầu nổi, vệt dầu tan nước lúc đầu di chuyển nhanh phía Bắc - Đơng Bắc tác động dòng triều lên phía vịnh Hạ Long, sau tiếp tục loang rộng di chuyển xuống phía Nam vào thời điểm triều xuống (Hình 6) Phạm vi ảnh hưởng trường hợp lớn với tồn vùng nước phía Bắc đảo Cát Bà (vịnh Hạ Long), khu vực Lạch Huyện, Tây Nam Cát Bà Hàm lượng dầu nước sau suy giảm dần, nhiên ảnh hưởng đến khu vực vòng 12 ngày sau cố Phân bố không gian dầu bám nhỏ vệt dầu hoà tan nước ảnh hưởng đến tồn phần xung quanh nửa phía Tây đảo Cát Bà (Hình 7) Mặc dù phạm vi ảnh hưởng nhỏ vệt dầu báo lại tồn lâu mơi trường nước chắn có tác động định đến môi trường sinh thái khu vực (b) (c) Hình Biến đổi vệt dầu (kg/m2) cửa Lạch Huyện xảy cố lúc triều lên - mùa khô (a - sau cố giờ; b- sau cố 10 giờ; c - sau cố 12 giờ) 54 DẦU KHÍ - SỐ 3/2012 PETROVIETNAM (a) (b) (c) Hình Biến đổi vệt dầu tan nước (kg/m3) cửa Lạch Huyện xảy cố lúc triều lên - mùa khô (a - sau cố 7giờ; b - sau cố ngày; c - sau cố ngày) (a) (b) (c) Hình Biến đổi vệt dầu bám (kg/m2) cửa Lạch Huyện xảy cố lúc triều lên - mùa mưa (a - sau cố 12 giờ; b - sau cố ngày; c - sau cố 10 ngày) Kết luận khuyến nghị Các kết mô dự báo lan truyền dầu tồn lâu mơi trường nước, khó phát trục vớt để lại hậu lớn môi trường sinh thái xung quanh khu vực xảy cố tràn dầu xảy cố khu vực cửa sông Bạch Đằng Lạch Huyện cho thấy lan truyền dầu sau cố xảy phạm vi ảnh hưởng liên quan nhiều đến vị trí xảy cố, thời điểm xảy cố điều kiện hải văn (pha triều) khí tượng (chủ yếu gió) khu vực Vệt dầu loang mặt nước sau cố tràn dầu xảy dễ nhận thấy, phân hủy nhanh dễ trục vớt để lại hậu lâu dài mơi trường Trong lượng lớn dầu chìm lắng đọng xuống đáy hay bám dính vào vật khác di chuyển lại Mơ hình tốn học dự báo tốt hướng di chuyển phân bố dầu tràn sau cố xảy góp phần quan trọng việc ứng phó với cố tràn dầu Tuy nhiên, để cung cấp kết dự báo cách nhanh trường hợp xảy cố tràn dầu cần thiết phải xây dựng sẵn sở liệu thuỷ động lực, điều kiện khí tượng khu vực xảy tràn dầu, xảy cố cần cung cấp thông tin vị trí tràn dầu, loại dầu tràn, lượng dầu, điều kiện khí tượng để đưa vào mơ hình tính cung cấp thơng tin dự báo DẦU KHÍ - SỐ 3/2012 55 AN‱TỒN‱-‱MƠI‱TRƯỜNG‱DẦU‱KHÍ hướng di chuyển, phạm vi ảnh hưởng thời gian ngắn Thời gian để đưa thông tin dự báo phụ thuộc vào tốc độ xử lý máy tính khả sẵn sàng người dùng (thông thường khoảng - 30 sau xảy cố tràn dầu) 12 Howlett, E., E Anderson, M.L Spaulding, 11 - 13 June, 1997 Environmental and geographic data management tools for oil spill modeling applications p 893 - 908 Twentieth Arctic and Marine Oilspill Program (AMOP) Technical Seminar Vancouver, British Columbia Tài liệu tham khảo 13 Huang, J.C., 1983 A review of the state-of-theart of oil spill fate/behaviour models Oil Spill Conference Canada Vũ Thanh Ca, 2007 Mơ hình số trị tính tốn lan truyền dầu cố tràn dầu vùng cửa sông ven bờ Tuyển tập Báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10, Viện Khí tượng thủy văn, p 48 - 55 Lê Văn Công, Nguyễn Thọ Sáo, Nguyễn Trung Thành, Nguyễn Quang Thành, 9/2011 Mô trình lan truyền biến đổi vệt dầu biển Đơng mơ hình tốn Tạp chí khoa học trái đất Bos, J., 1980 Gedrag van olie op zee Rijkswaterstaat, Directie Noordzee, Juni Delvigne G.A.L., J Roelvink and C.E Sweeney, 1986 Research on vertical turbulent dispersion of oil droplets and oiled particles OCS Study MMS 86-0029, US Department of the Interior, Anchorage Delvigne G.A.L and C.E Sweeney, 1988 Natural dispersion of oil Oil & Chemical Pollution, 4, p 281 -310 Delvigne G.A.L and L.J.M Hulsen, 1994 Simplified laboratory measurements of oil dispersion coefficient: application in computations of natural oil dispersion Proc 17th Arctic & Marine Oil Spill Program, Vancouver, p 173 - 187 Fay, J and D Hoult, 1971 Physical processes in the spread of oil on a water surface Report DOT-CG-01 381 A, U.S Coast Guard, Washington, D.C Fingas, M.F., 1994 Chemistry of oil and modelling of spills J Adv Mar Tech Conf., Vol 11, p 41 - 63 Fingas, M and Fieldhouse, B., - November 1996 Oil spill behaviour and modeling Paper presented at Eco-Informa 96, Lake Buena Vista, Florida 10 Fingas, M., Filedhouse, B., and Mullin, J., 1999 Water-in-oil emulsions results of formation studies and applicability to oil spill modeling Spill Science & Technolog, Vol.5, No 1, p 81 - 99 11 Holthuijsen, L.H and T.H.C Herbers, 1986 Statistics of breaking waves observed as whitecaps in the open sea Journal of Physical Oceanography, Vol 16, No 2, p 290 - 297 56 DẦU KHÍ - SỐ 3/2012 14 Mackay, D., Paterson, S., and Trudel, K., 1980 A mathematical model of oil spill behavior on water with natural and chemical dispersion Report EPS-3-EC-77-19 15 NOAA, 1994 ADIOS User’s manual Version 1.1, Seattle, Washington 16 Reed, M., 1989 The Physical fates Component of the Natural Resource Damage Assessment Model System Oil & Chemical Polution, 5, p 99 - 123 17 Rodi, W., 1984 Turbulence Models and their Applications in Hydraulics: A State of the Art Review, IAHR 18 Spaulding, M.L., V Kolluru, E Anderson, and E Howlett, 1994 Application of three dimensional oil spill model (WOSM/OILMAP) to hindcast the Braer Spill Spill Science and Technology Bulletin, Vol 1, No 1, p 23 - 35 19 Vũ Duy Vĩnh, 10/2007 Mơ q trình lan truyền dầu xảy cố tràn dầu khu vực cửa sông bạch Đằng Tuyển tập báo Khoa học Hội nghị khoa học công nghệ môi trường Nhà xuất Bách khoa Hà Nội 20 V Stanovoy, I Neelov, 2005 Modeling of accidental oil spills in the region of the Northern Sea Route Geophysical Research Abstracts, Vol 7, 02516, 2005 SRef-ID: 1607-7962/gra/EGU05-A-02516 © European Geosciences Union 21 Wheeler, R.B., August 1978 The Fate of Petroleum in the Marine Environment Special Report, Exxon Production Research Company 22 WL|Delft Hydraulics, 1999 Delft3D - Part User Manual Version 1.0 WL|Delft Hydraulics, Delft, Netherlands 23 Zagorski, W., and Mackay, D., 1982 Water in oil emulsions: a stability hypothesis Proc 5th Annual Artic Marine Oilspill Program Technical Seminar, Environment Canada, Ottawa ... [22] Sau cố tràn dầu xảy diễn q trình chuyển hố dầu sang trạng thái khác Để mô lan truyền dầu xảy cố tràn dầu, mơ hình toán học xây dựng tập trung chủ yếu vào trình vận chuyển, lan truyền, khuyếch... trường hợp xảy cố tràn dầu cần thiết phải xây dựng sẵn sở liệu thuỷ động lực, điều kiện khí tượng khu vực xảy tràn dầu, xảy cố cần cung cấp thông tin vị trí tràn dầu, loại dầu tràn, lượng dầu, điều... báo lan truyền dầu tồn lâu mơi trường nước, khó phát trục vớt để lại hậu lớn môi trường sinh thái xung quanh khu vực xảy cố tràn dầu xảy cố khu vực cửa sông Bạch Đằng Lạch Huyện cho thấy lan truyền