Μοντέλο Τύχης/Γήρανσης Κηλίδων Πετρελαίου Τεύχος Α

Abstract

Ο σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας, είναι να παρουσιάσει τους μηχανισμούς που υιοθετούνται από διάφορα μοντέλα προσομοίωσης πετρελαιοκηλίδων, οι οποίοι περιγράφουν τις διάφορες φυσικοχημικές και βιολογικές διεργασίες που επηρεάζουν τη συμπεριφορά μιας πετρελαιοκηλίδας. Ο χρόνος ζωής και η συμπεριφορά της πετρελαιοκηλίδας, μπορούν να επηρεαστούν από εννέα φυσικές, χημικές και βιολογικές διεργασίες (διεργασίες γήρανσης πετρελαιοκηλίδας), οι οποίες είναι οι εξής: η μετατόπιση, η εξάπλωση, η εξάτμιση, η γαλακτωματοποίηση, η διασπορά, η διάλυση, η οξείδωση, η βιοαποικοδόμηση και η ιζηματοποίηση/καταβύθιση. Έχουν αναπτυχθεί μαθηματικά μοντέλα διαφόρων βαθμών εξέλιξης και με διαφορετικές προσεγγίσεις για τις διεργασίες της γήρανσης, κάποια εκ των οποίων περιλαμβάνονται σε σύνθετα μοντέλα προσομοίωσης συμπεριφοράς πετρελαιοκηλίδας, τα οποία κατασκευάστηκαν με στόχο να προσφέρουν περισσότερο ακριβείς προβλέψεις. Για να κατανοηθούν σε βάθος αυτοί οι μηχανισμοί μοντελοποίησης, η συγκεκριμένη εργασία παραθέτει τα αντίστοιχα μαθηματικά μοντέλα για κάθε μία από τις προαναφερθείσες διεργασίες της γήρανσης. Τα συγκεκριμένα μοντέλα (αλγόριθμοι), έχουν συγκριθεί με δεδομένα που προέκυψαν από ποικίλες πειραματικές μελέτες πετρελαιοκηλίδων και γενικά έχουν δώσει καλές εκτιμήσεις της συμπεριφοράς αυτών. Τα μοντέλα απαιτούν λεπτομερή δεδομένα ιδιοτήτων πετρελαίου, τις περιεκτικότητες σε ασφαλτίνη, δεδομένα από τις καμπύλες διύλισης πετρελαίων και σχέσεις πυκνότητας-σύστασης. Ευτυχώς, τέτοιες πληροφορίες είναι σήμερα διαθέσιμες για ένα μεγάλο εύρος αργών πετρελαίων.

The purpose of this thesis is to give an overview of the current technologies employed in the existing oil spill models for the various physical, chemical, and biological processes that affect the fate of spilled oil. The fate and behavior of spilled oil can be affected by nine physical, chemical, and biological processes (weathering processes of oil spill): advection, spreading, evaporation, emulsification, dispersion, dissolution, oxidation, biodegradation, and sedimentation/sinking. Models with varying degrees of sophistication and with different approaches for the various weathering processes are being developed, some of them implemented in composite oil fate/behavior models that are constructed to provide more realistic or accurate predictions. To provide some understanding of the current state-of-the-art of these modeling technologies, this thesis presents an overview and discussion of the available mathematical models for each of the nine oil fate/behavior governing processes. These algorithms have been compared with data obtained from various experimental oil spills and they generally give good predictions of behavior. The models require detailed oil property data, asphaltene contents, distillation data and density-composition relationships. Fortunately, such information is now readily available for a wide range of crude oils.