авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Исследование и предупреждение техногенных загрязнений при бурении нефтегазовых скважин на шельфе азовского моря

-- [ Страница 3 ] --

Выберем произвольный малый прямоугольный столб воды (рис. 3) с объемом , с площадью основания (на дне и на поверхности воды) и высотой . Толщина слика достаточно мала (1 мм-0,1 мм) по сравнению с . Введем двухмерную систему координат на поверхности моря, причем - координаты центра верхнего основания прямоугольного столба воды. Обозначим через поверхностную концентрацию загрязнения в момент времени как отношение массы нефти, содержащейся в выделенной части слика к площади . Вычислим массу всей нефти в прямоугольном столбе воды моря, за исключением массы нефти в слике, осажденной и осаждающейся на дно нефти, и через обозначим отношение этой массы к площади . Таким образом, представляет собой усредненную суммарную поверхностную концентрацию растворимых и эмульсионных форм нефти в глубине водной среды, соотнесенную к точке поверхности моря. Далее оценивается объемная концентрация нефти в момент t в произвольной точке , где – глубина, если известны и . Объемная концентрация будет кусочно-постоянной функцией глубины, в соответствии со схемой перехода рис. 3, имеющей постоянные значения для слика, около дна и в остальном пространстве. Нужно выделить соответствующий прямоугольный параллелепипед с площадью основания и с объемом , соответствующую концентрацию нефти, а именно или , умножить на и поделить на .

Система уравнений, описывающая изменение численности популяции нефтеокисляющих микроорганизмов при условии ограниченности по субстрату, конвективного переноса и диффузии нефтяного загрязнения с учетом изменения концентрации нефти при микробном окислении для искомых функций ,, и ,, имеет вид:

; (1)

;

;

;

.

В уравнениях , - компоненты вектора скорости поверхностного и глубинного течений, удовлетворяющие уравнению неразрывности; - коэффициенты турбулентной диффузии на границе раздела фаз воздух/вода; - коэффициенты диффузии нефти в водной среде; - скорости естественного отмирания -того вида нефтеокисляющих микроорганизмов; - максимальная скорость роста -того вида нефтеокисляющих микроорганизмов при деструкции -той фракции; - коэффициент насыщения -того вида микроорганизмов, имеющий ту же размерность, что и субстрат; - коэффициент пропорциональности между количеством бактерий -того вида и поглощенным субстратом для -той фракции нефти.

Предположим, что в начальный момент времени t распределение концентрации и нефтеокисляющих микроорганизмов известны и задаются функциями :

; (2)

Далее рассматривается постановка различных граничных условий для трёх случаев. В первом случае нефтяное загрязнение находится достаточно далеко от берега, так что, используя биологические препараты, удается ликвидировать нефтяное загрязнение до того, как оно приблизится к берегу, тогда влиянием берега можно пренебречь. В этом случае для системы уравнений (1)-(2) ставятся только начальные условия, и получаем для определения искомых функций задачу Коши. Во втором случае нефтяное загрязнение удерживается боновыми заграждениями, причем протечками нефти за пределами боновых заграждений можно пренебречь. В третьем случае пятно расположено достаточно близко к берегу и возможен выброс на берег. Тогда постановка граничных условий, связанных с берегом, зависит от физико-химических свойств нефти и морфологической структуры побережья. В этом случае происходит отражение, частичное или полное прилипание нефти к отложениям побережья.

 а) б) в) г) Изменение концентрации нефти с течением времени в-55

а) б)

 в) г) Изменение концентрации нефти с течением времени в безразмерном виде-56

в) г)

Рис.4. Изменение концентрации нефти с течением времени в безразмерном виде

а) , б) , в) , максимальное значение равно 0.002, г) , максимальное значение равно 0.0000026

В третьем и четвёртом разделах главы приводится алгоритм численного решения краевой задачи, производится переход к безразмерному виду, оценивается величина безразмерных параметров, приводится алгоритм численного анализа. В следующем разделе главы приводится краткое описание программы.

В шестом разделе главы исследуются основные закономерности динамики нефтяного загрязнения Азовского моря. Для этого соискателем было проведено большое количество вычислительных экспериментов с использованием предложенных алгоритмов численного решения краевой задачи, которые позволили выявить ряд основных закономерностей деструкции нефтяного загрязнения с учетом особенностей Азовского моря. Приведём основные из них.

Предположим, что разлилось небольшое количество нефти и образовалось нефтяное пятно. Как показано на рис. 4 на примере поверхностной концентрации нефти - это пятно переносится по течению и одновременно за счет диффузии, испарения, выпадения в осадок и микробиологического окисления концентрация нефти на поверхности и растворенной в глубине водной среды убывает (рис. 4).

На рис. 5 даны линии уровня поверхностной концентрации при увеличенном значении коэффициентов турбулентной диффузии против реального значения для наглядного представления процесса диффузии нефти. В реальности процесс диффузии происходит примерно в 100 раз медленнее процесса переноса и его влияние проявляется при больших интервалах времени.

 а) б) в) г) Линии уровня изменения концентрации нефти с течением-64

а) б)

 в) г) Линии уровня изменения концентрации нефти с течением времени в-65

в) г)

Рис.5. Линии уровня изменения концентрации нефти с течением времени в безразмерном виде а) , б) , в) , г) .

 Изменение концентрации нефти (а, б, в) и нефтеокисляющих микроорганизмов (г) в-71

Рис. 6. Изменение концентрации нефти (а, б, в) и нефтеокисляющих микроорганизмов (г) в центре нефтяного загрязнения в безразмерном виде с течением времени.

На рис. 6 приведено изменение концентрации нефти (а, б, в) и нефтеокисляющих микроорганизмов (г) в центре нефтяного загрязнения с течением времени, причем для удобства интерпретации результатов форма загрязнения предполагается простой, а именно - кругом. Как видно из рис.6 а, б - концентрация нефти, как на поверхности, так и на глубине водной среды уменьшается, а количество выпадающей в осадок нефти - увеличивается и постепенно стабилизуется (рис.6, в). Одновременно, концентрация нефтеокисляющих микроорганизмов сначала растет по экспоненциальному закону, затем стабилизируется, а потом убывает по линейному закону (рис. 6, г). Таким образом показано, что разработанную математическую модель можно использовать для мониторинга поведения нефти в море при решении широкого круга задач по предупреждению и ликвидации реальных аварийных разливов нефтепродуктов в Азовском море при проведении буровых работ и транспортировке жидких углеводородов.

Глава 4. Обоснование методов ликвидации углеводородного загрязнения береговой линии Азовского моря

В этой главе соискателем проанализированы особенности рельефа, геоморфологии, вещественного состава комплекса пляжевых осадков и условий их формирования береговой линии Азовского моря, проведено ранжирование побережья по степени чувствительности к углеводородному загрязнению. Предложена матрица рекомендаций по очистке побережья Азовского моря от такого загрязнения.

В первом разделе главы автором проанализированы современные подходы к разработке стратегии защиты берега от загрязнения, которые выводят на новый уровень требования к системам экологической безопасности. Прежде всего, выделим основные из них:

а) комплексность используемой информации - необходимо учитывать всё возрастающие объёмы самых разнообразных данных;

б) интерактивность - информация должна обновляться максимально приближенно к реальному времени;

в) оперативность принятия решения - система должна позволять быстро производить комплексный анализ, выдавая наиболее эффективные результаты.

 Место карт чувствительности в системе обеспечения экологической-72
Рис.7. Место карт чувствительности в системе обеспечения экологической безопасности


Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.