МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗЛИВА НЕФТИ В АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ МОРСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ

В работе исследуется упругий режим фильтрации нефти в грунте при аварии на нефтепроводе или нефтяной скважине, оцениваются масштабы загрязнения окружающей среды. Модель растекания и поглощения нефти грунтами строится на основе уравнения неразрывности и закона фильтрации Дарси, а также уравнений состояния, учитывающих сжимаемость среды от давления. Область фильтрации - это граница между загрязненным нефтью грунтом и воздухом. Область фильтрации нефти снизу ограничена поверхностью почвы, а сверху - свободной поверхностью, уравнение которой заранее неизвестно и подлежит определению. Рассматривается сценарий загрязнения почв от точечного источника, в качестве которого выступает место разрыва трубопровода или скважина. Получены предельные и приближенные оценки радиуса разлива нефти в зависимости от различных типов подстилающих поверхностей и характеристик нефти, а также условий окружающей среды. Рассчитана и приведена динамика свободной поверхности нефти в зависимости от радиуса растекания. Сделаны оценки временной продолжительности фильтрации нефти грунтом в зависимости от фракций нефти и типа почвы. Была рассчитана толщина пленки и площадь разлива нефти при условии постоянной скорости истекания нефти, горизонтальности подстилающей поверхности и близости давления в среде к нормальному. Для численной реализации построенной модели были рассмотрены различные сценарии разлива нефти. При заданных значениях температуры воздуха, пористости почвы и скорости фильтрации рассчитан радиус загрязнения в зависимости от фракции нефти, времени с момента аварии до момента устранения течи, а также скорости истечения нефти.

модель растекания и поглощения нефти грунтами, упругий режим фильтрации, область фильтрации, пористость почвы, радиус и площадь загрязнения, фракции нефти

1. Polubarinova-Kochina P.Ya. Teorija dvizhenija gruntovyh vod [Theory of subterranean waters motion]. Moscow, Nauka Publ., 1977, 678 p

2. Muangu Zh.Je.R. Fil'tracija iz kanala. Struktura reshenija i ocenka rashoda [Filtration from channel. The structure of solutions and evaluation of losses]. Izvestija Rossijskoj akademii nauk. Mehanika zhidkosti i gaza [Fluid dynamics], 2006, no. 1, pp. 108-120. (in Russian)

3. Barenblatt G.I., Entov V.M., Ryzhik V.M. Dvizhenie zhidkostej i gazov v prirodnyh plastah [Movement of liquids and gases in natural layers]. Moscow, Nedra Publ., 1982, 208 p

4. Jemih V.N. Fil'tracija iz podpochvennyh istochnikov [Filtration from subsoil sources]. Izvestija Rossijskoj akademii nauk. Mehanika zhidkosti i gaza [Fluid dynamics], 1999, no. 2, pp. 72-85. (in Russian)

5. Trofimov V.T., Koroljov V.A., Voznesenskij E.A. i dr. Gruntovedenie [Soil sciences]. Moscow, MSU Publ., 2005, 1024 p

6. Nesterov M.V. i dr. Gidrotehnicheskie sooruzhenija [Hydraulic engineering constructions]. Minsk, Novoe Publ., 2006, 616 p

7. Driackaja Z.V., Mhchijan M.A., Zhmyhova N.M. Nefti SSSR. Spravochnik, t. 1 [USSR oils. Directory, vol. 1]. Moscow, Himija Publ., 1971, 504 p

8. GOST 8.602-2010 Gosudarstvennaja sistema obespechenija edinstva izmerenij (GSI). Plotnost' nefti. Tablicy perescheta [State system for ensuring the uniformity of measurements (SSM). The density of oil. Conversion table]. Available at: http://docs.cntd.ru/document/gost-8-602-2010-gsi (accessed at 26.12.2016)