مدل عددی سه بعدی پیش بینی حرکت لکه نفت ناشی از ریزش اتفاقی در ناحیه بین جزیره خارک و بندر بوشهر - سواحل شمالی خلیج فارس در تابستان

محورهای موضوعی : مدیریت محیط زیست

شهلا حبیبی واحد زنجانی ¹ , علی اکبر بیدختی ²

1 - استادیار گروه پژوهشی مکانیک و فلزشناسی، پژوهشکده برق، مکانیک و ساختمان، پژوهشگاه استاندارد*(مسئول مکاتبات)
2 - استاد موسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران.

تاریخ دریافت : 1392/10/07 تاریخ پذیرش : 1393/09/12 تاریخ انتشار : 1393/10/01

کلید واژه: مدل عددی, حرکت نفت, اختلاف محدود صریح, جزیره خارک و بندر بوشهر,

چکیده مقاله :

چکیده زمینه و هدف: این مقاله، مدل عددی سه بعدی بر اساس حل معادلات حاکم ناویر استوکس و پیوستگی جهت پیش‌بینی حرکت لکه نفتی ناشی از حادثه ریزش اتفاقی در ناحیه بین جزیره خارک و بندر بوشهر واقع در سواحل شمالی خلیج فارس را معرفی می کند. روش بررسی: در این مدل با کمک معادله غلظت، مدل سه بعدی حرکت ذرات نفت در ستون آب به دست می آید. در فرمول بندی مدل از تقریب بوسینسک به صورت معادلات لیپس استفاده شده است. برای حل معادله فرا رفت در مدل، الگوریتم بالا سوی وزن دار ترابرد مثبت معین چند بعدی(MPDATA)3 به کار رفته است. اساس این الگوریتم، طرحواره ساده پاد جریانسو است که در آن از مفهوم سرعت پاد پخش برای تعدیل اثر پخش موجود در طرحواره استفاده می‌شود. در مدل، سرعت باد و ضرایب پخش عمودی و افقی، چگالی جریان آب - نفت متغیر در نظر گرفته شده است. یافته ها: مدل عددی با شبکه به ابعاد 180555 کیلومتر مربع، 11346 نقطه، 3000 ==متر اجرا شده و شکل های توزیع غلظت و جهت ذرات نفت خام در تابستان طی 7/1 ، 7 و 14 ساعت پس از حادثه ریزش اتفاقی در ترازهای 5 ،10 و 15 متر از سطح آب به دست آمده است. نتیجه گیری: مدل نشان می‌دهد جهت حرکت ذرات در تابستان به طرف بندر بوشهر می‌باشد که با تجربیات و مطالعات در توافق می‌باشد.این تحقیق می تواند در پیش بینی و جهت حرکت آلودگی نفت به منظور جمع آوری آلودگی ناشی از ریزش اتفاقی در دریا، جهت جلوگیری از خطر حرکت آن به طرف ساحل، مفید واقع شود.

چکیده انگلیسی:

AbstractIntroduction: This paper presents a three- dimensional numerical model based on 3- D Navier –Stokes and continuity equations. The model is used to simulate the prediction of the movement of oilslicks from spill accident in region between Khark Island and Busher Port in the north coastal ofPersian Gulf.Material and Method: A three – dimensional model is developed based on the mass transportequation to predict the movement of oil particles in the water column. The model uses Boussinesqapproximation as Lipps. For the advection term in the model an upwind weighted, multidimensionalpositive definite advection transport algorithm (MPDATA) is used. Base on this algorithm an explicitfinite difference scheme that uses an anti-diffusive velocity sense for equilibrium diffusion effect isused. Densities of the oil and water, wind speed and horizontal and vertical diffusion coefficients arevariable in the model.Results: The computational domain covers an area of 555180 km2 with 11346 grids andx  y  3000 m in spill point, 21 km offshore. The model predicts concentration distribution ofoil particles and current speeds and directions for 1.7, 7 and 14 hours in summer after spill accident in5, 10 and 15 meters levels. Numerical results show that particles spreading are towards Busher Port insummer. There is good agreement with valid theories and experiment of data runs.Discussion: This research can be helpful to predict the movement of oil pollution at sea to collectpollution from spill accident to avoid the risk of moving it to the beach.

منابع و مأخذ:

1. Cekirge H.M., Al-Rabeh A.H., Gunay N., Determining the wind-driven surface currents for prediction of movements of  oil slicks in the Persian Gulf Original Research Article Computers & Mathematics with Applications, Vol. 17, Issue 11, pp. 1449-1453, 1989.


2. Daniel , P., Poitevin J., A Numerical Study of Movements of an Oil Slick on the Sea Surface  in  the Persian  Gulf  From 25 January 1991 to  1 February 1991" ,  First thematic Conference on Remote  Sensing for Marine and Coastal Environments, pp.249-260,1992.

1. Price, A.R.G. and Robinson, J.H, Marine Pollution Bulletin, Pergamon Press 1 .td, pp.3-7, 97-98, 1993.

4. Di Martino B., Peybernes M., Simulation of an oil slick movement using a shallow water model Original Research Article Mathematics and Computers in Simulation, Vol. 76, Issues 1–3, 12 October, Pp. 155-160,2007


5. بدری س.، حسن زاده ا.، حکیم زاده هو.، شبیه سازی عددی حرکت لکه نفت در خلیج فارس تحت تاثیر عوامل جزر و مدی درنزدیکی جزیره خارک و بندرعسلویه، کنفرانس فیزیک ایران، 1391. http://badri.iut.ac.ir/fa/kahesh-fa


6. م. صالحی پورباورصاد،  ن. حاجی زاده ذاکر، مو.  اردستانی، مدل­سازی لکه نفتی و مقایسه مسیر حرکت تحت تأثیر بادهای مختلف در خلیج فارس،  نخستین همایش ملی مهندسی مخازن هیدروکربوری، علوم و صنایع وابسته ، 1391.

http://mrfi.ir/asli/MBAmaghale/MBA1/MBA47/MBA92.htm

7. واصل علی ع.، آزرم سا س.، واصل علی مو بررسی تاثیر جریان­های دریایی بر انتشار آلودگی­های نفتی و مقایسه دو مدل ریاضی و تجربی در پیش بینی حرکت لکه­های نفتی(مطالعه موردی خلیج فارس) ششمین، همایش علوم و فنون دریایی1384. http://www.civilica.com/Paper-ICMST06-ICMST06_016.html


8. س. ر، صباغ یزدی، مدل دوبعدی جزرومدی پراکنش نفت درخلیج فارس باحل معادلات میانگین عمقی برروی شبکه اجزای بی ساختار، مجله علمی و پژوهشی علوم وتکنولوژی محیط زیست شماره7 و 8، مرکزانتشارات علمی دانشگاه آزاداسلامی صفحات 13- 31، 80- 1379.


9. م.، عرب حسین، مطالعه عددی میدان باد در یک منطقه با توپوگراقی، پایانامه کارشناسی ارشد، موسسه ژئوفیزیک-دانشگاه تهران-صفحات17-43، 1383.


10. Habibi. S, Torabi Azad. M & Bidokhti. A.A, A numerical model for the prediction of movement of gas condensate from spill accidents in the Assalouyeh marine region, Persian Gulf, Iran , Indian   Journal of Marine Sciences., 37, No.3  pp.233-242, 2008.


11. Chao , Xiaobo and et al , Development and Application  of  Oil Spill  Model  for Singapore  Coastal  Waters,  Journal  of  Hydraulic Engineering , ASCE , pp .495-503,2003.


12. Comerma, E. and et al, Inclusion of an Oil Database  into a Forecasting System,Proceedings of AMOP,Victoria ,Canada,   pp.1-17,2003.


13. Daniel , Pierre,  Operational Forecasting of Oil Spill Drift  at Meteo-France, Spill Science & Technology Bulletin(Pergamon),  Vol.3, No.112, pp.53-64, 1996.


14. Lardner, R.W .,  and et al, Computation of the Residual flow in the Gulf using the  Mt  Mitchell Data and  the  KFUPM/RI Hydrodybnamical Models, Marine Pollution Bulletin  (Pergamon  Press  Ltd) , Vol.27,pp.61-70, 1993.

1. Riazi , Mohammad R. and et al, Modelling of the Rate  of  Oil Spill Disappearance from Seawater for Kuwaiti Crude  and   Its Products  ,Chemical Engineering Journal (Elsevier) , Vol. 73,   pp.161-172, 1999.


2. Riazi, Mohammad R. and Edalat, Mohsen, Prediction of the Rate of Oil Removal from Seawater by Evaporation and Dissolution, Journal of Petroleum Science and Engineering (Elsevier), Vol.16, pp. 291-300.


3. Lipps, F.B, On the Anelastic Approximation for Deep Convection, J.Atmos. SCi, 39, pp. 2192-2210, 1990.


4. Somolarkiewicz / P.K. and L. Margolin, On Forward in Time Differencing for Fluids: An Eulerian/ semi – lagrangian Nonhydrostati   Model for stratiedl Flows.’’, Tj. Artmos – Ocean special 35, PP. 127- 152, 1995.

17. ابوالحمد،‌ گیتی، مبانی پالایش نفت، انتشارات دانشگاه تهران،‌ صفحات 5 ، 36،  77، 79، 83، 93- 91 ، 134 ، 136، 169، 252 ، 304- 301 ، 322‌ ،603- 569، 1381.


18. خسروی، مرتضی، شیمی نفت، روش­های تصفیه و فرآورده های پالایشگاه ها، انتشارات دانشگاه تهران ، صفحات 4، 13، 15، 29، 47، 101، 139، 144، 442-405،1376.


19. نوری، سیروس،  شیمی و فن آوری نفت  ، انتشارات دانشگاه ارومیه ، صفحات  33 ، 38 ، 45 ، 46 ، 60 ، 71- 70، 231، 246، 302 ، 1382.


20. سازمان نقشه برداری کشور، جداول جزرومدی خلیج فارس و دریای عمان، سازمان نقشه برداری کشور، صفحات 181- 11 1383، (2004 و 2005 میلادی).

23. Daniel , Pierre, A Numerical Study of Movements of an Oil Slick on the Sea Surface  in  the Persian  Gulf  From 25 January    1991 to  1 February 1991 ,  First thematic Conference on Remote Sensing for Marine and Coastal Environments , pp.249-260,1992.


24. Abdel rahman, saad M.and et al. A Note on the Residual  currents in the presian Gulf,Elsevier Science Ltd (Pergamon),Continental Shelf Research , vol . 15, No .8, PP. 1015-1022, 1995.


25. شرکت پارگاز ایران، گزارش بررسی اقیانوسی، سازمان انرژی اتمی ایران، بوشهر(NPP) 1375.


26. Chao, Shenn-Yu and et al., A Numerical Investigation of Circulation in the Persian Gulf, Journal of Geophysical Research, Vol.97, No. C7, pp.11219-11236, 1999.