Improving the forecasting of oil spills from underwater sources

Abstract

При прогнозировании процессов всплытия нефти от подводных источников в условиях открытой воды существует необходимость получения информации в ускоренном временном режиме для эффективного планирования защитных мероприятий в целях минимизации вреда окружающей среде, что возможно достичь совместным применением методов вычислительной гидродинамики и математической статистики. В работе приведено описание усовершенствованной математической модели всплытия нефтепродуктов от подводных источников. В целях повышения функциональности ранее созданной авторами системы уравнений связи для оценки параметров области возможного всплытия нефти увеличен диапазон изменения одного из ключевых независимых факторов – глубина водоема. В качестве факторов рассматривались: время всплытия, площадь области всплытия нефти, скорость глубинных течений, объем и тип разлитого нефтепродукта, глубина водоема. Новая регрессионная модель прогноза подводного движения разлива нефти обеспечивает прогнозирование распространения нефтяного загрязнения на морских акваториях. Представлены результаты оценки качества разработанной регрессионной модели прогноза подводного движения разлива нефти при всплытии, которая позволяет выполнять оценку параметров области всплытия нефти с одновременным учетом процессов растекания и перемещения под действием глубинных течений. Разработана методика прогноза подводного движения разлива нефти и алгоритм ее практической реализации. Определены структуры входных и выходных данных алгоритма. Приведен пример практического применения модели в Балтийском море. When predicting the processes of oil surfacing from underwater sources in open water conditions, there is a need to obtain information in an accelerated time mode for effective planning of protective measures in order to minimize environmental harm, which can be achieved by the combined application of computational fluid dynamics and mathematical statistics. The paper describes an improved mathematical model for the emergence of oil products from underwater sources. In order to increase the functionality of the system of constraint equations previously created by the authors for assessing the parameters of the area of possible oil flooding, the range of variation of one of the key independent factors, the depth of the reservoir, has been increased. The factors considered were the ascent time, the area of the oil surfacing, the speed of deep currents, the volume and type of spilled oil product, and the depth of the reservoir. The new regression model for predicting the underwater movement of an oil spill provides for predicting the spread of oil pollution in offshore areas. The paper presents the results of assessing the quality of the developed regression model for predicting the underwater movement of an oil spill during ascent, which makes it possible to assess the parameters of the area of oil ascending while taking into account the processes of spreading and movement under the influence of deep currents. A method for predicting the underwater movement of an oil spill and an algorithm for its practical implementation have been developed. The structures of the input and output data of the algorithm are determined. An example of the practical application of the model in the Baltic Sea is given.