Quá trình lập kế hoạch ứng cứu sự cố tràn dầu đều được bắt đầu bằng việc dự báo và đánh giá các nguy cơ có thể dẫn đến sự cố tràn dầu cũng như
xác định các khu vực nhạy cảm có thê bị tác động cần ưu tiên báo vệ. Thông
thườna, quy mô và phạm vi sự cố cũng như nguồn gốc dầu tràn có liên quan chặt chẽ đến một khu vực địa lý nhất định.
Dự báo nguy cơ tràn dầu và mức độ tác động có thể là một quì trình đơn giản hoặc phức tạp tùy thuộc vào quy mô và sự phức tạp của hệ thống giao thông đường thủy, hoạt động của tàu chở dầu và hoạt động của các giàn khoan dầu khí, điều kiện khí tượng thủy văn, dòng chảy, hình thái đường b ờ ...
Một số vấn đề cần xem xét trong quá trình dự báo sự cố dầu tràn cần phải dựa vào việc phân tích các yếu tố sau:
+ Yếu tố lịch sử: các dạng sự cố tràn dầu xảy ra trong quá khứ. So sánh các số liệu về phạm vi và tần suất tràn dầu từ các ứng cứu tương tự ở nơi khác
+ Các nguồn gây dầu tràn: tàu chở dầu, các hoạt động bơm xuất dầu, tàng trữ, đường ống dẫn dầu, giàn khoan ngoài khơi, các kho chứa dầu ...
+ Các loại dầu: các đặc tính, khả năng phong hóa của dầu. + Điều kiện khí tượng thủy văn: nhiệt độ, gió, sóng, dòng chảy + Phạm vi ảnh hưởng và độ nhạy cảm của bờ biển
3.2. Phương p h áp nghiên cứu dự báo sự cố tràn dầu trên biển và v e n biển 3.2.1. L ập bản đồ cảnh báo sự cố tràn dầu
3.2.1.1. Khái niêm
Bản đồ cảnh báo sự cố tràn dầu là hình ảnh thu nhỏ của các vùng, điểm có thể xảy ra sự cố gồm vị trí các kho bãi chứa dầu, cầu cảng và quy mô tràn dầu có thế xảy ra cũng như chuyển các dự báo này lên mặt phẳng theo quy tắc toán học, hình học nhất định, trên đó thể hiện nội dung bản đồ bằng các ký hiệu quy ước.
— ..........— ....■■■■..
C.ục Kiêm soát ô nhiêm
Xúy dựng phương pháp luận phương pháp nghiên cứu và quy trình dự báo, điêu tra, đảnh iịiá sự cố tràn dâu Irẽn biên vù ven biên Việt Nam
Bản đô này cũng được thành lập trên cùng nên bản đô như các bản đô chuyên môn về hiện trạng sự cố môi trường biển, c ấ u thành lên bản đồ vì thế cũng gồm hai phần. Phần chung là các thể hiện về mặt địa hình, địa vật (bản đồ nền); chuyên môn cúa bản đồ là các ký hiệu, đường, vùng, điếm và chữ được dùng để thể hiện các điểm, vùng, tuyến vận tải biển có nguy cơ tràn dầu, vùng khai thác khoáng sản, khai thác hải sản lớn.v.v... Có nhiều cách đế thế hiện vị trí có nguy cơ tràn dầu, như mức độ nguy hiểm, phạm vi ảnh hưởng nếu xảy ra các vụ tràn dầu.
Bản đồ cảnh báo sự cố môi trường toàn quốc và các vùng được lập trên nền địa hình tỷ lệ 1:1.000.000; 1:100.000 nằm trong dãy bản đồ địa hình cơ bản Nhà nước, được thành lập theo nhũng quy định trong các tiêu chuân kỹ thuật do các cơ quan chuyên ngành đo đạc bản đồ soạn thảo và được Nhà nước duyệt ban hành. Bản đồ cảnh báo sự cố môi trường được sử dụng vào các mục đích sau:
- Thể hiện vị trí các khu vực có mức độ cảnh báo cao có thể gây sự cố môi trường biển và vùng cửa sông Việt Nam;
- Lượng dầu tràn có thể;
- Đường vận chuyển dầu trong vùng biển Việt Nam;
- Thế hiện cảnh quan, địa hình, thủy văn, hải văn, thố nhưỡng và các khu vực có thể chịu ảnh hưởng bởi nguy cơ sự cố môi trường;
Bản đồ cảnh báo sự cố môi trường phải thể hiện được chính xác (về vị trí các điếm, vùng có nguy cơ theo mức độ cảnh báo sự cố môi trường) và đảm bảo tổng hợp được đầy đủ nhất các yếu tố nguy cơ xảy ra sự cố môi trường. Bản đồ phải được chỉnh lý đảm bảo tính hiện thực khách quan, đáp ứng đồng bộ và có hiệu quả các yêu cầu cấp bách của công tác cảnh báo sự cố môi trường biển của Việt Nam.
3.2.1.2. Nội dung của bản đồ cảnh báo sự cố tràn dầu
Cũng giống với bản đồ hiện trạng tràn dầu, nội dung của bản đồ cảnh báo sự cố môi trường gồm 4 yếu tố:
- Yếu tố toán học - Yếu tố tự nhiên - Y e u tố x ã h ộ i
Cục Kiêm soát ô nhiêm
Xây dựng phương pháp luận, phương pháp nghiên cứu và quy trình dự báo, điểu tra, đánh giá sự có tràn dâu trên biên và ven biên Việt Nam
mi:«ĩii'iaiigBãiaĩa iM rT g rn ĩĩT ~ ĩĩriĩiTpT r ' iT T ỹ ~ ĩrr~ n ¡¡■ nrB irriiTĩW ĩírìrim gim ĩĩW nM inM aiigB ia 'B m - Các yêu tô phụ.
/. Yếu tố toán học. Điểm tọa độ các kho cảng chứa dầu gần biển, ven bờ và các yếu to liên quan.
2. Yếu tố tự nhiên: Vùng biến, sông suối, đ ả o ...
3. Yếu tố xã hội: Các cảng biến, điểm dân cư, khu đô thị lớn, các khu kinh tê biên...
4. Các yếu tổ khác: Ranh giới, ghi chú địa danh, bến cảng, bến tà u ,...
3.2.1.3. Phương pháp xây dựng bản đồ cảnh báo sự cố tràn dầu
Bản đồ cảnh báo sự cố môi trường được xây dựng theo các bước sau: - Phương pháp đo vẽ trực tiếp
- Phương pháp sử dụng bản đồ địa chính tỷ lệ tương ứng - Phương pháp sử dụng bản đồ đo đạc theo chỉ thị 299/ TTg - Phương pháp chỉnh lý các tài liệu cũ
- Phương pháp sử dụng ảnh máy bay
- Phương pháp sử dụng bản đồ địa hình tỷ lệ 1:1.000.000 phóng ra 1:500.000; 1:100.000; 1:50.000.
Tổng quan các bước thành lập bao gồm: - Lựa chọn nền địa hình chuẩn.
- Thu thập và đo đạc thông tin: thu thập các tài liệu liên quan gồm:
s Vị trí các kho cảng, đường ống dẫn dầu, đường vận chuyên dầu;
s Lưu lượng chứa của các kho bãi, tuyến chuyên chở, ...
s Các vùng cảnh báo cao;
s Các ảnh viễn thám, ảnh hàng không;
s Các thông tin liên quan khác như: khu sinh thái biển, kinh tế biến vi ảnh hưởng, hướng gió, dòng hải lưu.
- Đo vẽ đi thực địa: là phương pháp đo theo điếm, vùng cảnh báo có sử dụng ảnh chụp, thiết bị định vị phối hợp đo vẽ nội nghiệp với đo vẽ ngoại
nghiệp.
Cục Kiêm soát ô nhiêm
X â y dựng phương pháp luận, phương pháp nghiên cứu vù quy trình dự háo, diêu tra, đành ịỊiá sự cố trùn dầu trên biên và ven biên Việt Nam
tràn dầu” thể hiện bằng cách phân chia thành các vùng cảnh báo theo 3 cấp gồm cấp 1, cấp 2 và cấp 3. Trong đó, cấp I là cấp cảnh báo mức cao nhất và cấp 3 là cấp thấp nhất. Trên bản đồ, các vùng cấp 1 là các vùng có mầu đỏ, cấp 2 là vùng có mầu vàng và cấp 3 là vùng mầu xanh. Độ đậm nhạt của mỗi mầu thể hiện mức độ cảnh báo thuộc cấp đó, vùng mầu càng đậm thì mức độ cảnh báo càng cao và ngược lại là mầu càng nhạt thì mức độ cảnh báo thấp hơn.
Trên bản đồ còn thể hiện các điểm cầu cảng và kho bãi chứa dầu, tuyến ống dẫn dầu và một số tuyến hàng hải vận chuyển dầu. Các điểm cầu cảng ký hiệu bằng chiếc tầu mầu xanh có mũi tên chỉ ra tên cảng. Tuyến đường ống dẫn dầu được thể hiện bằng đường nét đôi mầu đỏ, các tuyến hàng hải chở dầu được thể hiện bàng các đường mầu xanh đậm
3.2.2. Xây dựng mô hình dự báo lan truyền ô nhiễm dầu
Có rất nhiều mô hình số trị tính toán dự báo quá trình vận chuyển và biển đổi dầu đang được sử dụng hiện nay, từ các mô hình quỹ đạo đơn giản tới các mô hình 2, 3 chiều tính toán chi tiết quá trình lan truyền và biến đổi dầu, có tính đến các giải pháp ứng phó và đánh giá ảnh hưởng của dầu ô nhiễm tới môi trường sinh thái. Để có thể xây dựng được các mô hình này, cần phải có kiến thức chi tiết về các quá trình vận chuyển, biến đổi của dầu, tác động của dầu ô nhiễm tới môi trường sinh thái cũng như hiệu quả của các giải pháp ứng phó sự cố ô nhiễm dầu.
Sau khi xảy ra sự cố tràn dầu trên biển và trải qua quá trình loang dầu cơ học ban đầu, dầu sẽ bị vận chuyển trên biển bởi ảnh hưởng tổng hợp của gió, sóng và dòng chảy. Các kết quả nghiên cứu từ trước đến nay cho thấy quá trình vận chuyển và biến đổi của dầu thoát ra ngoài môi trường biển chịu ảnh hưởng bởi các quá trình vật lý, hoá học, sinh học và phụ thuộc vào các điều kiện môi trường, khí tượng và hải văn. Các quá trình này bao gồm: quá trình loang dầu cơ học ngay sau khi dầu thoát ra khỏi nguồn; quá trình vận chuyển của dầu do tác động của gió, sóng và dòng chảy; quá trình phân tán tự nhiên, quá trình phong hoá (kể cả các quá trình nhũ tương hoá, bổc hơi, hoà tan, ô xy hoá, phân huỷ sinh học, phân huỷ do ánh sáng mặt trời), tạo hạt, chìm lắng và đọng lại tại đáy; quá trình tương tác dầu với bãi cát và bờ.
Vì vậy, để dự báo quá trình lan truyền và biến đổi của dầu ô nhiễm, cần phải có các mô hình mô phỏng các quá trình động lực học biến với độ chính xác cao.
Cục Kiêm soát ô nhiêm
X ây dựng phương pháp luận, phương pháp nghiên cứu vù quv trình dự báo, điêu tra, đánh giá sự cỏ trùn dâu trên biên và ven biên Việt Nam
3.2.2.1. Mô hình mô phỏng quá trình loang dầu CO’ học
Sự loang dầu cơ học là một trong các quá trình quan trọng trong di chuyển ban đầu của dầu loang, khi dầu vừa thoát ra khỏi nguồn. Mô hình về quá trình loang dầu cơ học cho phép dự báo độ dày của lớp dầu loang và diện tích khu vực dầu loang là rất cần thiết. Nó cung cấp các biến quan trọng nhất cho các mô hình tính toán lan truyền và phong hoá dầu. Diện tích khu vực dầu loang (hay độ dày lớp dầu loang) được dùng để tính lượng dầu bốc hơi, từ đó tinh toán sự thay đổi thành phần và tính chất của dầu theo thời gian. Nhiều mô hình sử dụng độ dày lớp dầu loang đế tính toán tốc độ phân tán tự nhiên của dầu, từ đó xác định thời gian tồn tại của dầu trên mặt biển. Đồng thời, độ dày cua lớp dầu loang cũng cần thiết đế đánh giá hiệu suất của các giải pháp ứng phó sự cổ tràn dầu và đánh giá tác động môi trường.
3.2.2.2. Mô hình mô phồng quá trình vận chuyến dầu do gió, sóng và dòng chảy
Dầu chuyển động theo phương ngang trong biển dưới tác dụng đồng thời của gió, sóng và dòng chảy. Vì dầu là một chất lỏng chỉ nhẹ hơn nước một chút, dầu cũng bị chìm lắng vào trong nước và được vận chuyển ngầm trong cột nước dưới dạng những giọt dầu có kích thước khác nhau. Tốc độ thay đồi theo không gian của dòng chảy theo cả hai hướng đứng và ngang là những yếu tổ quan trọng trong quá trình vận chuyển dầu.
3.2.2.3. Mô hình mô phỏng quá trình bốc hơi dầu
Đánh giá lượng dầu mất mát do bốc hơi là rất quan trọng để tính toán thời gian tồn tại của dầu và những thay đổi trong các tính chất của dầu theo thời gian. Theo phương pháp thành phần, phần dầu bay hơi được tính như hàm của thời gian và nhiệt độ. Trong các mô hình theo phương pháp này, dầu được chia thành các thành phần với nhiệt độ sôi nằm trong các khoảng khác nhau. Phần thể tích của mỗi thành phần được tính và chuyển thành phần trọng lượng phân tử. Áp suất hơi của mỗi thành phần được tính từ giá trị điểm sôi và các công thức thực nghiệm. Với điều kiện áp suất riêng của các thành phần là không đáng kể trong không khí, tổc độ bốc hơi của mỗi thành phần được giả thiết tỷ lệ với áp suất riêng của mỗi thành phần. Lượng bốc hơi thực tế được giả thiết là phụ thuộc vào hệ số trao đổi chất và là hàm của nhiệt độ và tốc độ gió.
3.2.2.4. Mô hình mô phỏng quá trình phân tán tự nhiên
Cục Kiêm soát ô nhiễm
Xây dựng phương pháp luận, phương pháp nghiên cứu và quy trình dự báo, điểu (ra, đánh giá sự cô tràn dâu trên biên và ven biên Việt Nam
...g g ^m S m S S S S S S S m S — S iS S S S S S m S S S S m m iS m S S S S m ...■.. ĩ...
Tính toán quá trình phân tán tự nhiên là cân thiêt đê đánh giá thời gian tồn tại của dầu. Tốc độ phân tán tự nhiên của dầu phụ thuộc vào các thông số môi trường (trạng thái mặt biển), nhưng cũng phụ thuộc vào các thông số dầu như độ dày lớp dầu và tính chất dầu (mật độ, sức căng mặt ngoài, độ nhớt) (Li, 1996). Quá trình nhũ tương hoá đóng góp quan trọng vào sự tồn tại của dầu, chủ yếu do tăng mạnh độ nhớt của dầu và độ dày lớp dầu có chứa nước (làm chậm quá trình loang dầu, tăng thế tích, làm giảm quá trình phân tán tự nhiên).
Quá trình va chạm liên kết hay vờ ra của các giọt dầu có thế là không quan trọng ở ngoài khơi đại dương, nhưng ảnh hưởng của nó rất quan trọng trong vùng gần bờ khi tốc độ pha loãng và lôi cuốn dầu giảm một cách đáng kê. Do quá trình này, các giọt dầu nhỏ có thể liên kết với nhau để tạo ra các giọt dầu lớn và nổi lên mặt biến. Do vậy, một số mô hình số trị đã tính tới quá trình này như mô hình của Sterling và nnk (2003).
3.2.2.5. Mô hình mô phỏng quá trình nhũ tương hóa
Các nghiên cứu thí nghiệm về quá trình nhũ tương của các loại dầu thô khác nhau đã cho thấy rằng cả tốc độ lấy nước và độ ngậm nước cực đại thay đổi đáng kể từ loại dầu này sang loại dầu khác và bị ảnh hưởng bởi cả trạng thái phong hoá của dầu (Daling và Brandvik, 1988). Nói chung, độ ngậm nước cực đại hầu như giảm theo độ nhớt của dầu. Sự khác nhau trong tốc độ lấy nước có thể là do thành phần hoá học của dầu (nhựa, nến, hắc in V.V.), nhưng người ta vẫn chưa tìm ra được các biểu thức đáng tin cậy để tính toán quá trình này. Do có sự khác biệt đáng kể trong quá trình nhũ tương hoá của các loại dầu khác nhau, Daling và nnk (1990) đề nghị rằng các thông số nhũ tương cần được xác định trên cơ sở các số liệu thí nghiệm cho các loại dầu cho trước. Các mô hình nhũ tương hoá trong quá khứ dựa trên các phương trình tốc độ nhũ tương hoá bậc nhất, được phát triển trước khi có rất nhiều kết quả thực nghiệm về bản chất vật lý của quá trình; và các số liệu thực nghiệm cần được sử dụng làm cơ sở để phát triển các mô hình nhũ tương hoá mới; và các mô hình đó cần tính đến tính ốn định của quá trình nhũ tương hoá của các loại dầu khác nhau (ổn định, chuẩn ổn định và không ổn định). Tính ổn định là thước đo độ ngậm nước của nhũ tương khi giữ ở các điều kiện tĩnh. Các nhũ tương ốn định tương đổi sẽ mất một phần nước khi giữ ở trạng thái tĩnh trong 24 giờ. Trong khi độ nhớt hiệu dụng của nhũ tương on định có the lớn hơn độ nhớt của dâu nguyên chất 2 hay 3 bậc, độ nhớt của nhũ tương không on định không lớn
Cục Kiêm soát ô nhiêm
Xây dựng phương pháp luận, phương pháp nghiên cứu và quy trình dự báo, điểu tra, đánh giá sự cô trùn dâu trên biên và ven biên Việt Num
...— — ... ...— — ' 1 ... — ...— — — '1 ....— ....■ ■ '■' " IM ... — ì ... ■ ... i Ị ...— 111 ... — ... . il
hơn độ nhớt của dâu nguyên chât 1 bậc. Do vậy, cân tính đên ảnh hưởng của quá trình nhũ tương hoá lên độ nhớt của nhũ tương.
3.2.2.Ổ. Mô hình mô phỏng quá trình chìm dầu