Luận văn Nghiên cứu lan truyền dầu ở biển đông phục vụ cảnh báo và tìm kiếm nguồn thải

28 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HẢI DƯƠNG HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC HDC: PGS.TS. Nguyễn Minh Huấn HDP: PGS.TS. Phùng Đăng Hiếu XÁC NHẬN NCS ĐÃ CHỈNH SỬA THEO QUYẾT NGHỊ CỦA HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ LUẬN ÁN TM. Tập thể hướng dẫn khoa học Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận án Tiến sĩ PGS. TS. Nguyễn Minh Huấn GS. TS. Đinh Văn Ưu Hà Nội - 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và tài liệu sử dụng trong luận án là trung thực. Các kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Hà Nội, ngày .... tháng 03 năm 2018. Tác giả Nguyễn Quốc Trinh ii LỜI CẢM ƠN Luận án này đã được hoàn thành tại khoa Khí tượng, Thuỷ văn và Hải dương học thuộc Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội giai đoạn từ năm 2011 đến 2016. Để luận án được hoàn thành và đạt kết quả này, nghiên cứu sinh gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy hướng dẫn trực tiếp là PGS. TS. Nguyễn Minh Huấn và PGS. TS. Phùng Đăng Hiếu, các thầy cô của khoa Khí tượng, Thuỷ văn và Hải dương học nói riêng và Trường Đại học Khoa học Tự nhiên nói chung, cùng bạn bè và đồng nghiệp đã tạo điều kiện tốt nhất về vật chất và tinh thần cho nghiên cứu sinh học tập, trao đổi và lĩnh hội kiến thức. Nghiên cứu sinh cũng trân trọng cảm ơn đến Hội đồng Khoa học đã góp ý rất nhiều để các nội dung của luận án được hoàn thiện tốt nhất. Để có được ngày hôm nay, nghiên cứu sinh cảm ơn bố mẹ và những người thân trong gia đình luôn thương yêu, động viên và khích lệ về vật chất và tinh thần. Nghiên cứu sinh trân trọng cảm ơn tất cả mọi người đã ủng hộ, tạo điều kiện và động viên khích lệ tinh thần để luận án này được hoàn thành. Nghiên cứu sinh Nguyễn Quốc Trinh iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. ii MỤC LỤC ....................................................................................................... iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................... vi DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................... vii DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................... viii MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 2 3. Nội dung nhiệm vụ nghiên cứu........................................................................... 2 4. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................ 2 5. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 2 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ............................................................................ 3 7. Các đóng góp mới của luận án ............................................................................ 3 8. Bố cục của luận án .............................................................................................. 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ THỰC TRẠNG SỰ CỐ DẦU TRÀN VÀ CÁC NGHIÊN CỨU DẦU TRÀN TRÊN BIỂN .......................................... 4 1.1 Thực trạng sự cố tràn dầu trên biển trên thế giới, khu vực Biển Đông và biển Việt Nam .................................................................................................. 4 1.1.1 Hiện trạng sự cố dầu tràn trên thế giới ......................................................... 4 1.1.2 Hiện trạng sự cố dầu tràn ở khu vực Biển Đông và biển Việt Nam ............. 6 1.1.3 Nguy cơ xảy ra sự cố dầu tràn ở khu vực biển Việt Nam và Biển Đông ....... 9 1.2. Tình hình nghiên cứu mô phỏng về dầu tràn trên biển .................................. 11 iv 1.2.1. Tình hình nghiên cứu mô phỏng dầu tràn trên biển trên thế giới .............. 12 1.2.2. Tình hình nghiên cứu mô phỏng dầu tràn trên biển ở trong nước ............. 14 1.3. Tình hình nghiên cứu khả năng tìm kiếm nguồn thải .................................... 17 1.3.1. Tình hình nghiên cứu khả năng tìm kiếm nguồn thải trên thế giới............. 17 1.3.2. Tình hình nghiên cứu khả năng tìm kiếm nguồn thải dầu ở trong nước .... 18 1.4. Kết luận chương 1 .......................................................................................... 19 CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LAN TRUYỀN DẦU VÀ KHẢ NĂNG TÌM KIẾM NGUỒN THẢI DẦU ......................................... 21 2.1. Phương pháp nghiên cứu lan truyền và biến đổi dầu .................................... 21 2.1.1. Cơ sở lý thuyết về lan truyền và biến đổi dầu xuôi thời gian ..................... 23 2.1.2. Cơ sở lý thuyết về lan truyền và biến đổi dầu ngược thời gian .................. 29 2.2. Tham số hóa các quá trình động lực và phong hoá của dầu tràn ................... 34 2.2.1. Các quá trình động lực của dầu tràn .......................................................... 35 2.2.2. Các quá trình phong hóa dầu của dầu tràn ................................................ 39 2.3. Phương pháp rời rạc hoá, chỉ tiêu đánh giá và sơ đồ thuật toán .................... 51 2.3.1 Phương pháp giải số .................................................................................... 51 2.3.2 Phương pháp rời rạc hoá với sơ đồ sai phân hữu hạn ................................ 53 2.3.3. Các sơ đồ cấu trúc thuật toán ..................................................................... 64 2.3.4. Chỉ tiêu đánh giá sai số .............................................................................. 69 2.4. Kết luận chương 2 .......................................................................................... 72 CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ, PHÂN TÍCH VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CHO KHU VỰC BIỂN ĐÔNG ..................... 73 3.1. Các bước thực hiện và thông tin dữ liệu phục vụ tính toán ........................... 73 3.1.1 Các bước thực hiện ...................................................................................... 73 3.1.2 Thông tin dữ liệu phục vụ làm đầu vào cho tính toán ................................. 74 v 3.2. Kết quả nghiên cứu đánh giá kiểm nghiệm xuôi thời gian ............................ 82 3.2.1. Ðánh giá hiệu ứng của sơ đồ sai phân trên luới và kết hợp dưới luới ....... 82 3.2.2. Đánh giá kiểm ngiệm hiệu ứng của các thành phần tham gia ................... 84 3.2.3. Đánh giá kiểm nghiệm hiệu ứng khuếch tán số xuôi thời gian .................. 88 3.3. Kết quả nghiên cứu đánh giá thử nghiệm xuôi thời gian ............................... 92 3.3.1. Đánh giá thử nghiệm điều kiện môi trường đồng nhất xuôi thời gian ....... 92 3.3.2. Đánh giá thử nghiệm điều kiện môi trường trung bình tháng xuôi thời gian ................................................................................................................. 95 3.3.3. Đánh giá thử nghiệm điều kiện môi trường thực xuôi thời gian ................ 99 3.4. Kết quả nghiên cứu khả năng tìm kiếm nguồn thải ngược thời gian ........... 105 3.4.1. Một số kết quả mô phỏng ngược thời gian trên thế giới .......................... 105 3.4.2. Đánh giá thử nghiệm ngược thời gian trong điều kiện môi trường đồng nhất ...................................................................................................... 107 3.4.4. Đánh giá thử nghiệm điều kiện môi trường biến đổi thực ngược thời gian ............................................................................................................... 114 3.4.5. Đánh giá kiểm nghiệm hiệu ứng khuếch tán số ngược thời gian ............. 122 3.5. Đánh giá độ ổn định mô hình xuôi – ngược theo thời gian ......................... 124 3.6. Đánh giá độ ổn định mô hình ngược - xuôi thời gian .................................. 128 3.7. Kết luận chương 3 ........................................................................................ 131 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 132 Kết luận ............................................................................................................... 132 Kiến nghị ............................................................................................................. 132 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .................................................................... 134 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 135 PHỤ LỤC ..................................................................................................... 150 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT API: Viện Dầu khí của Hoa Kỳ (American Petroleum Institute) NOAA: Cục Khí tượng và Đại dương Quốc gia của Hoa Kỳ (National Oceanic and Atmospheric Administration) ITOPF: Liên đoàn Ứng phó ô nhiễm trên biển Quốc tế (International Tanker Owners Pollution Federation Ltd) ASCE: Hiệp hội của kỹ sư dân dụng Mỹ (American Society of Civil Engineers) CFSR: Hệ thống dữ liệu khí hậu tái phân tích (Climate Forecast System Reanalysis) POM: Mô hình Đại dương của Trường Đại học Princeton (Princeton Ocean Model) SWAN: Mô hình hình mô phỏng sóng ven bờ (Simulating WAves Nearshore) LPTMs: Mô hình Lagrangian theo dõi quỹ đạo hạt (Lagrangian Particle-Tracking Models) BITT: Quỹ đạo ngược thời gian (Backward-in-Time-Trajectory) LCSs: Cấu trúc nhánh kết hợp Lagrangian (Lagrangian Coherent Structures) BP : Dầu khí của Anh quốc (British Petroleum) nnk: Nhiều người khác vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Thống kê về một số vụ tràn dầu lớn nhất do hàng hải từ 1970 đến 2015 ........................................................................................................... 5 Bảng 2.1. Đặc trưng mật độ tại 15oC của các loại dầu ............................................. 25 Bảng 2.2. Tổng hợp thông số các đặc trưng về tham số hoá các quá trình động lực, phong hoá và tính chất dầu ............................................................... 50 Bảng 2.3. Hệ thống các quá trình hoá trong mô hình dầu tràn và vật thể trôi trên biển ................................................................................................... 71 Bảng 3.1 Thông tin dữ liệu đầu vào phục vụ tính toán lan truyền và biến đổi dầu tràn .................................................................................................... 80 Bảng 3.2. Kết quả tính toán theo các chỉ số NASH, PBIAS, RMSE và hàm tương quan của các trường hợp thành phần tham gia ............................. 85 Bảng 3.3. Kết quả mô phỏng diện tích của lớp dầu tràn trên mặt biển với các kịch bản bước lưới khác nhau .................................................................. 89 Bảng 3.4. Kết quả tính toán theo các chỉ số NASH, PBIAS, RMSE và hàm tương quan của mô phỏng dầu tràn theo thời gian với yếu tố môi trường chế độ tháng ................................................................................. 96 Bảng 3.5. Kết quả tính toán theo các chỉ số NASH, PBIAS, RMSE và hàm tương quan của lan truyền dầu với yếu tố môi trường (CFSR và POM) theo thời gian thực ...................................................................... 100 Bảng 3.6. So sánh đánh giá kết quả lan truyền dầu thải ngược thời gian theo các chỉ số NASH, PBIAS, RMSE và hàm tương quan ......................... 108 Bảng 3.7. Kết quả tính toán theo các chỉ số NASH, PBIAS, RMSE và hàm tương quan của lan truyền dầu theo thời gian với yếu tố môi trường chế độ tháng ........................................................................................... 111 Bảng 3.8. Kết quả tính toán theo các chỉ số NASH, PBIAS, RMSE và hàm tương quan của lan truyền dầu với yếu tố môi trường (CFSR và POM) theo thời gian thực ...................................................................... 115 viii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Một số hình ảnh tàu bị tai nạn gây sự cố tràn dầu trên thế giới ................. 5 Hình 1.2. Đồ thị phân bố về số vụ tràn dầu trên 7 tấn tại các quốc gia có sự cố dầu tràn nhiều nhất thế giới giai đoạn 1992-2011 .................................... 6 Hình 1.3. Sơ đồ phân bố tàu hoạt động có phát báo trên Biển Đông và lân cận giai đoạn 1995-2005 . ................................................................................ 7 Hình 1.4 Sơ đồ phân bố các sự cố tràn dầu khu vực Biển Đông và lân cận giai đoạn 1976-2005 . ....................................................................................... 7 Hình 1.5. Sơ đồ phân bố mật độ dầu (triệu tấn/năm) vận chuyển qua tuyến hàng hải khu vực Biển Đông và lân cận năm 2005 . ................................. 7 Hình 1.6. Bản đồ phân bố vệt dầu tràn từ ảnh vệ tinh trên Biển Đông năm 2007 và 2008 .............................................................................................. 8 Hình 1.7. Phân bố tiềm năng dầu khí khu vực Biển Đông và lân cận giai đoạn 2006-2007 ............................................................................................... 10 Hình 1.8. Giao diện website quản lý tàu vận tải dầu của Cục Hàng hải Việt Nam ......................................................................................................... 10 Hình 1.9. Hệ thống giao thông hàng hải quốc tế về vận chuyển dầu trên biển ....... 11 Hình 2.1. Các quá trình vật lý, phong hóa và biến đổi dầu tràn trên biển ............... 21 Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý của quá trình lan truyền và biến đổi tính chất của dầu tràn .................................................................................................... 23 Hình 2.3. Sơ đồ mô tả quá trình tác dụng lực làm di chuyển xuôi- ngược theo thời gian ................................................................................................... 29 Hình 2.4. Sơ đồ mô tả quá trình khuếch tán vật chất xuôi- ngược theo thời gian .... 30 Hình 2.5. Sơ đồ mô tả quá trình bảo toàn vật chất xuôi- ngược theo thời gian ........ 30 Hình 2.6. Sơ đồ các quá trình động lực và phong hoá biến đổi theo thời gian ......... 34 Hình 2.7. Biến đổi của hệ số khuếch tán ngang theo thời gian ................................. 38 Hình 2.8a. Hình ảnh nhũ tương trên biển ................................................................. 39 Hình 2.8b. Biến đổi tỷ lệ của phần dầu bị nhũ tương (Fw) theo thời gian ................ 39 Hình 2.9a. Tỷ lệ bay hơi ở nhiệt độ 15oC cho một số loại dầu khác nhau ............... 40 Hình 2.9b. Biến đổi tỷ phần của bay hơi (Fe) theo thời gian .................................... 40 ix Hình 2.10a. Dạng dầu phân tán tự nhiên dạng hạt ................................................... 42 Hình 2.10b. Biến đổi tỷ phần của phân tán thẳng đứng (Fd) theo thời gian ............. 42 Hình 2.11a Dạng dầu hoà tan tự nhiên dạng bông ................................................... 44 Hình 2.11b. Biến đổi tỷ phần của hoà tan (Fdisc) theo thời gian ............................... 44 Hình 2.12. Dạng dầu của trầm tích đáy .................................................................... 46 Hình 2.13. Dạng dầu trên bờ và bãi biển ................................................................. 47 Hình 2.14. Dạng Ô-xy hóa dầu ................................................................................ 48 Hình 2.15. Dạng dầu phân hủy sinh học .................................................................. 49 Hình 2.16a. Lưới sơ đồ sai phân khác nhau .............................................................. 53 Hình 2.16b. Sơ đồ phân bố biến trên lưới sai phân theo không gian hai chiều (x và y) ..................................................................................................... 53 Hình 2.16c. Sơ đồ phân bố lưới sai phân theo không gian hai chiều (x và y) và thời gian (t) .............................................................................................. 54 Hình 2.17a. Sơ đồ sai phân dưới lưới theo không gian hai chiều ............................. 56 Hình 2.17b. Sơ đồ miền lưới tính theo không gian hai chiều ................................... 56 Hình 2.18. Lưới sơ đồ sai phân theo thời gian .......................................................... 61 Hình 2.19 Sơ đồ khối của chương trình chính tính toán. .......................................... 66 Hình 2.20 Sơ đồ khối của chương trình con tính toán các quá trình động lực, phong hoá và biến đổi dầu ....................................................................... 67 Hình 2.21 Sơ đồ khối của chương trình con tính toán sai phân bậc 1 với nồng độ (C) hoặc độ dày lớp dầu (h) ................................................................ 68 Hình 2.22 Sơ đồ khối của chương trình con tính toán sai phân bậc 2 với nồng độ (C) hoặc độ dày lớp dầu (h) ................................................................ 68 Hình 2.23 Sơ đồ khối của chương trình con tính toán sai phân bậc 1 ...................... 69 Hình 3.1. Sơ đồ các bước kiểm nghiệm, đánh giá và áp dụng .................................. 74 Hình 3.2. Bản đồ khu vực nghiên cứu và địa hình đáy biển hệ cao độ Quốc gia ..... 75 Hình 3.3. Sơ đồ lưới địa hình khu vực nghiên cứu ................................................... 77 Hình 3.4 Trường gió (trái) và dòng chảy bề mặt (phải) trung bình tháng 1 ............ 78 Hình 3.5. So sánh kết quả mô phỏng giữa các sơ đồ sai phân sử dụng trên lưới nền, kết hợp đến dưới lưới 2-4 và , kết hợp đến dưới lưới 2-8 với thời gian sau 48 giờ ......................................................................................... 83 x Hình 3.6. Đồ thị so sánh biến trình giữa các tỷ lệ về quãng đường di chuyển (mô hình Euler và phương trình (3.1)) theo thành phần tham gia ........... 84 Hình 3.7. Đồ thị so sánh biến trình nồng độ và độ dày của lớp dầu trên mặt nước về các thành phần tham gia khác nhau ........................................... 86 Hình 3.8. So sánh kết quả tính toán nồng độ dầu giữa thành phần tham gia khác nhau sau 3 ngày ............................................................................... 87 Hình 3.9. Đồ thị so sánh biến trình diện tích của lớp dầu trên mặt nước dầu có nồng độ lớn hơn 1.e-5[kg.m-2] theo thời gian với các quy mô lưới khác nhau ................................................................................................. 89 Hình 3.10. So sánh kết quả mô phỏng vệt dầu về nồng độ [kg.m-2] của lớp dầu tràn trên mặt nước với các bước lưới khác nhau (0,02o, 0,04o và 0,06o) sau 05 ngày tính toán .................................................................... 90 Hình 3.11. Đồ thị so sánh biến trình nồng độ và độ dày lớn nhất của lớp dầu trên mặt xuôi thời gian với các bước lưới khác nhau (0,01o; 0,02o; 0,03o; 0,04o; 0,044o; 0,05o và 0,06o) ........................................................ 91 Hình 3.12. Biến đổi theo thời gian của vị trí nồng độ dầu lớn nhất với điều kiện môi trường đồng nhất....................................................................... 93 Hình 3.13. Kết quả tính toán mô phỏng vệt dầu về nồng độ [kg.m-2] của lớp dầu tràn trên mặt nước theo các thời điểm khác nhau ............................. 94 Hình 3.14a. Biến đổi theo thời gian của tỷ lệ quãng đường di chuyển của vị trí nồng độ dầu lớn nhất giữa mô hình Euler và phương trình (3.1) ............ 97 Hình 3.14b. Trường nồng độ [kg.m-2] vết dầu lan truyền sau 03 ngày tính toán với yếu tố môi trường trung bình tháng và bước lưới tính đều ............... 97 Hình 3.15a. Mô phỏng vệt dầu về nồng độ [kg.m-2] của lớp dầu trên mặt nước với điều kiện môi trường trung bình tháng 2 ........................................... 98 Hình 3.15b. Mô phỏng vệt dầu về nồng độ [kg.m-2] của lớp dầu trên mặt nước với điều kiện môi trường trung bình tháng 7 ........................................... 98 Hình 3.16. Đồ thị biến đổi tỷ lệ về quãng đường di chuyển của vị trí nồng độ cực đại của lớp dầu tràn trên mặt giữa mô hình Euler và phương trình (3.1) theo thời gian với điều kiện môi trường thực (CFSR và POM) và bước lưới tính đều của sự cố dầu tràn một lần ....................... 100 xi Hình 3.17. Mô phỏng vệt dầu về nồng độ [kg.m-2] của lớp dầu tràn trên mặt nước với điều kiện môi trường thực (CFSR và POM) của sự cố dầu tràn một lần xảy ra lúc 00giờ ngày 05 tháng 02 năm 2007. .................. 102 Hình 3.18. Mô phỏng vệt dầu về nồng độ [kg.m-2] của lớp dầu tràn trên mặt nước với điều kiện môi trường thực (CFSR và POM) của sự cố dầu tràn một lần xảy ra lúc 00giờ ngày 05 tháng 07 năm 2008. .................. 103 Hình 3.19. Mô phỏng vệt dầu về nồng độ [kg.m-2] của lớp dầu tràn trên mặt nước với điều kiện môi trường thực (CFSR và POM) với sự cố dầu tràn năm 2007 ........................................................................................ 104 Hình 3.20. Mô phỏng vệt dầu về nồng độ [kg.m-2] của lớp dầu tràn trên mặt nước với điều kiện môi trường thực (CFSR và POM) với sự cố dầu tràn năm 2008 ........................................................................................ 104 Hình 3.21. Kết quả mô phỏng vật thể trôi xuôi - ngược theo thời gian khu vực Biển Bắc với thời gian tính toán là 60 giờ ............................................ 106 Hình 3.22. Kết quả mô phỏng sinh vật phù du ngược-xuôi theo thời gian vời thời gian tính toán là 6 ngày ................................................................. 107 Hình 3.23. Biến đổi tỷ lệ quãng đường di chuyển và diện tích dầu ngược thời gian với điều kiện môi trường đồng nhất với bước lưới tính đều .......... 108 Hình 3.24. Biến đổi tính chất dầu ngược thời gian với điều kiện môi trường đồng nhất với bước lưới tính đều ........................................................... 109 Hình 3.25. Trường nồng độ dầu [kg.m-2] lan truyền ngược thời gian với điều kiện môi trường đồng nhất với bước lưới tính đều ................................ 110 Hình 3.26. Biến đổi ngược thời gian của tỷ lệ quãng đường di chuyển vị trí giữa nồng độ dầu lớn nhất của mô hình Euler và phương trình (3.1) ... 112 Hình 3.27. Biến đổi ngược thời gian của nồng độ dầu lớn nhất trong điều kiện môi trường trung bình tháng .................................................................. 112 Hình 3.28. Trường nồng độ [kg.m-2] vết dầu lan truyền với điều kiện môi trường trung bình tháng và bước lưới tính đều trước 07 ngày .............. 113 Hình 3.29. Kết quả lan truyền dầu thải ngược thời gian với điệu kiện môi trường trung bình tháng 2 và dầu tràn năm 2007 .................................. 114 Hình 3.30. Kết quả lan truyền dầu thải ngược thời gian với điệu kiện môi trường trung bình tháng 7 và dầu tràn năm 2008 .................................. 114 xii Hình 3.31. Biến đổi các đặc trưng vật lý, phong hoá và tính chất dầu ngược thời gian với điều kiện môi trường thực (CFSR và POM) và bước lưới tính đều (dx=dy=0,044o) ................................................................ 117 Hình 3.32. Trường nồng độ [kg.m-2] vết dầu lan truyền ngược thời gian với điều kiện môi trường thực (CFSR và POM) với phát hiện sự cố dầu tràn lúc 00giờ ngày 25 tháng 2 năm 2007 ............................................. 118 Hình 3.33. Trường nồng độ [kg.m-2] vết dầu lan truyền ngược thời gian với điều kiện môi trường thực (CFSR và POM) với phát hiện sự cố dầu tràn lúc 00giờ ngày 25 tháng 7 năm 2008 ............................................. 119 Hình 3.34. Kết quả lan truyền thải dầu ngược thời gian với điều kiện môi trường thực (CFSR và POM) năm 2007 ................................................ 120 Hình 3.35. Kết quả lan truyền thải dầu ngược thời gian với điều kiện môi trường thực (CFSR và POM) năm 2008 ................................................ 121 Hình 3.36. So sánh quá trình lan truyền dầu ngược thời gian trước 05 ngày với điều kiện môi trường thực (CFSR và POM) với phát hiện sự cố dầu tràn lúc 00giờ ngày 25 tháng 2 năm 2007 theo các quy mô bước lưới không gian khác nhau ..................................................................... 123 Hình 3.37. So sánh quá trình lan truyền dầu ngược thời gian trước 05 ngày với điều kiện môi trường thực (CFSR và POM) với phát hiện sự cố dầu tràn lúc 00giờ ngày 25 tháng 7 năm 2008 theo các quy mô bước lưới không gian khác nhau ..................................................................... 124 Hình 3.38. So sánh quá trình lan truyền dầu xuôi-ngược thời gian trước 07 ngày với điều kiện môi trường thực (CFSR và POM) với sự cố dầu tràn lúc 00giờ ngày 05/02/2007 ............................................................. 126 Hình 3.39. So sánh quá trình lan truyền dầu xuôi-ngược thời gian trước 07 ngày với điều kiện môi trường thực (CFSR và POM) với sự cố dầu tràn lúc 00giờ ngày 05/07/2008 ............................................................. 127 Hình 3.40. So sánh quá trình lan truyền dầu ngược-xuôi thời gian trước 07 ngày với điều kiện môi trường thực (CFSR và POM) với phát hiện sự cố dầu tràn lúc 00giờ ngày 25/02/2007 ............................................. 129 Hình 3.41. So sánh quá trình lan truyền dầu ngược-xuôi thời gian trước 07 ngày với điều kiện môi trường thực (CFSR và POM) với phát hiện sự cố dầu tràn lúc 00giờ ngày 25/07/2008 ............................................. 130 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Kinh tế biển trong đó có ngành dầu khí đã và đang đóng góp quan trọng cho sự phát triển của đất nước. Bên cạnh đó, vấn đề ô nhiễm biển do phát triển kinh tế nói chung và ô nhiễm dầu trên biển nói riêng đã trở thành một trong những mục tiêu quan trọng trong khoa học nghiên cứu biển. Trên thế giới sự cố giàn khoan trên vịnh Mexico năm 2010 của công ty dầu khí Anh quốc BP với ước tính khoảng 185 triệu gallon dầu tràn ra biển cho đến nay vẫn để lại hậu quả chưa khắc phục hết [149]; Trên Biển Đông, khu vực ảnh hưởng trực tiếp đến Việt Nam trong năm 2007 và 2008, hiện tượng dầu tràn trên biển và trôi dạt vào bờ biển chưa rõ nguồn gốc với ước tính trên 5000 tấn dầu thu gom ở trên bãi biển đã gây thiệt hại về kinh tế như nuôi trồng thuỷ hải sản, du lịch biển và các hệ sinh thái biển [16]. Theo lịch sử ghi nhận được trong quá khứ đã xảy ra khoảng trên 50 sự cố dầu tràn từ năm 1990 đến năm 2015, dầu tràn trôi nổi trên biển có nguồn gốc từ các tai nạn tàu thuyền, kho chứa, ống dẫn dầu và giàn khoan . Hiện tại, các hoạt động giao thông hàng hải với các tai nạn gây ra sự cố tràn dầu ra môi trường biển ghi nhận được vẫn thường xuyên xảy ra [148, 150]. Do thúc đẩy phát triển kinh tế biển , nguy cơ xảy ra sự cố tràn dầu trong tương lai vẫn tiếp tục tăng lên từ một số nguồn như là: + Từ hệ thống các cảng biển ngày càng phát triển tại các khu vực ven biển và hải đảo ở khu vực Biển Đông và Việt Nam; + Từ kho chứa dầu, ống dẫn dầu, giàn khoan và các lỗ khoan thăm dò dưới đáy biển ngày càng gia tăng với các hoạt động khai thác dầu; + Từ các hoạt động vận tải biển trên khu vực Biển Đông với tuyến hàng hải quốc tế có mật độ hoạt động lớn thứ 2 thế giới sau khu vực Địa Trung Hải. Từ những thực trạng và nguy cơ tràn dầu nêu trên, tác giả đã lựa chọn đề tài luận án “Nghiên cứu lan truyền dầu ở Biển Đông phục vụ cảnh báo và tìm kiếm 2 nguồn thải” nhằm góp phần phát triển thêm công cụ phục vụ công tác hỗ trợ bảo vệ môi trường, phát triển kinh tế - xã hội bền vững khi sự cố tràn dầu xảy ra. Trong khuôn khổ luận án này, tác giả đã tiến hành nghiên cứu quá trình lan truyền và biến đổi khi dầu tràn ra biển phục vụ cảnh báo (dầu sẽ di chuyển đến đâu - quá trình xuôi thời gian) và khả năng tìm kiếm nguồn thải (dầu lan truyền từ đâu đến – quá trình ngược thời gian) bằng phương pháp tiếp cận Euler (gọi tắt là mô hình Euler) và ứng dụng cho khu vực Biển Đông. 2. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu là nghiên cứu lựa chọn được cơ sở khoa học về mô phỏng lan truyền và biến đổi dầu xuôi - ngược thời gian và khả năng áp dụng cho điều kiện thực. 3. Nội dung nhiệm vụ nghiên cứu 1, Tổng quan tài liệu nghiên cứu; 2, Thu thập số liệu làm cơ sở dữ liệu và cơ sở khoa học; 3, Nghiên cứu các quá trình lan truyền, phong hoá và biến đổi tính chất của dầu; 4, Nghiên cứu khả năng tìm kiếm nguồn phát thải dầu gây ô nhiễm; 5, Mô phỏng lan truyền dầu và khả năng tìm kiếm nguồn thải dầu. 4. Phạm vi nghiên cứu Khu vực Biển Đông với giới hạn không gian địa lý (1-240N; 99-1210E). 5. Phương pháp nghiên cứu + Phương pháp phân tích và đánh giá: sử dụng để phân tích tài liệu thu thập và phân tích tính logic của nghiên cứu. + Phương pháp thông tin địa lý GIS: sử dụng để cập nhật và tích hợp các bản đồ, các thông số khu vực nghiên cứu, ... + Phương pháp mô hình số trị: sử dụng để nghiên cứu phát triển mô hình mô phỏng lan truyền và biến đổi dầu theo không gian và thời gian. 3 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Ý nghĩa khoa học: góp phần hoàn thiện phương pháp nghiên cứu về lan truyền dầu phục vụ cảnh báo và khả năng tìm kiếm nguồn phát thải. - Ý nghĩa thực tiễn: hỗ trợ công tác ứng phó và ngăn ngừa giảm thiểu ảnh hưởng ô nhiễm dầu đến biển Việt Nam. Làm cơ sở cho quy hoạch quản lý và sử dụng hợp lý tài nguyên biển đảo. 7. Các đóng góp mới của luận án 1, Xây dựng mô hình số tính toán lan truyền dầu tràn theo tiếp cận Euler để dự ...n được xem xét trên một đơn vị diện tích nên các yếu tố được xác định như sau: - Nồng độ tương đối của lớp dầu trên bề mặt nước được xác định là tỷ số giữa khối lượng và diện tích bao phủ trên bề mặt nước của lớp dầu tràn: [nồng độ tương đối] = [khối lượng]/[diện tích bao phủ] Đơn vị tính của nồng độ là [kg/m2] - Độ dày của lớp dầu trên bề mặt được xác định là tỷ số giữa thể tích và diện tích bao phủ trên bề mặt nước của lớp dầu tràn: [độ dày] = [thể tích]/[diện tích bao phủ] Đơn vị tính của độ dày là [m] - Mật độ của lớp dầu trên bề mặt được xác định là tỷ số giữa khối lượng và thể tích của khối dầu tràn trên mặt nước. Trong đó, thể tích của lớp dầu được xác định qua độ dày và diện tích bao phủ trên bề mặt nước của lớp dầu tràn: [mật độ] = [khối lượng]/[thể tích] = [nồng độ]/ [độ dày] Đơn vị tính của mật độ là [kg/m3] Diện tích bao phủ của lớp dầu trên mặt nước được hiểu như sau: + Nếu coi lớp dầu là một khối liên tục thì diện tích này là toàn bộ diện tích của lớp dầu bao phủ được trên mặt nước. + Theo mô hình Euler thì diện tích này tương ứng với tập hợp toàn bộ các ô lưới tính toán riêng biệt có dầu xuất hiện và các yếu tố khác cũng được xem xét theo mỗi ô lưới tính riêng biệt. Như vậy, trên từng ô luới các giá trị của các yếu tố đều có hoặc không đồng thời và các ô lưới khác nhau có thể sẽ có giá trị khác nhau theo từng yếu tố đặc trưng của lớp dầu tràn trên mặt nước. 23 Quá trình tính toán được thể hiện qua sơ đồ (Hình 2.2). Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý của quá trình lan truyền và biến đổi tính chất của dầu tràn 2.1.1. Cơ sở lý thuyết về lan truyền và biến đổi dầu xuôi thời gian Đã có nhiều nghiên cứu tổng hợp về các quá trình lan truyền và biến đổi dầu tràn [45, 46, 62, 68, 69, 140]. Các quá trình này được mô tả bằng phương trình cân bằng dầu do biến đổi với các thành phần bình lưu, khuếch tán và hàm nguồn. A. Hệ phương trình cơ bản Phương trình biến đổi nồng độ của lớp dầu tràn trên mặt nước theo thời gian có dạng [45-47, 60, 62, 69]:                              m myxyx C y C D yx C D xy C V x C V t C )()( (2.1) trong đó: C là nồng độ của lớp dầu tràn trên mặt nước [kg.m-2]; Vx và Vy là các vận tốc thành phần theo trục x và y của Va [m.s-1]. Va là vận tốc bình lưu có giá trị phụ thuộc vào gió, dòng sóng và dòng chảy mặt nước được xác định cụ thể trong phần tham số hoá quá trình bình lưu; Dh là hệ số khuếch tán ngang với các hệ số thành phần Dx và Dy theo trục x và y [m2.s-1]. Dh là hàm phụ thuộc vào độ dày lớp dầu, sức căng bề mặt dầu – nước, mật độ dầu, thể tích dầu, mật độ nước, độ nhớt động học của nước, sóng, dòng chảy mặt và gió được xác định trong phần tham số hoá quá trình khuếch tán; Cm là nguồn của dầu tràn [kg.m-2s-1]; t là thời gian [s]. Phương trình độ dày của lớp dầu tràn trên mặt nước được viết dưới dạng [25, 130, 135, 139]: Sự cố tràn dầu Yếu tố môi trường Quá trình động lực dầu Quá trình phong hóa dầu Quá trình biến đổi đặc tính dầu 24                              m m m yxyx C y h D yx h D xy h V x h V t h  )()( (2.2) trong đó: h là độ dày của lớp dầu tràn trên mặt nước [m]; m là mật độ tại nguồn của dầu tràn [kg.m-3]. Nguồn của dầu tràn trong phương trình (2.1) và (2.2) dấu “” có nghĩa là nguồn cung cấp “+” hoặc nguồn mất đi “-” tại một hoặc một số vị trí trong khu vực nghiên cứu. Vai trò của nguồn là rất quan trọng trong quá trình lan truyền dầu tràn vì chúng tăng cường lên hoặc làm giảm xuống khả năng gây ô nhiễm. Đối với mô hình Euler thì vị trí nguồn được quy theo ô lưới của vị trí đó. Nếu nguồn liên tục thì lượng dầu tràn trên ô lưới đó sẽ được bổ sung hoặc mất đi sau mỗi bước tính. Biểu thức liên hệ giữa thể tích và mật độ của lớp dầu tràn trên mặt nước có dạng: h C hAV  00 ;  (2.3) trong đó: V0 là với thể tích [m3] và 0 là mật độ [kg.m-3] của lớp dầu tràn trên mặt nước. B. Các đặc trưng biến đổi tính chất dầu tràn trên mặt nước Mật độ của dầu tràn thay đổi theo thời gian và tốc độ biến đổi sẽ khác nhau đối với mỗi loại dầu (Bảng 2.1). Các loại dầu nhẹ hơn sẽ bay hơi và nhũ tương hóa nhiều hơn so với loại dầu nặng. Tuy nhiên, trong điều kiện thời tiết bình thường dầu vẫn tiếp tục lan truyền nếu không bị tác động hoà tan vào cột nước hoặc bám dính bờ. Trong điều kiện dầu tràn gần bờ sẽ bị tác động mạnh của chế độ động lực ven bờ do sóng và bám dính vào bờ biển ở dạng dầu cục trên bãi. Các công trình nghiên cứu cho thấy mật độ dầu biến đổi phụ thuộc vào tỷ lệ của phần dầu bay hơi, nhiệt độ dầu, tỷ lệ của phần dầu bị nhũ tương hoá (nước trong dầu) và mật độ dầu ban đầu, các công bố [94, 98, 109] đã xây dựng các công thức thể hiện sự phụ thuộc của mật độ dầu vào quá trình bay hơi và nhũ tương; vào bay hơi, nhũ tương và chênh lệch nhiệt độ (dầu và môi trường) [43, 92]. 25 Bảng 2.1. Đặc trưng mật độ tại 15oC của các loại dầu [68] TT Loại dầu Mật độ [kg.m-3] TT Loại dầu Mật độ [kg.m-3] 1 Xăng, dầu nhẹ 700 – 780 8 Dầu nhớt 870 2 Dầu hoả 780 - 880 9 Dầu thô Alaska (USA) 866 3 Dầu thô nhẹ loại 1 (DO) 800 – 880 10 Dầu thô Lousiana (USA) 946 4 Dầu thô nhẹ loại 2 (DO) 880-1000 11 Dầu thô Texas (USA) 847 5 FO 940-990 12 Dầu thô Alberta (Canada) 829 6 Dầu thô loại 6 (Bunker C) 960 – 1040 13 Dầu thô Biển Bắc (UK) 835 7 Dầu thô nhũ tương 960 – 1000 14 Dầu thô Ả - Rập 864 Mật độ của lớp dầu tràn trên mặt nước được xác định dưới tác động của quá trình phong hoá bao gồm bay hơi, nhũ tương và chênh lệch nhiệt độ (dầu và môi trường) có dạng [43]:      eewww FCTTCFF 210 111   (2.4) trong đó: ρ là mật độ của lớp dầu trên mặt nước dưới tác động của quá trình phong hoá [kg.m-3]; ρw là mật độ nước biển tầng mặt [kg.m-3]; ρ0 là mật độ ban đầu của lớp dầu trên mặt nước; C1 và C2 là các hằng số thực nghiệm tương ứng 8,0*10-3 [oK-1] và 1,8*10-1; T và Te là nhiệt độ dầu và môi trường [oK]; Fw và Fe là tỷ phần của các quá trình nhũ tương hoá và bay hơi. Thể tích của lớp dầu tràn trên mặt nước được hiệu chỉnh dưới tác động của quá trình phong hoá [60]:    w biooxycoatsseddiscde F FFFFFFF VV    1 1 0 (2.5) trong đó, V là thể tích của lớp dầu tràn trên mặt nước dưới tác động của quá trình phong hoá [m3]; Fw là tỷ phần nhũ tương hoá của lớp dầu trên mặt biển, phụ thuộc vào gió được xác định trong phần tham số hoá quá trình nhũ tương hoá; Fe là tỷ phần bay hơi của lớp dầu trên mặt biển, phụ thuộc vào nhiệt độ dầu, chênh lệch 26 nhiệt độ giữa dầu và nước, nhiệt độ môi trường, gió và độ dày lớp dầu được xác định trong phần tham số hoá quá trình bay hơi; Fd là tỷ phần phân tán thẳng đứng của lớp dầu trên mặt biển, phụ thuộc vào thông lượng dầu trao đổi thẳng đứng, độ dầy lớp dầu, mật độ dầu. Thông lượng dầu phụ thuộc vào độ nhớt động học dầu, mật độ dầu, gió và sóng. Các giá trị này được xác định trong phần tham số hoá quá trình phân tán thẳng đứng. Fdisc là tỷ phần hoà tan vào trong nước của lớp dầu trên mặt biển, phụ thuộc vào khả năng hoà tan của dầu, quá trình bay hơi, độ dày lớp dầu, sóng, dòng chảy mặt, khuếch tán thẳng đứng, gió, độ nhớt động lực học của dầu, sức căng bề mặt dầu – nước và tỷ lệ loại dầu. Các giá trị này được xác định trong phần tham số hoá quá trình hoà tan; Fsed là tỷ phần hấp thụ trầm tích của lớp dầu trên mặt biển, phụ thuộc vào nồng độ dầu, nồng độ trầm tích lơ lửng, đường kính hạt trầm tích đáy, hệ số trầm tích hấp thụ dầu và sóng. Các giá trị này được xác định trong phần tham số hoá quá trình trầm tích hấu thụ dầu; Fcoast là tỷ phần tương tác bãi và bờ biển của lớp dầu trên mặt biển, phụ thuộc vào hệ số suy giảm theo đặc điểm bờ bãi được xác định trong phần tham số hoá quá trình lắng đọng dầu trên bãi và bờ biển. Foxy là tỷ phần ô-xy hoá của lớp dầu trên mặt biển, phụ thuộc vào nhiệt độ nước, độ muối và tổng lượng bức xạ được xác định trong phần tham số hoá quá trình ôxy hoá dầu. Fbio là tỷ phần phân huỷ sinh học của lớp dầu trên mặt biển, phụ thuộc vào hệ số suy giảm do sinh học được xác định trong phần tham số hoá quá trình phân huỷ sinh vật. Độ nhớt là một tham số phụ thuộc vào nhiệt độ, quá trình bay hơi và nhũ tương hoá được xác định cụ thể như tương quan ảnh hưởng biến đổi tính chất nhớt khác nhau [98]; phát triển theo hướng tích phân và vi phân [92, 94, 109, 121]; mối quan hệ phụ thuộc vào độ nhớt ban đầu, bay hơi, nhũ tương và chênh lệch nhiệt độ dầu và môi trường [25, 60]; mối quan hệ phụ thuộc vào độ nhớt ban đầu và nhiệt độ môi trường [118]; độ nhớt ban đầu phụ thuộc tỷ lệ asphalten [43]. Từ đó, tác giả lựa chọn hệ thống công thức: - Độ nhớt động lực học và nhớt động học của lớp dầu tràn trên mặt nước [43]: 27 AC2240  ; 0 0 0     (2.6.1) - Độ nhớt động học và nhớt động lực học của lớp dầu tràn trên mặt nước được hiệu chỉnh theo nhiệt độ và các quá trình phong hoá là [25, 92]:               w w e e FC FC FC TT C 4 3 560 1 11 exp ;   (2.6.2) trong đó, µ0 và µ là độ nhớt động lực học của dầu ở thời điểm trước và sau khi quá trình phong hoá xảy ra [kg.m-1.s-1] hoặc [cP] hoặc [Pa.s]; 0 và  là độ nhớt động học của dầu ở thời điểm trước và sau khi quá trình phong hoá xảy ra [m2.s-1] hoặc [cSt]; CA là tỷ lệ asphalten trong dầu [CA=2,56] [wt%]; C3 là hệ số (~2,5); C4 là hệ số (~0,654); C5 là hệ số phụ thuộc vào loại dầu (= 1 với dầu nhẹ và =15 đối với dầu thô [94, 122]; C6 là hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ dầu [K-1] (9,0*103 [K-1] [107] và 5,0*103 [K-1] [140]); Fw và Fe là là tỷ phần nhũ tương và bay hơi; T và Te là nhiệt độ dầu và môi trường [K]. Sức căng bề mặt là lực hấp dẫn giữa các phân tử trên bề mặt của một chất lỏng. Tính chất này ảnh hưởng đến quá trình phân tán dầu. Những dữ liệu đo đạc trong phòng thí nghiệm về sức căng bề mặt của giao diện giữa dầu - nước và giữa dầu – khí cho phép xây dựng các công thức xác định sức căng bề mặt và sự biến đổi theo thời gian [92, 94]: - Xác định sức căng bề mặt dầu – nước là:    SGTeFw *&259.0085.38**10*694.117013.1 30   (2.7.1) - Xác định sức căng bề mặt dầu – nước được hiệu chỉnh lại dưới dạng:  eww F 10 (2.7.2) - Xác định sức căng bề mặt dầu – không khí là:    SGTeFA *259.00.1**10*694.117013.1 30   (2.8.1) - Xác định sức căng bề mặt dầu – không khí được hiệu chỉnh lại dưới dạng: 28  eAA F 10 (2.8.2) trong đó, w0 và w là sức căng bề mặt tiếp giáp dầu - nước tại thời điểm trước và sau quá trình phong hoá xảy ra [N.m-1]; A0 và A là sức căng bề mặt tiếp giáp dầu - không khí tại thời điểm trước và sau quá trình phong hoá xảy ra [N.m-1]; SG là tỷ lệ mật độ giữa dầu và nước; TeF là nhiệt độ môi trường [oF]; Fe là tỷ phần bay hơi. Trong sự cố tràn dầu, sau khi dầu tràn ra môi trường biển nồng độ, mật độ, thể tích và độ dày của lớp dầu tràn trên mặt nước bị thay đổi dưới tác động của quá trình phong hoá, các phương trình (2.4) và (2.5) có thể chuyển sang các dạng sau: hC A V h  ; (2.9) trong đó, C và h là tương ứng với nồng độ [kg.m-2] và độ dày [m] của lớp dầu tràn trên mặt nước; A là diện tích [m2] của lớp dầu tràn trên mặt nước. C. Điều kiện ban đầu + Đối với yếu tố môi trường gồm có các trường gió, nhiệt độ không khí, sóng, dòng chảy mặt, nhiệt độ nước mặt, độ muối tầng mặt. + Đối với thông tin ban đầu về dầu tràn trên biển : Hoặc )0,,(),,( )0,,(),,( yxhtyxh yxCtyxC   tại thời điểm ban đầu t=0 (2.10) D. Điều kiện biên trên mặt nước thoáng Các yếu tố môi trường gồm có các trường gió, dòng chảy mặt, sóng mặt, nhiệt độ không khí, nhiệt độ nước mặt và độ muối nước biển bề mặt. Các yếu tố này tham gia vào quá trình bình lưu, khuếch tán, phong hoá và biến đổi dầu. E. Điều kiện biên cứng Dầu không thẩm thấu qua biên cứng: 0;0       n h n C (2.11) 29 trong đó, n là pháp tuyến của đường biên cứng. F. Điều kiện biên lỏng Dầu phát tán tự do ra ngoài: 0;0                     n h D nn C D n hnhn (2.12) trong đó, n là pháp tuyến của biên lỏng; Dhn là hệ số khuếch tán tại biên. 2.1.2. Cơ sở lý thuyết về lan truyền và biến đổi dầu ngược thời gian Bài toán lan truyền và biến đổi dầu ngược thời gian được giải quyết dựa trên những giả thiết sau: - Dầu tràn trong quá trình di chuyển (theo định luật Newton [101]) từ vị trí ban đầu dưới tác động của lực (F) gây ra bởi dòng chảy sẽ dịch chuyển được một khoảng cách tới vị trí mới theo hướng của lực tác động. Trong bài toán ngược thời gian nhằm xác định lại vị trí ban đầu, sẽ coi dầu tràn từ vị trí hiện tại cũng chịu một lực tương tự nhưng theo chiều ngược lại để có thể di chuyển được về vị trí ban đầu (Hình 2.3); Hình 2.3. Sơ đồ mô tả quá trình tác dụng lực làm di chuyển xuôi- ngược theo thời gian (F là lực tác động; V, L là vận tốc và quãng đường di chuyển, t1, t2 và t là thời gian ở vị trí thứ nhất, thứ hai và khoảng thời gian (t2-t1)) - Theo định luật Fick về quá trình khuếch tán phân tử, trong một môi truờng lan truyền chất (chất lỏng, không khí,.) khi có sự khác biệt về nồng độ chất trong không gian dẫn đến hiện tuợng khuếch tán chất [67]. Có nghĩa là “khối luợng chất 30 đi ngang qua một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian theo phương cho truớc tỷ lệ với chênh lệch của nồng độ chất theo phương đó.”. Hình 2.4. Sơ đồ mô tả quá trình khuếch tán vật chất xuôi- ngược theo thời gian (C0 và C1, C2 là nồng độ tại vị trí t1 và t2; C và L là nồng độ và quãng đường; Dh là tham số khuếch tán; t1, t2 và t là thời gian ở vị trí thứ nhất, thứ hai và khoảng thời gian (t2-t1), C1’ và C2’ là nồng độ do các nguyên nhân khuếch tán khác gây nên) Do đó, quá trình khuếch tán dầu theo thời gian làm dầu lan toả ra xung quanh (loang dầu) thì quá trình truy ngược thời gian dầu sẽ tích tụ quay về vị trí ban đầu và được thể hiện như sơ đồ Hình 2.4. - Theo định luật bảo toàn vật chất, các quá trình lan truyền tiêu tán theo thời gian và tích tụ ngược thời gian là quá trình cân bằng thuận nghịch, có nghĩa là quá trình xuôi là tiêu tán thì quá trình ngược là tích tụ (Hình 2.5); Hình 2.5. Sơ đồ mô tả quá trình bảo toàn vật chất xuôi- ngược theo thời gian - Điều kiện nghiệm của bài toán là không âm. 31 A. Hệ phương trình cơ bản Từ phương trình (2.1) xác định nồng độ của lớp dầu tràn trên mặt nước ngược thời gian được thể hiện dưới dạng sau:                              m myxyx C y C D yx C D xy C V x C V t C )()()()( (2.13) Từ phương trình (2.2) xác định độ dày của lớp dầu tràn trên mặt nước ngược thời gian được viết dưới dạng là:                              m m m yxyx C y h D yx h D xy h V x h V t h  )()()()( (2.14) trong đó, C là nồng độ [kg.m-2] và h là độ dày [m] của lớp dầu tràn trên bề mặt nước ; Vx và Vy là các thành phần của vận tốc trôi dạt Va theo trục x và y [m.s-1]; Dx và Dy là các thành phần của hệ số khuếch tán ngang của Dh theo trục x và y [m2.s-1]; Cm là nguồn của dầu tràn [kg.m-2s-1]; m là mật độ dầu tràn của nguồn [kg.m-3]; t là thời gian [s]. Nguồn của dầu tràn trong phương trình (2.13) và (2.14) mang dấu “+” có nghĩa là nguồn cấp xuất hiện tại một hoặc một hoặc nhiều vị trí dầu được phát hiện theo các thời gian khác nhau trong khu vực nghiên cứu. Tương tự biểu thức (2.3), biểu thức liên hệ giữa thể tích và mật độ của lớp dầu tràn trên mặt nước ngược thời gian sẽ có dạng: h C hAV  00 ;  (2.15) trong đó, V0 và 0 là tương ứng với thể tích [m3] và mật độ [kg.m-3] của lớp dầu tràn trên mặt nước. B. Các đặc trưng biến đổi tính chất của dầu tràn trên mặt nước Từ biểu thức (2.4), mật độ của lớp dầu tràn trên mặt nước tại vị trí ban đầu chưa bị quá trình phong hoá ảnh hưởng (ngược thời gian) được viết dưới dạng: 32      eew ww FCTTCF F 21 0 111      (2.16) trong đó, ρ là mật độ của lớp dầu trên mặt nước chưa bị quá trình phong hoá ảnh hưởng [kg.m-3]; ρ0 là mật độ của lớp dầu trên mặt nước đã bị phong hoá [kg.m-3]; ρw là mật độ nước [kg.m-3]; C1 và C2 là các hằng số thực nghiệm tương ứng 8,0*10-3 [K-1] và 1,8*10-1; T và Te là nhiệt độ dầu và môi trường [K]; Fw và Fe là phần dầu bị nhũ tương và bay hơi [%]. Tương tự phương trình (2.5), thể tích của lớp dầu tràn trên mặt nước được hiệu chỉnh bởi quá trình phong hoá viết dưới dạng:    w biooxycoatsseddiscde F FFFFFFF VV    1 1 0 (2.17) trong đó, V là thể tích của lớp dầu chưa bị quá trình phong hoá ảnh hưởng [m3]; V0 là thể tích của lớp dầu trên mặt nước đã bị phong hoá [m3]; Fw, Fe, Fd, Fdisc , Fsed, Fcoats, Foxy và Fbio là phần dầu tương ứng bị nhũ tương, bay hơi, phân tán thẳng đứng, hòa tan, hấp thụ trầm tích, tương tác bờ bãi, ô-xy hoá và phân huỷ sinh học. Độ nhớt động lực học và nhớt động học của lớp dầu tràn trên mặt nước được hiệu chỉnh theo nhiệt độ dầu, nhiệt độ môi trường và các quá trình phong hoá tương tự các phương trình (2.6.2) viết dưới dạng: u0 = u exp -C6 1 T - 1 Te æ è ç ö ø ÷-C5Fe - C3Fw C4Fw é ë ê ù û ú ;   (2.18) trong đó, µ là độ nhớt động lực học của lớp dầu tràn trên mặt nước đã bị phong hoá [kg.m-1.s-1] hoặc [cP]; 0 và  là độ nhớt động học trước và sau khi quá trình phong hoá xảy ra [m2.s-1] hoặc [cSt]; C3 và C4 là hệ số; C5 là tham số phụ thuộc vào loại dầu; C6 hằng số độ nhớt có liên quan đến nhiệt độ T[K-1]; Fe và Fw là phần dầu bay hơi và nhũ tương [%]; T và Te là nhiệt độ dầu và môi trường [K]. Xác định sức căng bề mặt dầu – nước được hiệu chỉnh lại dưới dạng: 33 s w0 = s w 1-Fe( ) (2.19) Xác định sức căng bề mặt dầu – không khí được hiệu chỉnh lại dưới dạng: s A0 = s A 1-Fe( ) (2.20) trong đó,w0 và w là sức căng bề mặt tiếp giáp dầu - nước trước và sau khi quá trình phong hoá xảy ra [N.m-1]; A0 và A là sức căng bề mặt tiếp giáp nước - không khí trước và sau khi quá trình phong hoá xảy ra [N.m-1]; Fe là phần dầu bay hơi [%]. Từ phương trình (2.16) và (2.17), độ dày và nồng độ của lớp dầu trên mặt nước được xác định sau khi hiệu chỉnh thể tích và mật độ viết dưới dạng: hC A V h  ; (2.21) trong đó, C và h là tương ứng nồng độ [kg.m-2] và độ dày [m] của lớp dầu trên mặt nước; A là diện tích của lớp dầu trên mặt nước [m2]. Điều kiện tính toán được thực hiện tương tự như bài toán xuôi. C. Điều kiện ban đầu + Đối với yếu tố môi trường gồm có các trường gió, nhiệt độ không khí, sóng, dòng chảy mặt, nhiệt độ nước mặt tại thời điểm bắt đầu thực hiện tính toán. + Đối với thông tin ban đầu về dầu tràn trên biển : Hoặc C(x, y, t) h(x, y, t) tại thời điểm t = T (2.22) D. Điều kiện biên trên mặt nước thoáng Các yếu tố môi trường có các trường gió, dòng chảy mặt, sóng mặt, nhiệt độ không khí, nhiệt độ nước mặt và độ muối nước biển bề mặt trong quá khứ. E. Điều kiện biên cứng 34 Dầu không thẩm thấu qua biên cứng: 0;0       n h n C khi d 0 (2.23) trong đó, n là pháp tuyến với biên, d là độ sâu [m]. F. Điều kiện biên hở Dầu phát tán tự do ra ngoài: 0;0                     n h D nn C D n hnhn (2.24) trong đó, n là pháp tuyến của biên; Dhn là tham số khuếch tán tại biên. 2.2. Tham số hóa các quá trình động lực và phong hoá của dầu tràn Các quá trình động lực, phong hoá và biến đổi tính chất dầu được đề cập đến khá đầy đủ trong công trình nghiên cứu đã được công bố [38, 43, 50, 52, 66, 68, 92, 140, 144]. Nhưng trong khuôn khổ nghiên cứu của luận án này, đối tượng nghiên cứu là dầu tràn trên bề mặt nước nên các quá trình được tập trung nghiên cứu gồm bình lưu, khuếch tán ngang, nhũ tương hoá, bay hơi, phân tán thẳng đứng, hoà tan, hấp thụ trầm tích, lắng đọng bờ bãi, ô-xy hoá, phân huỷ sinh học, các quá trình này được trình bày dưới dạng sơ đồ trên hình vẽ 2.6. Hình 2.6. Sơ đồ các quá trình động lực và phong hoá biến đổi theo thời gian Không khí Bình lưu Khuếch tán ngang Bay hơi Ôxy hoá Bờ bãi Nước Phân tán Hoà tan Trầm tích Phân huỷ sinh học Nhũ tương 35 2.2.1. Các quá trình động lực của dầu tràn a. Quá trình bình lưu Quá trình bình lưu của dầu tràn là quá trình di chuyển theo phương ngang dưới tác động cơ học của môi trường như dòng chảy bề mặt, lực kéo của gió và tác động sóng. Tốc độ di chuyển của lớp dầu là tổng hợp tác động của gió, sóng và dòng chảy [36, 59, 99]:   ssccwwwaaaa VVVDwvuV  ,, (2.25) trong đó,  aaaa wvuV ,, là vận tốc di chuyển [m.s-1], ua=Vx, va=Vy và wa=Vz là các thành phần vận tốc trôi dạt theo trục x, y và z [m.s-1];  www vuV , là vận tốc gió tại độ cao 10m tính từ mặt nước biển [m.s-1], uw=Vwx và vw=Vwy là các thành phần vận tốc gió theo trục x, và y [m.s-1]; w là hệ số ma sát của gió; Dw là ma trận chuyển đổi góc lệch giữa gió và dòng chảy mặt;  cccc wvuV ,, là vận tốc dòng chảy trung bình tầng mặt [m.s-1] tương ứng với lớp đồng nhất dòng chảy trên mặt, uc=Vcx, vc=Vcy và wc=Vcz là các thành phần vận tốc dòng chảy theo trục x, y và z [m.s-1]; c là hệ số trôi của dòng chảy;  ssss wvuV ,, là vận tốc dòng chảy sóng Stokes [m.s-1]; us=Vsx, vs=Vsy và ws=Vsz là các thành phần vận tốc dòng chảy sóng theo trục x, y và z [m.s- 1]; s là hệ số trôi của sóng; Ở đây    tzyxVwvuV aaaaa ,,,,,  (2.25) Để thực hiện chi tiết theo từng thành phần trong trường vận tốc trôi dạt tổng hợp (ua, va và wa) được xác định theo công thức: zpsscca yssccwwwa xssccwwwa Vwwww VvvvDv VuuuDu       (2.25.1) trong đó, wp là thành phần lực nổi [m.s-1]. Xác định ma trận chuyển đổi (Dw) [115]: 36           cossin sincos wD (2.26) trong đó:  là góc lệch giữa gió và dòng chảy mặt [độ lượng giác]. Dựa trên cơ sở lý thuyết của dòng chảy Ekman [61] và đánh giá tương quan góc lệch () giữa gió và dòng chảy mặt [115, 120], thay đổi hệ số trôi dạt phụ thuộc vào tốc độ gió thổi được tổng hợp, cụ thể: + Góc lệch () giữa gió và dòng chảy trôi dạt do gió:           5,12 exp*45 w V  (2.27) + Hệ số ma sát (w) do gió:              5,17 exp1*05,0 ww V  (2.28) trong đó: Vw là tốc độ gió ở mực 10 mét [m.s-1]. Gió phân bố thẳng đứng xấp xỉ theo hàm loga hoặc hàm mũ. Công thức thể hiện theo hàm mũ [42] là: 7 1 10 *        z VV wzw (2.29) ở đây, z là vị trí độ cao đo gió [m]; Vwz là vận tốc gió tại chiều cao z [m.s-1]. Stolzenbach và nnk đã sử dụng hệ số trôi dạt do dòng chảy là hằng số [131]. Nhưng thực tế, tốc độ trôi dạt này sẽ bị suy giảm chậm dần hơn so với dòng chảy khi tốc độ dòng chảy môi trường tăng lên. Vì vậy, hệ số trôi dạt do dòng chảy (c) thường xác định dưới dạng:          25 exp*45,0 3 2 5,2 c c V  (2.30) trong đó: Vc là tốc độ dòng chảy [m.s-1]. Sóng có tác động mạnh tới quá trình lan truyền và phân tán dầu. Việc đưa tác động của sóng vào quá trình lan truyền dầu có thể thông qua dòng chảy trôi Stokes [126] trong sóng [49]. Vậy, xác định hệ số trôi do sóng (s) phụ thuộc vào tốc độ sóng dưới dạng: 37              5,1 exp1*11,0 ss V  (2.31) trong đó: Vs là tốc độ dòng chảy sóng [m.s-1]. Việc đưa tác động của sóng vào quá trình lan truyền dầu có thể thông qua dòng chảy Stokes trong sóng [126]:     kd zdkHk V ss 2 2 sinh8 2cosh    (2.32) 2 2 8 1 ; 2 tanh 2 ; 2 ; 2 sw s s gHE L dgT L TL k              (2.32.1) trong đó: Vs là tốc độ dòng chảy sóng [m.s-1]; k là số sóng;  là tần số góc [rad.s-1]; Hs là độ cao sóng [m], d là độ sâu cột nước [m]; z là vị trí tầng sâu [m]; L là độ dài sóng [m]; Ts là chu kỳ sóng [s]; E là năng lượng sóng [J]. Tuy nhiên, các tham số của sóng thể hiện trạng thái mặt biển và thường được xác định từ các yếu tố khác như tốc độ gió, hướng gió và thời gian gió thổi, đà gió. CEM của Mỹ phát triển một số công thức đơn giản này [49]. Trong trường hợp của sóng biển đã phát triển đầy đủ, chiều cao sóng đáng kể có thể được tính toán như: Độ cao sóng có nghĩa được ước tính bằng: 2310*8,24 wss VH  (2.33.1) và chu kỳ (s) đỉnh phổ được ước tính bằng: wss VT 210*83  (2.33.2) với Vws được xác định bằng cách sử dụngcông thức: 23,1*071,0 wws VV  (2.33.3) trong đó: Hs là độ cao sóng [m],; Ts là chu kỳ sóng [s]; Vws là tốc độ chuyển đổi của gió [m.s-1]; Vw là tốc độ gió [m.s-1]. b. Quá trình khuếch tán Quá trình khuếch tán của dầu tràn là quá trình khuếch tán nội lực kết hợp quá trình khuếch tán rối của môi trường. Quá trình khuếch tán này được xác định với các mối quan hệ khác nhau như do môi trường động lực tạo nên như gió, sóng và dòng chảy [112]; phụ thuộc vào đặc điểm tính chất dầu (thể tích, độ dày, mật độ, độ 38 nhớt và sức căng bề mặt) và thời gian [25, 60, 65, 66, 85, 135]; phụ thuộc vào tác động sóng, đặc điểm tính chất dầu (thể tích, mật độ) và thời gian [31]. Do đó, hệ số khuếch tán được lựa chọn tổng hợp từ các công thức bán thực nghiệm đã được công bố chú trọng đến sự đầy đủ của các yếu tố tác động chủ yếu với giá trị phù hợp với quy luật biến đổi và nằm trong giới hạn cho phép (Hình 2.7). Hệ số khuếch tán tổng hợp được xác định phụ thuộc vào các tác động từ môi trường (gió, sóng và dòng chảy), phụ thuộc vào tính chất vật lý của dầu (thể tích, độ dày, mật độ, độ nhớt và sức căng bề mặt) và phụ thuộc vào thời gian có dạng như sau: )1,78,91(10 1 )1( 32 )3( )1( 2 3 3/1 2/1 222 1 2 wc www h uu t gVkCgh D                           (2.34) )2exp(10*2,4)0,310,397(10 2 55 kz T H uuD s s wcv   (2.35) trong đó, Dh và Dv là hệ số khuếch tán ngang và thẳng đứng [m2.s-1]; C1 là hằng số (0,72); g là gia tốc trọng trường [m.s-2]; V là thể tích dầu [m3]; h là độ dày lớp dầu [m]; ρ và ρw là mật độ dầu và nước [kg.m-3]; νw là hệ số nhớt động học nước [m2.s- 1]; σ là sức căng bề mặt dầu-nước [kgm-2s-1]; uc và uw là vận tốc dòng chảy và gió [m.s-1]; t là thời gian [s]; k là số sóng; Hs là độ cao sóng [m]; z là vị trí tầng sâu [m]; Ts là chu kỳ sóng [s]. Hình 2.7. Biến đổi của hệ số khuếch tán ngang theo thời gian 39 2.2.2. Các quá trình phong hóa dầu của dầu tràn a. Quá trình nhũ tương hoá Quá trình nhũ tương hoá là quá trình xâm nhập nước vào dầu tràn dưới dạng các hạt nước nhỏ xen kẽ với dầu (hình 2.8a). Cơ chế hình thành nhũ tương là do quá trình xáo trộn bề mặt nước (gió, sóng), các hạt nước xâm nhập xen kẽ vào dầu với kích thước khoảng 10 - 25 µm (hoặc 0,010 - 0,025mm). Nếu dầu có độ nhớt nhỏ thì những hạt nước sẽ xâm nhập nhanh và nhiều. Trong nhiều công trình nghiên cứu, quá trình nhũ tương được quan tâm và sử dụng trong tính toán như xây dựng phương trình dưới dạng hàm vi phân mà được rời rạc hóa và ứng dụng trong mô hình ADIOS [94, 140, 145]; biến đổi trong quá trình phong hóa dầu của SINTEF của Na-Uy [24]; phụ thuộc vào tốc độ gió và giới hạn cực đại tỷ phần nhũ tương hoá (0,85%) [140]; biến đổi theo quy luật hàm mũ của phụ thuộc vào gió bề mặt [116]; trên cơ sở các số liệu thí nghiệm cho các loại dầu cho trước [53]; kế thừa và phát triển công thức của Mackay [118]; theo quy luật hàm mũ với các tham số khác [140]; phát triển của Mackay với bộ tham số khác [64, 74]; nghiên cứu phát triển của ASCE và ứng dụng theo trường hợp [46, 47, 60, 99]; đã tổng quan quá trình nhũ tương hóa của dầu [68]; ứng dụng về sự phụ thuộc vào tốc độ gió biến đổi theo thời gian dưới dạng hàm vi phân [25]. Dựa vào công thức của Aghajanloo [25], tỷ phần của nhũ tương hoá biển đổi thành dạng đơn giản Hình 2.8a. Hình ảnh nhũ tương trên biển [148] Hình 2.8b. Biến đổi tỷ lệ của phần dầu bị nhũ tương (Fw) theo thời gian 40 hơn nhưng vẫn phù hợp với quy luật (xem hình 2.8b). Công thức xác định tỷ lệ của phần dầu nhũ tương hoá có dạng:   t C F VKF wwemw *1*1* 1 2        (2.36) trong đó, Fw là tỷ phần nhũ tương hoá; Kem là hệ số khớp đường cong thực nghiệm (1*10-6 2*10-6 đối với dầu nhẹ và 4,5*10-6 đối với dầu nặng); Vw là tốc độ gió [m.s- 1]; C1 là hệ số phụ thuộc vào tính chất dầu (0,7 với dầu nhẹ và 1,15 với dầu nặng) [25, 116]; t là thời gian [s]. Tỷ lệ phần dầu bị nhũ tương hoá được xác định bằng cách giải phương trình (2.36) theo phương pháp lặp với phép xấp xỉ gần đúng. b. Quá trình bay hơi Quá trình bay hơi là quá trình dầu bị tiêu tán vào khí quyển dưới tác động của môi trường không khí (nhiệt độ và gió). Quá trình này có ảnh hưởng lớn nhất đến lượng dầu còn lại trên mặt nước sau khi sự cố tràn dầu xảy ra. Mức độ bay hơi dao động từ 20 - 50% và thậm chí trên 90% với xăng hay dầu nhẹ (Hình 2.9a) [39, 68, 118]. Hình 2.9a. Tỷ lệ bay hơi ở nhiệt độ 15oC cho một số loại dầu khác nhau [140] Hình 2.9b. Biến đổi tỷ phần của bay hơi (Fe) theo thời gian Quá trình bay hơi dầu đã được nhiều tác giả công bố như là quá trình phụ thuộc vào nhiệt độ, gió bề mặt và đặc trưng dầu (mật độ, thể tích và diện tích bề mặt) [94]; phụ thuộc vào gió theo nhám mặt nước [29, 37]; phát triển thêm công 41 thức của Mackay và đưa ra thông số “tỷ lệ bốc hơi” [129] là tỷ lệ giữa nhiệt độ dầu và nhiệt độ môi trường và tác động cơ học sử dụng chỉ số API của dầu trong mô hình ADIOS [140, 145]; ứng dụng và phát triển công thức của Mackay theo trường hợp riêng [74, 124]; phụ thuộc vào gió dựa trên thông lượng nhiệt, ẩm tại mặt nước [125]; phụ thuộc vào đặc điểm tính chất dầu, khối lượng ph...r wetlands”, Spill Sci. & Tec. Bul. 8, pp 163- 178. 137. Wang J. and Yongming C. (2010), “Modeling oil spills transportation in seas based on unstructured grid, finite-volume, wave-ocean model”. J. Ocean Eng., 35, pp. 332-344. 138. Wang S. D., et al (2008), “Three-dimensional numerical simulation for transport of oil spills in seas”, J. Ocean Eng., 35(5-6), pp. 503–510. 139. Warluzel A. and Benque, J. P. (1981), “Un modèle mathématique de transport et d’etalement d’une nappe d’hydrocarbures”. Proc. Conf. of Mechanics of Oil Slicks. Paris, France, pp.199–211. 140. ASCE (1996), “Task Comminittee on Modeling of Oil Spills of the Water Re- sources Engineering Division (1996), State-of-the-Art Review of Modeling Transport and Fate of Oil Spills”, J. Hyd. Eng., 122(11), pp. 594-609. 141. DHI Software (2012), Mike 21 & Mike 3 PA/SA, Particle Analysis and Oil Spill Analysis Module, User Guide, Denmark. 142. IKU, (Institut For Kontinentalsokkel Undersogelser) (1984), The experimental oil spill in Haltenbanken 1982, IKU Publ. No. 112, Trondheim, Norway. 149 143. National Research Council (NRC) (2003), Oil in the Sea III: Inputs, Fates, and Effects, National Academy Press, Washington, D.C., USA. 144. NOAA (2000), ADIOS (Automated Data Inquiry for Oil Spills) version 2.0. Seattle: Hazardous Materials Response and Assessment Division, NOAA, Prepared for the U. S. Coast Guard Research and Development Center. 145. NOAA (2002), GNOME User’s Manual, HAZMAT, USA, 91 p. 146. WL/Delft Hydraulics (2003), “User manual Delft3D-PART”, The Nether- lands. 147. Wendy Laursen (2013) “South China Sea offers opportunities, challenges”, Ofshore news, 9/asia-pacific/south-china-sea-offers-opportunities-challenges.html Internet 148. International Tanker Owners Pollution Federation Ltd (2016), 149. The Ocean Portal Team (2016), “Gulf or BP Oil Spill” 150. VesselFinder Ltd (2016), https://www.vesselfinder.com/ 151. The Climate Forecast System Reanalysis (2014), 152. Cục Hàng hải Việt Nam (2016, 2017), 153. Péclet number (2016), https://en.wikipedia.org/wiki/P%C3%A9clet_number 154. Tiềm năng của Biển Đông (18/12/2015) , https://baotintuc.vn/bien-dao-viet- nam/tiem-nang-cua-bien-dong-20151217130812887.htm 155. The National Forecasting Centre of Météo-France (2017), 150 PHỤ LỤC Phụ lục 1.1. Thống kê các sự cố tràn dầu lớn tại Việt Nam TT Tên tàu Thời gian Địa điểm Nguyên nhân Loại dầu Lượng dầu tràn Thiệt hại Kinh tế Môi trường (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 1 Mỏ Bạch Hổ 26/12/92 Mỏ Bạch Hổ Vỡ ống FO 300-700 tấn toàn bộ dầu loang không được thu gom 2 Pan Harves (Đài Loan) 20/09/93 Ngoài khơi Vũng Tàu Hại tàu đụng nhau 300 tấn 3 Humanity (Đài Loan) 08/05/94 Cần Giờ TP. HCM Hai tàu đụng nhau FO 130 tấn 600 000 USD; làm ô nhiễm sông với hơn 10.000 lít dầu diezen không được thu hồi trên sông Cái Bè 4 Neptune Aries (Singapore) 03/10/94 Cái Lát TP. HCM Va vào cầu cảng DO 1864,7 tấn 4. 200 000 USD; Gây ô nhiễm nặng khoảng 300km2 vùng rừng ngập mặn - khu vực hệ sinh thái nhạy cảm của TPHCM 5 Mỏ Đại Hùng 8/02/95 Vỡ ống FO 15,37m3 toàn bộ dầu loang không được thu gom 6 Không rõ 15/02/95 sông Cái Bè Tràn dầu DO 10.000 lít Gây ô nhiệm nghiệm trọng 7 Gemini (Singapore) 27/01/96 Cái Lát TP. HCM Va vào cầu cảng FO 72 tấn 600 000 USD 8 Giàn khoan (tại lô 04-1) 10/01/96 Tràn dầu FO 80 m3 toàn bộ dầu loang không được thu gom 9 Cảng Dầu B12 12/97 TP. Hạ Long, Quảng Ninh Tràn dầu DO Chưa xác định được 3000 USD ô nhiễm 1500 m2 10 Promex Cita Cabvan (Malayxia) 04/12/97 Biển Lý Sơn Bị đắm FO DO 300 tấn FO 30 tấn DO 11 Không rõ tên 09/07/98 Đà Nẵng Tàu bị trìm 12 Sokimex (Việt Nam) 16/08/98 Cần Giờ TP. HCM Đụng vào xà lan DO 41 tấn 500 triệu đồng 13 Tàu dầu (Cty TNHH H.C Hải Phòng) 07/09/98 Cảng Hải Phòng Bị bục khoang trở dầu Thực phẩm 14 Tràn dầu 09/98 Bến Mũi Ngọc, Móng Cái, Quảng Ninh Chưa rõ DO Chưa rõ Ô nhiễm khoảng 1km2 15 Nhật thuần1 và Hiệp Hoà 2 1999 Sông Sài Gòn Hại tàu đụng 113 tấn 151 TT Tên tàu Thời gian Địa điểm Nguyên nhân Loại dầu Lượng dầu tràn Thiệt hại Kinh tế Môi trường (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) nhau 16 Cảng Dầu B12 10/03/99 TP. Hạ Long, Quảng Ninh Tràn dầu Chưa xác định được Thu gom được 5 m3 17 Gần bến Đoan 07/06/99 TP. Hạ Long, Quảng Ninh Tràn dầu Dầu máy qua sử dụng Khoảng 500 lít Ô nhiễm khoảng 300m2 18 Sunny (Hồng Kông) 2000 Biển Phú Yên Tai nạn DO 300 tấn 19 Sà lan 02/06/01 Đà Nẵng Va vào đá Dầu TC-1 30-40 m3 20 Formosa One (Liberia) 07/09/01 Gành Rái Vũng Tàu Đụng vào tàu khác DO 900 m3 17. 200 000 USD Ô nhiễm khoảng 1000m2 21 Tầu Liên Giang 03/02 Biển Trần Nhạn, đảo Trần, Quảng Ninh Va vào đá ngầm DO 24 tấn 22 Bạch Đằng Giang (Việt Nam) 06/02/02 Hải Phòng Va vào đá DO 2. 500 m3 23 Tàu Hồng Anh 11 giờ ngày 20/03/03 Phao số 8 từ Cát Lái đến Vũng Tàu Tai nạn do thời tiết FO 600 tấn 24 Mỹ Đình (Việt nam) 2004 Hải Phòng Va vào đá DO, FO 50 tấn (DO); 150 tấn (FO) Xử lý được khoảng 65 tấn 25 Mỹ Đình (Việt nam) 15/02/05 Hải Phòng Va vào đá DO 300 tấn 26 Kasco Monro- via 21/01/05 Quận 12 TP. HCM Va vào cầu tàu DO 518 tấn 14. 300 000 000 USD 27 Hàm Luông 5 06/04/05 Cảng Sài Gòn Va vào tàu chở sắt DO 40 m3 28 Tàu Trinity 12/05/05 Vùng biển Vũng Tàu Đâm vào tàu Mi- mosa 29 Tàu hàng sô TG 0107 14/12/06 Cầu tàu Biên Hoà, Đồng Nai Đầm vào cầu tàu 30 La Palmas 24/8/06 Sông Sài Gòn va vào cầu cảng DO hơn 1500 tấn dầu và 150 tấn xăng Gây ô nhiệm nghiêm trọng khoảng 60000 ha 31 Không rõ nguồn gốc 17 giờ ngày 30/01/07 Vùng biển Cửa Đại- Hội An, Quảng Nam Trôi dạt vào bờ Kéo dài gần 20km bờ biển 32 Cuối thang Vùng biển Quảng Trôi dạt Kéo dài gần 60km bờ 152 TT Tên tàu Thời gian Địa điểm Nguyên nhân Loại dầu Lượng dầu tràn Thiệt hại Kinh tế Môi trường (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 02/2007 Bình vào bờ biển 33 19/04/07 Vùng biển Nha Trang và Ninh Thuận Trôi dạt vào bờ 34 Tàu New Orien- tal 10/2007 Vùng biển xã An Ninh Đông, huyện Tuy An, Phú Yên Tai nạn DO Độ rộng vết dầu 500m, diện tích khoảng 25ha 35 Không rõ tên 23/12/07 Vùng biển cách mũ Ba Làng An, xã Bình Châu, huyện Bình Sơn, Quảng Ngãi Tai nạn hai tàu đâu va DO 170m3 36 Tàu Đức Trí BWEG 22 giờ ngày 02/03/08 12o9,7’N- 107o47,5’E, vùng biển La Gi, Bình Thuận Tai nạn DO 1700tấn 37 Kho xăng dầu 12 giờ ngày 16/10/08 TP.Đà Nẵng(kho xăng Liên Chiểu và kho H182) 1000m3 xăng Gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, tốn 800 triệu và thiệt hại về ngư nghiệp 122 triệu đồng 38 Tàu Gia Định (SG-4193) Và tàu Imex- trand 16 26/06/08 khu vực ấp Thiềng Liềng, Thạnh An, Cần Giờ, TP. HCM Tai nạn va chạm giưa hai tàu DO, Dầu thực vật 700 tấn (DO) và 1800tấn (thực vật) 39 Tàu Nhật Thuần 06/09 Vũng Tàu Tai nạn dầu cặn và chất thải lẫn dầu 1.795m3 Gây ô nhiễm nghiêm trọng 40 sà lan Huỳnh Nhi 01, số đăng ký BL- 0304 23/06/10 Bạc Liêu- Cà Mau Tai nạn DO 250 tấn dầu giữ trự trong sà lan Gây ô nhiễm nguồn nước nuôi trồng thủy sản ở địa phương 41 Biển Đông 50 27/04/10 Vũng Tàu Tai nạn DO 370 tần dầu Gây ô nhiễm nghiêm trọng 42 Tàu Racer Ex- press 2giờ 30’ ngày 16/11/12 Vùng biển cảng Dung Quất, Quảng Ngãi Rò rỉ FO 1000 lít (diện tích loang 300- 350m2) 43 Không rõ nguyên nhân 07/07/13 Vùng biển phường Hải Cảng, Quy Nhơn, Bình Định Sự cố 44 Không rõ nguyên nhân 02/03/15 Vùng biển bãi sau Vũng Tàu Dầu vón cụ trên bãi biển 153 TT Tên tàu Thời gian Địa điểm Nguyên nhân Loại dầu Lượng dầu tràn Thiệt hại Kinh tế Môi trường (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 45 Tàu Việt Phúc 05 05 giờ ngày 25/12/14. 09°27´478” N - 106°28´587” E mắc cạn 46 tàu VAN HARMONY Hồi 18.30 ngày 19/5/2015. 20050.00N - 106047’19 khu vực ngoài biên luồng Bạch Đằng, Hải Phòng Mắc cạn 47 tàu Trường Xuân 09-ALCI và tàu cá BĐ 11077 TS 17 giờ 01 phút, ngày 13/8/2015 10019’712 N - 107011’216 E (cách mũi Vũng Tàu khoảng 07 hải lý về phía Đông ). Tai nạn va đâm giữa hai tàu 48 tàu Tiến Thành 26 và tàu cá BV 97179 TS 23.50 ngày 28/6/2015 10007.200 N - 107002.900 E (cách mũi Vũng Tàu khoảng 12 hải lý về phía Nam – Tây Nam). Tai nạn va đâm giữa hai tàu 49 tàu Huế 18 và Sà Lan PT 2836 19giờ 10 ngày 26/07/15 khu vực thượng lưu phao số 7/8 luồng Phà Rừng, Hải Phòng Tai nạn va đâm giữa hai tàu 50 Tàu Hải Trường 36-ALCI 02giờ 30’ ngày 05/07/15 10029'396’’N ; 107049'707’’E vùng biển mũi Kê Gà, Bình Thuận Mắc cạn DO 15000 lít 51 Tàu Ads Gal- tesund và cầu cảng Baria Serece 07giờ 57’ ngày 12/02/15 tại cảng Baria Serece, hệ thống Cái Mép- Thị Vải, Vũng Tàu Tai nạn va đâm giữa tàu và cầu cảng 52 Tàu VTC SUN và tàu cá QNa- 9264-TS 08 giờ 15’03 ngày 14/06/15 16,7111° N – 108,3605° E trên vùng biển Đà Nẵng Tai nạn va đâm giữa hai tàu 53 Tàu Phương Đông 568 và tàu cá NT- 90735-TS 06 giờ 23’ ngày 15/08/15 11°19´200 N - 109°01´700 E trên vùng biển mũi Dinh, Ninh Thuận Tai nạn va đâm giữa hai tàu 54 Tàu Phương Đông 568 và tàu cá BV- 90305-TS 14 giờ 20’ ngày 30/08/15 10°38´00 N - 108°07´00 E trên vùng biển mũi Kê Gà, Bình Thuận Tai nạn va đâm giữa hai tàu 154 Phụ lục 2.1. Cấu trúc chương trình chính về tính toán lan truyền, phong hoá và biến đổi dầu xuôi theo thời gian: + Chương trình chính được viết như sau: !************************************************************* Program Oil_Euler Implicit none Include 'Oil.h' !=========================================================== 1000 write(*,*) 'Oil Spill Running .......' !....... Initialise: 1001 Call Initialise !.......Input Information Reading: 1002 Call Input_Read !....... Input of constants: 1003 Call Constants_Input !....... Inputs of oil' 1004 Call setup_oil !------ Setup time 1005 CALL SET_TIME CALL Julian !------ Update time 1006 CALL SET_TIME CALL Julian !....... Initialise Condition: 1007 ttime = 0. dem = 0 in_month = imonth !......Begining for Computed 13579 CALL SET_TIME CALL Julian !----- Input of filenames and constants: 155 !............ 'Environments_Compute 1008 Call Input_Data !............ Oil_Spill_Compute 1018 Call Oil_Compute !........ Output Oil Spill 1019 Call Outputs c----------------------------------------------------------------------------- 1020 isecond = isecond + dto ttime = ttime + dto if(INday.lt.Ndaye) goto 13579 C----------------------------------------------------------------------------- End !************************************************************* Phụ lục 2.2. Cấu trúc chương trình con về tính toán lan truyền, phong hoá và biến đổi dầu xuôi theo thời gian !**************************************************************** Subroutine Oil_Compute 1000 Include 'Oil.h' !------- Xử lý quá trình sai phân bậc 1 cho nồng độ và độ dày lớp dầu ------- 1001 Call Deflnite_Scheme(im,jm,Coil ,dx,dy,doilx ,doily ) 1002 Call Deflnite_Scheme(im,jm,Ho ,dx,dy,dhox ,dhoy ) !------- Tính toán quá trình bình lưu ---------------------------------------------------------- 1003 Call Advecsion !------- Tính toán quá trình khuếch tán ------------------------------------------------------- 1004 Call Disffusion !------- Tính toán quá trình xáo trộn thẳng đứng ------------------------------------------- 1005 Call Vertical_Velocity (nếu có) !------- Tính toán quá trình lan truyền cơ học ----------------------------------------------- 1006 Call Spreading !------- Xử lý quá trình sai phân bậc 2 cho nồng độ và độ dày lớp dầu ------- 156 1007 Call Deflnite_Scheme(im,jm,doilx,dx,dy,doilxx,doilxy) 1008 Call Deflnite_Scheme(im,jm,doily,dx,dy,doilyx,doilyy) 1009 Call Deflnite_Scheme(im,jm,dhox,dx,dy,dhoxx,dhoxy) 1010 Call Deflnite_Scheme(im,jm,dhoy,dx,dy,dhoyx,dhoyy) !------- Tính toán quá trình nguồn dầu (nếu có) -------------------------------------------- 1011 Call Oil_Source !------- Xác định lại mật độ dầu (nếu cần) ------------------------------------------------ 1012 Call Update_Density !------- Tính toán lan truyền dầu theo thời gian bằng sai phân trung tâm ------------- 1013 Call Deflnite_Scheme_Time !------- Xác định mật độ dầu ---------------------------------------------------------------- 1014 Call Update_Density !------- Xác định nhiệt độ của dầu ----------------------------------------------------------- 1015 Call Oil_Temperature !------- Xác định độ nhớt của dầu ------------------------------------------------------------ 1016 Call Oil_Viscosity !------- Xác định sức cắng bề mặt của dầu -------------------------------------------------- 1017 Call Oil_Surface_Tension !------- Xác định tỷ phần bay hơi của dầu --------------------------------------------------- 1018 Call Evaporation !------- Xác định tỷ phần nhũ tương của dầu ----------------------------------------------- 1019 Call Emulsification !------- Xác định tỷ phần của dầu do sóng -------------------------------------------------- 1020 Call Dispersion_wave !------- Xác định tỷ phần phân tán thẳng đứng của dầu ------------------------------------ --- 1021 Call Dispersion !------- Xác định tỷ lệ hoà tan của dầu ------------------------------------------------------ 1022 Call Dissolution !------- Xác định tỷ lệ bị phân tán do trầm tích của dầu (nếu có) ------------------------ 1023 Call Sedimention !------- Xác định tỷ phần tương tác bờ và bãi biển (nếu có) ------------------------- 157 1024 Call Shoreline !------- Xác định tỷ phần ô-xy hoá của lớp dầu --------------------------------------------- 1025 Call Oil_Oxy !------- Xác định tỷ phần phân huỷ sinh học của lớp dầu ---------------------------------- 1026 Call Biological !------- Xác định biết đổi tính chất dầu như mật độ, thể tích, độ nhớt, ứng suất bề mặt của dầu ---------------------------------------------------------------------------------- 1017 Call Oil_Properties !------- Xác định lại trạng thái mới cho qua stình tính toán tiếp theo ủa dầu ---------- 1018 Call Convert_Contants !-------------------- Kết thúc vòng tính ------------------------------------------------------- Return 1019 End ****************************************************************** Phụ lục 2.3. Cấu trúc file điều khiển đầu vào về tính toán lan truyền, phong hoá và biến đổi dầu xuôi theo thời gian Caculation Zone: 99. ! West 121. ! East 1. ! South 23. ! North Start time: 2007 ! years 02 ! months 01 ! days 00 ! hours 00 ! mints 0.0 ! sects End time: 2007 ! yeare 02 ! monthe 20 ! daye 00 ! houre 00 ! minte 0.0 ! secte Step time: 600 ! dto [second]: External (2-D) time step Outputs Time: 3 ! itime_hotstart [Integer]: Output write to hot_start time step (hour) 158 1 ! itime_grid [Integer]: Output write to fine_grid time step (hour) 3 ! itime_tecpl [Integer]: Output write to fine_grid time step for tecplot form (hour) 1 ! igrid Outputs File: ./Outputs/Test1_realfb Caculation kinds: 1 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes oil input file). ./Forward/Vetdau2007p.txt 1 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes wind input file). ./Forward/Wind_CFSR.inc 1 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes Pressure input file). ./Forward/Pressure_CFSR.inc 1 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes Temperature Air input file). ./Forward/TempAir_CFSR.inc 0 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes Long Wave Radiation input file). 0 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes Sorf Wave Radiation input file). 1 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes Rain input file). ./Forward/Rain.inc 1 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes Cloud input file). ./Forward/Cloud.inc 1 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes Relative Humidity input file). ./Forward/Rh2m.inc 0 ! Index to indicate whether run with tidal (0/1: no/yes tidal input file). 1 ! Index to indicate whether run with level waterl (0/1: no/yes level input file). ./Forward/Level_POM.inc 1 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes Current input file). ./Forward/Currents_POM.inc 1 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes Temperature Water input file). ./Forward/Temps_POM.inc 1 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes Salt input file). ./Forward/Salt_POM.inc 0 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes Wave input file). 0 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes River input file). 0 ! Index to indicate whether run to start from restart file (0/1: no/yes restart input file). Phụ lục 2.4. Cấu trúc file dầu tràn đầu vào về tính toán lan truyền, phong hoá và biến đổi dầu xuôi theo thời gian (“./Forward/Vetdau2007p.txt”) id Year mon day hh min sec longitude latitude Volume(m3) Time(hour) 229 2007 01 16 15 07 34.000 106.918785 8.132027 0.321688294E+00 0. 229 2007 01 16 15 07 34.000 106.915619 8.134459 0.321688294E+00 0. 229 2007 01 16 15 07 34.000 106.915619 8.135269 0.321688294E+00 0. 4 2007 01 19 02 32 47.000 109.896767 13.923503 0.172506022E+01 0. 4 2007 01 19 02 32 47.000 109.892715 13.926204 0.172506022E+01 0. 4 2007 01 19 02 32 47.000 109.891022 13.926879 0.172506022E+01 0. 4 2007 01 19 02 32 47.000 109.895416 13.858673 0.172506022E+01 0. 3 2007 01 19 02 32 47.000 109.853668 13.690890 0.474384129E+00 0. 3 2007 01 19 02 32 47.000 109.859909 13.704406 0.474384129E+00 0. 3 2007 01 19 02 32 47.000 109.862686 13.708912 0.474384129E+00 0. 159 Phụ lục 2.5. Cấu trúc chương trình chính về tính toán lan truyền, phong hoá và biến đổi dầu ngược theo thời gian: + Chương trình chính được viết như sau: !************************************************************* Program OilBack_Euler Implicit none Include 'Oil.h' !=========================================================== !...... Back Computed 2000 write(*,*) 'Oil Spill Back Running .......' !....... Initialise: 2001 Call Initialise !.......Input Information Reading: 2002 Call InputBack_Read !....... Input of constants: 2003 Call Constants_Input !........ Setup oil back : 2004 Call setup_oil_Back !........ Setup time back : 2005 CALL SET_TIME CALL Julian !------ Update time 2006 CALL SET_TIME CALL Julian !....... Initialise Condition: 2007 ttime = 0. dem = 0 in_month = imonth !......Begining for Computed 97531 CALL SET_TIME CALL Julian 160 !............ 'Environments_Compute 2008 Call Input_Data !............ Oil_Spill_Back_Compute 2018 Call Oil_BackCompute 2........ Output Oil Spill Back 2019 Call Outputs_Back c----------------------------------------------------------------------------- 2020 isecond = isecond + dto ttime = ttime + dto if(INday.gt.Ndays) goto 97531 C----------------------------------------------------------------------------- End !************************************************************* Phụ lục 2.6. Cấu trúc chương trình con về tính toán lan truyền, phong hoá và biến đổi dầu ngược theo thời gian !**************************************************************** Subroutine Oil_BackCompute 2000 Include 'Oil.h' !------- Xử lý quá trình sai phân bậc 1 cho nồng độ và độ dày lớp dầu ------- 2001 Call Deflnite_Scheme(im,jm,Coil ,dx,dy,doilx ,doily ) 2002 Call Deflnite_Scheme(im,jm,Ho ,dx,dy,dhox ,dhoy ) !------- Tính toán quá trình bình lưu ---------------------------------------------------------- 2003 Call Advecsion !------- Tính toán quá trình khuếch tán ------------------------------------------------------- 2004 Call Disffusion !------- Tính toán quá trình xáo trộn thẳng đứng ------------------------------------------- 2005 Call Vertical_Velocity (nếu có) !------- Tính toán quá trình lan truyền cơ học ----------------------------------------------- 2006 Call Spreading !------- Xử lý quá trình sai phân bậc 2 cho nồng độ và độ dày lớp dầu ------- 161 2007 Call Deflnite_Scheme(im,jm,doilx,dx,dy,doilxx,doilxy) 2008 Call Deflnite_Scheme(im,jm,doily,dx,dy,doilyx,doilyy) 2009 Call Deflnite_Scheme(im,jm,dhox,dx,dy,dhoxx,dhoxy) 2010 Call Deflnite_Scheme(im,jm,dhoy,dx,dy,dhoyx,dhoyy) !------- Tính toán quá trình nguồn dầu (nếu có) -------------------------------------------- 2011 Call Oil_Source !------- Xác định lại mật độ dầu (nếu cần) ------------------------------------------------ 2012 Call Update_Density !------- Tính toán lan truyền dầu theo thời gian bằng sai phân trung tâm ------------- 2013 Call Deflnite_Scheme_Time !------- Xác định mật độ dầu ---------------------------------------------------------------- 2014 Call Update_Density !------- Xác định nhiệt độ của dầu ----------------------------------------------------------- 2015 Call Oil_Temperature !------- Xác định độ nhớt của dầu ------------------------------------------------------------ 2016 Call Oil_Viscosity !------- Xác định sức cắng bề mặt của dầu -------------------------------------------------- 2017 Call Oil_Surface_Tension !------- Xác định tỷ lệ bay hơi của dầu ------------------------------------------------------ 2018 Call Evaporation !------- Xác định tỷ lệ nhũ tương của dầu --------------------------------------------------- 2019 Call Emulsification !------- Xác định tỷ lệ phân tán của dầu do sóng ------------------------------------------- 2020 Call Dispersion_wave !------- Xác định tỷ lệ phân tán thẳng đứng của dầu --------------------------------------- 2021 Call Dispersion !------- Xác định tỷ lệ hoà tan của dầu ------------------------------------------------------ 1022 Call Dissolution !------- Xác định tỷ lệ bị phân tán do trầm tích của dầu (nếu có) ------------------------ 2023 Call Sedimention !------- Xác định tỷ lệ bị phân tán do bời bãi của dầu (nếu có) ------------------------- 2024 Call Shoreline 162 !------- Xác định tỷ lệ bị ô-xy hoá của dầu -------------------------------------------------- 2025 Call Oil_Oxy !------- Xác định tỷ lệ bị phân huỷ sinh học của dầu ------------------------------------- 2026 Call Biological !------- Xác định biết đổi tinh chất dầu như mật độ, thể tích, độ nhớt, ứng suất bề mặt của dầu ---------------------------------------------------------------------------------- 2017 Call OilBack_Properties !------- Xác định lại trạng thái mới cho qua stình tính toán tiếp theo ủa dầu ---------- 2018 Call Convert_Contants !-------------------- Kết thúc vòng tính ------------------------------------------------------- Return 2019 End ****************************************************************** Phụ lục 2.7. Cấu trúc file điều khiển đầu vào về tính toán lan truyền, phong hoá và biến đổi dầu ngược theo thời gian Caculation Zone: 99.0 ! West 121.0 ! East 1.5 ! South 23.5 ! North Start time: 2007 ! years 02 ! months 10 ! days 00 ! hours 00 ! mints 0.0 ! sects End time: 2007 ! yeare 03 ! monthe 15 ! daye 00 ! houre 00 ! minte 0.0 ! secte Oil Time 2007 ! year0 03 ! month0 15 ! day0 00 ! hour0 163 00 ! minute0 0. ! second0 Step time: 600 ! dto [second]: External (2-D) time step Outputs Time: 3 ! itime_hotstart [Integer]: Output write to hot_start time step (hour) 1 ! itime_grid [Integer]: Output write to fine_grid time step (hour) 3 ! itime_tecpl [Integer]: Output write to fine_grid time step for tecplot form (hour) 1 ! igrid Outputs File: ./Outputs/Real02b Caculation kinds: 1 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes oil input file). ./Backward/Vetdau2007p.txt 1 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes wind input file). ./Backward/Wind_CFSR.inc 1 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes Pressure input file). ./Backward/Pressure_CFSR.inc 1 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes Temperature Air input file). ./Backward/TempAir_CFSR.inc 0 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes Long Wave Radiation input file). 0 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes Sorf Wave Radiation input file). 1 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes Rain input file). ./Backward/Rain.inc 1 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes Cloud input file). ./Backward/Cloud.inc 1 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes Relative Humidity input file). ./Backward/Rh2m.inc 0 ! Index to indicate whether run with tidal (0/1: no/yes tidal input file). 1 ! Index to indicate whether run with level waterl (0/1: no/yes level input file). ./Backward/Level_CFSR.inc 1 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes Current input file). ./Backward/Currents_CFSR.inc 1 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes Temperature Water input file). ./Backward/Temps_CFSR.inc 1 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes Salt input file). ./Forward/Salt_CFSR.inc 0 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes Wave input file). 0 ! Index to indicate whether run with wind (0/1: no/yes River input file). 0 ! Index to indicate whether run to start from restart file (0/1: no/yes restart input file). Phụ lục 2.8. Cấu trúc file dầu tràn đầu vào về tính toán lan truyền, phong hoá và biến đổi dầu xuôi theo thời gian (“./Backward/Vetdau2007p.txt”) id Year mon day hh min sec longitude latitude Volume(m3) 229 2007 01 16 15 07 34.000 106.918785 8.132027 0.321688294E+00 229 2007 01 16 15 07 34.000 106.915619 8.134459 0.321688294E+00 4 2007 01 19 02 32 47.000 109.896767 13.923503 0.172506022E+01 4 2007 01 19 02 32 47.000 109.892715 13.926204 0.172506022E+01 3 2007 01 19 02 32 47.000 109.853668 13.690890 0.474384129E+00 3 2007 01 19 02 32 47.000 109.862686 13.708912 0.474384129E+00 164 Phụ lục 2.9. Cấu trúc file địa hình phục vụ tính toán (“Depth.inc”) Depth Information: ../../../TOPOs/ EVS_64 .grd longmin longmax latmin latmax nlong nlat 90.0 140.0 -10.0 40.0 3201 3201 1 ! id_style 6 ! id_title Phụ lục 2.9a. Cấu trúc định dạng file địa hình phục vụ tính toán (“EVS_64.grd”) Phụ lục 2.10. Cấu trúc file gió đầu vào phục vụ tính toán (“Wind_CFSR.inc”) ../../../DATA/meteorological/CFSR/Wind/CFSRWind 00 2007 01 01 00 00 00 ! to start time of wind data: year month day hour minute second 2009 01 01 00 00 00 ! to end time of wind data: year month day hour minute second 6 hour ! to step time of wind field data longmin longmax latmin latmax nlong nlat 95.0 145.0 -15.0 35.0 101 101 5 165 Phụ lục 2.10a. Cấu trúc định dạng file gió đầu vào phục vụ tính toán tại một thời điềm (“CFSRWind20070215000000”) Phụ lục 2.11. Cấu trúc file nhiệt độ không khí đầu vào phục vụ tính toán (“Temp_CFSR.inc”) ../../../DATA/meteorological/CFSR/Tema/CFSRTema 00 2007 01 01 00 00 00 ! to start time of Temp data: year month day hour minute second 2009 01 01 00 00 00 ! to end time of Temp data: year month day hour minute second 6 hour ! to step time of temp field data longmin longmax latmin latmax nlong nlat 95.0 145.0 -15.0 35.0 101 101 5 Phụ lục 2.11a. Cấu trúc định dạng file nhiệt độ không khí đầu vào phục vụ tính toán tại một thời điềm (“CFSRTema20070215000000”) 166 Phụ lục 2.12. Cấu trúc file dòng chảy đầu vào phục vụ tính toán (“Curent_POM.inc”) ../../../Models/POM/POM_EVS/Outputs/FLOW3Ds 00.txt 2007 01 01 00 00 00 ! to start time of current data: year month day hour minute second 2009 01 01 00 00 00 ! to end time of current data: year month day hour minute second 1 hour ! to step time of current field data longmin longmax latmin latmax nlong nlat id(1,2,3,4: colum; 5,6,7,8:table) 98.750 125.000 -3.000 27.000 316 361 5 Phụ lục 2.12a. Cấu trúc định dạng file dòng chảy đầu vào phục vụ tính toán tại một thời điềm (“FLOW3Ds20070215000000.txt”) Phụ lục 2.13. Cấu trúc file nhiệt đô nước đầu vào phục vụ tính toán (“Temp_POM.inc”) ../../../Models/POM/POM_EVS/Outputs/TEMP3Ds 00.txt 2007 01 01 00 00 00 ! to start time of Temp data: year month day hour minute second 2009 01 01 00 00 00 ! to end time of Temp data: year month day hour minute second 1 hour ! to step time of Tem field data longmin longmax latmin latmax nlong nlat id(1,2,3,4: colum; 5,6,7,8:table) 98.750 125.000 -3.000 27.000 316 361 5 167 Phụ lục 2.13a. Cấu trúc định dạng file nhiệt độ bề mặt nước đầu vào phục vụ tính toán tại một thời điềm (“TEMAs20070215000000.txt”) Phụ lục 2.14. Cấu trúc một dạng file đầu ra dạng điểm (“Oil_real_Pmax_f.txt”) Phụ lục 2.15. Cấu trúc một dạng file đầu ra dạng trường theo thời điểm (“Test_Real07f_aa1f_20080708120000.txt”) 168 Phụ lục 2.16. Cấu trúc một dạng file đầu ra dạng trường cực đại theo thời điểm (“Test_Real07f_aa1max_f_20080708120000.txt”) Phụ lục 2.17. Cấu trúc một dạng file đầu ra dạng trường theo thời điểm khác (“Test_Real07f_aa1f_20080708120000.plt”)