AN TỒN - MƠI TRƯỜNG DẦU KHÍ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ẢNH HƯỞNG NẾU XẢY RA SỰ CỐ TRÀN DẦU Ở KHU VỰC VỊNH CỬA LỤC ThS Vũ Duy Vĩnh Viện Tài ngun Mơi trường biển Tóm tắt Sử dụng mơ hình tốn học để đánh giá dự báo lan truyền dầu xảy cố tràn dầu phương pháp hiệu góp phần xây dựng phương án ứng cứu cố tràn dầu Trong báo này, tác giả áp dụng mơ hình tốn học để tính tốn mơ hình lan truyền dầu với 18 kịch khác nhau, đánh giá mức độ ảnh hưởng xảy cố tràn dầu khu vực vịnh Cửa Lục, tỉnh Quảng Ninh Có thể thấy rằng, mức độ ảnh hưởng xảy cố tràn dầu phụ thuộc vào yếu tố lượng dầu tràn, điều kiện thủy động lực gió xảy cố tràn dầu Mở đầu Phương pháp ứng dụng mơ hình tốn học để mô phỏng, dự báo lan truyền dầu xảy cố tràn dầu ngày sử dụng rộng rãi giới [2, 3, 16, 19, 20, 21, 23, 24] Với phương pháp này, xác định xu hướng biến động theo không gian thời gian vệt dầu tràn từ vị trí xảy cố đến khu vực xung quanh Từ đó, dự báo mức độ ảnh hưởng cố tràn dầu, góp phần quan trọng việc xây dựng kế hoạch thích ứng nhằm giảm thiểu tác động cố xảy Để mô trình tràn dầu xảy cố, tác giả sử dụng kết hợp loại mơ hình tốn học: mơ hình thủy động lực mơ hình tràn dầu mơ hình Delft3D Viện Thủy lực Delft (Hà Lan) nghiên cứu phát triển Mơ hình thủy động lực thiết lập theo kịch khác để mô điều kiện thủy động lực khu vực vịnh Cửa Lục, vịnh Hạ Long - Bái Tử Long Trên sở kết mơ hình thủy động lực, kịch khác thiết lập cho mơ hình tràn dầu để mơ lan truyền vệt dầu sau xảy cố tràn dầu Phương pháp lưới lồng (NESTHD) sử dụng để tạo số liệu cung cấp cho điều kiện biên mở phía biển mơ hình thủy động lực từ mơ hình phía ngồi với lưới tính thô [5] Trong nghiên cứu này, tác giả sử dụng tài liệu số hóa từ đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000 1:50.000 (Cục Bản đồ - Bộ Tài ngun Mơi trường, 2005) địa hình khu vực vịnh Cửa Lục vịnh Hạ Long - Bái Tử Long; tài liệu thủy văn sơng vịnh Cửa Lục, sơng Mơng Dương (Cửa Ơng); tài liệu điều kiện khí tượng (nhiệt độ khơng khí, độ ẩm tương đối, xạ mặt trời, vận tốc hướng gió) đo đạc trạm Bãi Cháy Cửa Ơng; tài 56 DẦU KHÍ - SỐ 4/2013 liệu điều kiện hải văn khu vực (dao động mực nước, độ muối, nhiệt độ nước, độ cao hướng sóng) đo đạc trạm Hịn Gai Cửa Ơng Mơ hình lan truyền dầu 2.1 Mơ hình thủy động lực Mơ hình thủy động lực sử dụng nghiên cứu module Delft3D-Flow phần mềm Delft3D Đây phần mềm có khả tính tốn - mơ chiều trình thủy động lực vùng cửa sơng - ven bờ biển Hiện mơ hình áp dụng rộng rãi có khả sử dụng hệ lưới tính khác như: hệ thống lưới cầu, hệ thống lưới chữ nhật lưới cong trực giao Cơ sở toán học Delft3D-Flow giải phương trình Navier Stokes với chất lỏng khơng nén nước nông phương pháp xấp xỉ Boussinesq Sự biến đổi thành phần vận tốc thẳng đứng phương trình động lượng bỏ qua Với mơ hình chiều, thành phần vận tốc thẳng đứng tính tốn từ phương trình liên tục [5] 2.2 Mơ hình lan truyền dầu Mơ hình tràn dầu sử dụng cho nghiên cứu module Delft3D-Part Module nằm hệ thống mơ hình DelftD dùng để tính tốn di chuyển, phân bố biến đổi vật chất (dầu, độ muối, nhiệt độ, nước thải) đưa vào thủy vực từ nguồn liên tục khơng liên tục [5] Trong mơ hình tràn dầu xây dựng tập trung chủ yếu vào trình vận chuyển, lan truyền, khuyếch tán bốc dầu Sự vận chuyển mơ chiều Dầu trơi bề mặt nước, có PETROVIETNAM thể vận chuyển cột nước trình lan truyền Sự lan truyền dầu có liên quan đến chuyển động sóng (do gió gây ra) theo cơng thức Delvigne [6] Bán kính nguồn phát tán xác định theo công thức Fay Hoult [9] - Sự bốc giả thiết bậc trình tiêu hao dầu tính theo cơng thức Reed [18] Theo Reed, giá trị Cv tương đương với cho xăng, dầu hỏa, dầu diesel 10 cho sản phẩm dầu khác Trong Delft3D-Part: C = dùng cho dầu nhẹ (độ nhớt động học nhỏ 500cSt) C = 10 cho dầu nặng (độ nhớt động học lớn 500cSt) - Tốc độ lan truyền dầu tràn phụ thuộc vào lượng sóng bị tiêu tán phần kiểu dầu tính theo cơng thức Delvigne Sweeney [7]; NOAA [17], Delvigne Hulsen [8] Tốc độ gió gây sóng bạc đầu tính tốn theo cơng thức Holthuijsen Herbers [13] - Quá trình kết keo dầu (thành dạng kem, trôi nổi, sền sệt) phụ thuộc vào thành phần dầu Sự hình thành keo dầu từ 10 - 100 [25] Quá trình kết keo dầu diễn tương đối nhanh, khoảng 0,1 - [12], trình gần không thuận nghịch [25] làm cho chất lỏng trở nên nặng hơn, trạng thái nửa rắn với độ nhớt cao (có thể đạt tới giá trị 4,106cP) [4, 11] Trong mơ hình tràn dầu, q trình kết keo biểu diễn theo cơng thức Mackay [15], Zagorski Mackay [26] Quá trình kết keo khơng ảnh hưởng đến độ nhớt mà cịn tác động đến trình bốc dầu Theo Fingas [10], trình khiến độ nhớt tăng lên bậc đại lượng, tốc độ lan truyền giảm với giá trị tương ứng khơng cịn tượng bốc - Tỷ trọng dầu chịu ảnh hưởng trình bốc kết keo Trong mơ hình lan truyền dầu, tỷ trọng dầu tính tốn theo phương pháp nội suy tuyến tính tỷ trọng nước dầu vịnh Cửa Lục mở rộng phía ngồi khu vực Hạ Long, có kích thước 78 x 56km (khoảng 4.368km2) Trong đó, diện tích mặt nước khoảng 1.987,4km2 chia thành 327 x 286 điểm tính, kích thước lưới biến đổi từ 65,25 - 296,5m (Hình 1) Các ô lưới tính theo chiều thẳng đứng sử dụng hệ tọa độ  với lớp nước từ mặt xuống đáy, tỷ lệ 33%, 34% 33% so với độ sâu điểm tính Hệ lưới cong trực giao sử dụng phương pháp lưới lồng để tính tốn điều kiện biên mở phía biển cho mơ hình thủy động lực từ mơ hình phía ngồi với lưới tính thơ Phạm vi tính tốn mơ hình mở rộng tới gần đảo Bạch Long Vĩ (Hình 1), có kích thước khoảng 129 x 122km (khoảng 15.738km2) Trong đó, diện tích mặt nước khoảng 7.905,94km2 chia thành 130 x 128 điểm tính với lưới có kích thước biến đổi từ 262,75 - 1.357,75m Lưới tính theo chiều thẳng mơ hình chia thành lớp nước với tỷ lệ từ mặt xuống đáy 33%, 34% 33% so với độ sâu điểm tính Mơ hình thủy động lực khu vực nghiên cứu thiết lập chạy với hai kịch khác nhau: kịch đặc trưng cho mùa mưa kịch đặc trưng cho mùa khô Bước thời gian chạy mơ hình thủy động lực 0,5 phút Các biên lỏng sơng mơ hình thủy động lực bao gồm sơng: Chanh, Kinh Trai, Bình Hương, Trới, Diên Vọng Mơng Dương Các biên lỏng phía biển bao gồm kênh Cái Tráp, cửa Lạch Huyện, phía Đơng quần đảo Cát Bà biên phía Đơng vịnh Bái Tử Long (Hình 1) Các điều kiện nhiệt - muối áp dụng tất các biên lỏng Ở biên lỏng sông sử dụng số liệu vận tốc dịng chảy trung bình theo mùa (mùa mưa mùa khơ) Các điều kiện biên lỏng phía biển sử dụng kết tính tốn mơ hình phía ngồi với lưới tính thơ (phương pháp lưới lồng) 2.3 Thiết lập mơ hình tràn dầu cho khu vực vịnh Cửa Lục Với đường bờ khúc khuỷu nhiều đảo nhỏ nên tác giả sử dụng hệ lưới cong trực giao để tính tốn mơ hình thủy động lực cho khu vực vịnh Cửa Lục Phạm vi tính tốn gồm vùng nước Hình Miền lưới tính mơ hình DẦU KHÍ - SỐ 4/2013 57 AN TỒN - MƠI TRƯỜNG DẦU KHÍ Để đánh giá hiệu chỉnh cho mơ hình thủy động lực khu vực nghiên cứu, tác giả sử dụng kết tính tốn mực nước mơ hình Hịn Gai so với số liệu quan trắc mực nước hai mùa mưa mùa khơ Ngồi ra, tác giả so sánh giá trị tính tốn dịng chảy mơ hình với số liệu quan trắc, dịng chảy số điểm quan trắc miền tính mơ hình Lần hiệu chỉnh cuối cho thấy phù hợp tính tốn với số liệu quan trắc thực tế kết mơ hình thủy động lực đủ điều kiện làm đầu vào cho mô hình tràn dầu Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả giả thiết loại dầu tràn dầu FO có tỷ trọng 920kg/m3, độ nhớt 1.500m2/s Vị trí giả thiết xảy cố tràn dầu vị trí có tọa độ (20°58’52.44”N;  107°3’39.04”E) phía ngồi cảng Cái Lân (trong vịnh Cửa Lục) Thời gian tính tốn giả định mùa mưa mùa khơ Vì hợp chất dầu biến đổi di chuyển phụ thuộc nhiều vào điều kiện thủy động lực nên mùa tính tốn giả định cho trường hợp: xảy cố triều lên triều xuống nước lớn Các q trình vật lý có liên quan: bốc hơi; hòa tan nước lắng đọng; di chuyển chênh lệch tỷ trọng trình động lực (sóng, gió, dịng chảy); tự phân hủy nhiệt độ, vi sinh vật, oxy hóa Theo Quyết định số 129/2001/QĐ-TTg ngày 29/8/2011 Thủ tướng Chính phủ việc phê duyệt Kế hoạch Bảng Các kịch tính tốn mơ hình lan truyền dầu Quốc gia ứng phó với cố tràn dầu, mức độ cố tràn dầu chia làm mức: Mức (cơ sở) - 100 tấn; mức (khu vực) từ 100 - 2.000 tấn; mức (quốc gia) 2.000 Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả đưa 18 kịch tính tốn dựa số lượng dầu tràn thời gian xảy cố (Bảng 1) Kết thảo luận Khi cố tràn dầu xảy ra, lượng dầu vào môi trường nước thường diễn theo trình bản: trôi mặt nước (Floading Oil - FO, kg/m2); kết keo tồn dạng lơ lửng nước (Dispersed Oil - DO, kg/m3); bám dính vào vật xung quanh lắng đọng xuống đáy (Sticking Oil - SO, kg/m3) Với kịch thiết lập trên, kết tính tốn dự báo cho thấy ảnh hưởng vệt dầu tràn sau xảy cố khác phụ thuộc vào yếu tố thời điểm xảy cố, lượng dầu tràn 3.1 Lượng dầu tràn 90 (mức sở) 3.1.1 Kịch - cố tràn dầu xảy thời điểm triều lên mùa mưa Khi cố tràn dầu xảy ra, vệt dầu mặt nước nhanh chóng lan rộng di chuyển phía Tây - Tây Bắc Sau xảy cố, gần tồn vùng nước phía Tây - Tây Nam vịnh Cửa Lục bị bao phủ vệt dầu với hàm lượng từ 0,03 - 0,01kg/m2 Vệt dầu tiếp tục di chuyển phía Tây Bắc vịnh Cửa Lục giảm dần hàm lượng Sau 10 giờ, dấu vết vệt dầu mặt nước cịn gần khơng cịn sau 12 xảy cố tràn dầu Cùng với vệt dầu nổi, lượng dầu khác bị kết keo tồn nước dạng lơ lửng Sau xảy cố, vệt dầu lơ lửng di chuyển phía Tây - Tây Bắc vịnh Cửa Lục với hàm lượng 0,2 - 0,5.10-6kg/m3 So với vệt dầu mặt nước, vệt dầu lơ lửng nước có phạm vi nhỏ hơn, thời gian tồn (khoảng 10 sau xảy cố) Trong kịch này, vệt dầu bám hình thành ven bờ phía Tây Tây Bắc vịnh Cửa Lục Tuy hình thành chậm sau 12 xảy cố tràn dầu vệt dầu bám bắt đầu ổn định, biến đổi tồn lâu môi trường nước 3.1.2 Kịch - cố tràn dầu xảy thời điểm triều xuống mùa mưa Vệt dầu biến đổi tương tự kịch 1, lúc 58 DẦU KHÍ - SỐ 4/2013 PETROVIETNAM đầu di chuyển chậm phía Nam hướng phía vịnh Hạ Long, sau di chuyển phía Tây - Tây Bắc vịnh Cửa Lục Phạm vi ảnh hưởng vệt dầu nhỏ so với kịch Vệt dầu lơ lửng lúc đầu di chuyển chậm tạo vùng nước nhiễm dầu khu vực vịnh ảnh hưởng đến khu vực nhiều so với vùng nước phía Tây - Tây Bắc kịch Vệt dầu bám trường hợp phát triển chậm phía Tây - Tây Bắc sau tồn lâu mơi trường nước kịch (a) (c) 3.1.3 Kịch - cố tràn dầu xảy thời điểm nước lớn mùa mưa Vệt dầu ảnh hưởng chủ yếu khu vực vịnh Cửa Lục, vùng nước ven bờ phía Tây - Tây Bắc vịnh Cửa Lục nhỏ kịch (Hình 2a, b) Vệt dầu lơ lửng kịch di chuyển chậm tạo vùng nước nhiễm dầu khu vực vịnh phía Tây vịnh Cửa Lục (Hình c, d) Vệt dầu bám khơng có khác biệt nhiều so với kịch (b) (d) (e) (f) Hình Sự phân bố biến động dầu sau xảy cố tràn dầu kịch 3a - vệt dầu (kg/m2) sau 1giờ; b - vệt dầu (kg/m2) sau giờ; c - vệt dầu lơ lửng nước (kg/m3) sau giờ; d - vệt dầu lơ lửng nước (kg/m3) sau giờ; d - vệt dầu bám (kg/m3)sau giờ; e - vệt dầu bám sau 30 ngày DẦU KHÍ - SỐ 4/2013 59 AN TỒN - MƠI TRƯỜNG DẦU KHÍ Đến khoảng 12 sau xảy cố vệt dầu bám không biến động bao phủ tồn dải ven bờ phía Tây vịnh Cửa Lục (Hình e, f ) 3.1.4 Kịch - cố tràn dầu xảy thời điểm triều lên mùa khô Vệt dầu ảnh hưởng chủ yếu khu vực ven bờ cảng Cái Lân, tồn môi trường nước ngắn, phạm vi ảnh hưởng nhỏ so với kịch tương tự mùa mưa Vệt dầu lơ lửng di chuyển chậm tạo vùng nước nhiễm dầu khu vực phía Tây Nam vịnh Cửa Lục với hàm lượng 0,1 - 0,4.10-6kg/m, chủ yếu ảnh hưởng đến vùng nước khu vực cảng Cái Lân vòng 10 sau cố Vệt dầu bám phát triển chậm phía Tây Nam vị trí xảy cố tràn dầu ảnh hưởng gió Đơng Bắc, bao phủ tồn dải ven bờ phía Tây Nam phía Nam vịnh Cửa Lục 3.1.5 Kịch - cố tràn dầu xảy thời điểm triều xuống mùa khô Khu vực bị ảnh hưởng nhiều dầu vùng nước khu vực cảng Cái Lân, Bãi Cháy vịnh Hạ Long với hàm lượng khoảng 0,002 - 0,01kg/m2, giảm dần hàm lượng sau khoảng 10 - 12 từ cố tràn dầu xảy Vệt dầu lơ lửng di chuyển, biến đổi nhanh ảnh hưởng đến khu vực cảng Cái Lân (trong vòng giờ) vịnh Hạ Long (trong vòng 12 giờ) với hàm lượng 0,1 - 0,4.10-6kg/m3 Vệt dầu bám ảnh hưởng gió Đơng Bắc phát triển chậm phía Nam đến khoảng 10 sau xảy cố tràn dầu Ven bờ Hòn Gai Bãi Cháy - phía Nam Cửa Lục ảnh hưởng vệt dầu bám 3.2 Trường hợp lượng dầu tràn 500 (mức độ khu vực) 3.2.1 Kịch - cố tràn dầu xảy thời điểm triều lên mùa mưa Sau cố tràn dầu xảy ra, vệt dầu nhanh chóng lan rộng phía Tây - Tây Bắc với mật độ lớn so với kịch Sau xảy cố tràn dầu, gần toàn vùng nước phía Tây - Tây Nam vịnh Cửa Lục bị bao phủ vệt dầu với hàm lượng từ 0,06 - 0,01kg/ m2 Vệt dầu tiếp tục di chuyển phía Tây Bắc vịnh Cửa Lục giảm dần hàm lượng Sau khoảng 12 giờ, mặt nước cịn vệt dầu gần khơng cịn sau 14 Vệt dầu lơ lửng di chuyển phía Tây - Tây Bắc vịnh Cửa Lục với hàm lượng 0,2 - 0,5.10-6kg/ m3, phạm vi ảnh hưởng lớn so với kịch Vệt dầu bám hình thành chậm ven bờ phía Tây, Tây Bắc phía Bắc vịnh Cửa Lục, ổn định biến đổi sau khoảng 12 xảy cố tràn dầu 3.2.2 Kịch - cố tràn dầu xảy thời điểm triều xuống mùa mưa Do cố tràn dầu xảy vào thời điểm triều xuống nên vệt dầu lúc đầu di chuyển chậm phía Nam hướng phía vịnh Hạ Long, sau di chuyển phía Tây - Tây Bắc vịnh Cửa Lục Phạm vi ảnh hưởng vệt dầu lớn so với kịch ảnh hưởng tới phần khu vực vịnh Hạ Long nơi tiếp giáp với vịnh Cửa Lục Vệt dầu lơ lửng lúc đầu di chuyển chậm tạo vùng nước nhiễm dầu khu vực vịnh Cửa Lục, sau ảnh hưởng đến phần khu vực phía Tây - Tây Bắc Vệt dầu bám tác động đến khu vực ven bờ Bãi Cháy - Hòn Gai 3.1.6 Kịch - cố tràn dầu xảy thời điểm nước lớn mùa khô 3.2.3 Kịch - cố tràn dầu xảy thời điểm nước lớn mùa mưa Vệt dầu di chuyển phía Tây Nam vị trí xảy cố, sau tiếp tục di chuyển xuống vùng ven bờ phía Nam ngồi vịnh Cửa Lục Khu vực cảng Cái Lân, Bãi Cháy vịnh Hạ Long bị ảnh hưởng nhiều với hàm lượng khoảng 0,002 - 0,01kg/m2 Vệt dầu lơ lửng di chuyển biến đổi nhanh, ảnh hưởng đến khu vực cảng Cái Lân vịnh Hạ Long với hàm lượng 0,1 - 0,4.10-6kg/m3 khoảng 12 Vệt dầu bám phát triển chậm phía Nam vị trí xảy cố tràn dầu ảnh hưởng gió Đơng Bắc ảnh hưởng đến ven bờ Hòn Gai - Bãi Cháy - cảng Cái Lân khu vực đảo phía Nam vịnh Hạ Long Vệt dầu giống kịch Tuy nhiên, cố tràn dầu xảy vào thời điểm nước lớn nên vệt dầu lúc đầu loang chậm xung quanh, sau di chuyển phía Nam phía Tây - Tây Bắc vịnh Cửa Lục Vệt dầu chủ yếu ảnh hưởng đến khu vực vịnh Cửa Lục, tác động đến vùng nước ven bờ nửa phía Tây - Tây Bắc vịnh Cửa Lục, phạm vi ảnh hưởng nhỏ kịch Vệt dầu lơ lửng di chuyển chậm tạo vùng nước nhiễm dầu khu vực vịnh phần vịnh Hạ Long (nơi tiếp giáp với vịnh Cửa Lục) Sau xảy cố tràn dầu khoảng giờ, vệt dầu lơ lửng biến động nhanh, hàm lượng giảm dần giá trị nhỏ sau ngày xảy cố Vệt dầu bám khơng có khác biệt nhiều so với 60 DẦU KHÍ - SỐ 4/2013 PETROVIETNAM kịch 8, phát triển chậm phía Tây - Tây Bắc, ảnh hưởng tới dải ven bờ vịnh Cửa Lục phần Bãi Cháy - Hòn Gai 3.2.4 Kịch 10 - cố tràn dầu xảy thời điểm triều lên mùa khô Vệt dầu bao phủ khu vực cảng Cái Lân với mật độ lớn (trên 0,08kg/m2) lan rộng xung quanh, ảnh hưởng đến ven bờ phía Tây Nam vịnh Cửa Lục Sau đó, vệt dầu di chuyển xuống phía Tây Nam, vào vịnh Hạ Long, tồn nước khoảng nửa ngày sau cố xảy Vệt dầu lơ lửng di chuyển chậm tạo vùng nước nhiễm dầu khu vực phía Tây Nam vịnh Cửa Lục với hàm lượng 0,1 - 0,4.10-6kg/m3 Vệt dầu lơ lửng không ảnh hưởng đến vùng nước khu vực cảng Cái Lân mà tác động đến phần khu vực phía Bắc vịnh Hạ Long Do ảnh hưởng gió Đơng Bắc, vệt dầu bám phát triển chậm phía Tây Nam vị trí xảy cố tràn dầu Sau khoảng 12 xảy cố, vệt dầu bám gần không biến động bao phủ tồn dải ven bờ phía Tây - Tây Nam phía Nam vịnh Cửa Lục, ven bờ Tuần Châu, đảo phía Nam vịnh Hạ Long 3.2.5 Kịch 11 - cố tràn dầu xảy thời điểm triều xuống mùa khô (a) (b) (c) (d) (e) (f) Hình Phân bố biến động dầu sau xảy cố tràn dầu kịch 11, a - vệt dầu (kg/m2) sau giờ; b - vệt dầu (kg/m2) sau giờ; c - vệt dầu lơ lửng nước (kg/m3) sau giờ; d - vệt dầu lơ lửng nước (kg/m3) sau giờ; d - vệt dầu bám (kg/m3) sau giờ; e - vệt dầu bám (kg/m3) sau 30 ngày Vệt dầu nhanh chóng di chuyển phía Nam - Tây Nam vị trí xảy cố (khu vực cảng Cái Lân), sau di chuyển xuống phía Nam ngồi vịnh Cửa Lục Khu vực bị nhiễm dầu khu vực cảng Cái Lân, Bãi Cháy vịnh Hạ Long với hàm lượng khoảng 0,002 - 0,01kg/m2 Sau đó, vệt dầu tiếp tục ảnh hưởng đến vùng Tây Nam vịnh Hạ Long, giảm dần hàm lượng sau 14 - 18 xảy cố (Hình a, b) Vệt dầu lơ lửng di chuyển biến đổi nhanh, ảnh hưởng đến vùng nước khu vực cảng Cái Lân vịnh Hạ Long với hàm lượng 0,1 - 0,4.10-6kg/ m3 (Hình c, d) Vệt dầu bám phát triển chậm phía Nam, ảnh hưởng đến ven bờ Hịn Gai, Bãi Cháy phía Nam Cửa Lục Khoảng 12 sau xảy cố, vệt dầu bám gần không biến động ảnh hưởng đến DẦU KHÍ - SỐ 4/2013 61 AN TỒN - MƠI TRƯỜNG DẦU KHÍ phần dải ven bờ Hịn Gai, Bãi Cháy, Tuần Châu khu vực phía Nam vịnh Hạ Long (3 e, f ) 3.3.2 Kịch 14 - cố tràn dầu xảy thời điểm triều xuống mùa mưa 3.2.6 Kịch 12 - cố tràn dầu xảy thời điểm nước lớn mùa khô Vệt dầu gần bao phủ toàn khu vực vịnh Cửa Lục sau xảy cố, sau tiếp tục di chuyển xuống phía Bắc vịnh Hạ Long giảm dần sau 10 cố xảy Vệt dầu lơ lửng di chuyển chậm tạo vùng nước nhiễm dầu khu vực vịnh Cửa Lục, đồng thời tác động đến phần khu vực phía Tây - Tây Bắc phần phía Bắc vịnh Hạ Long (nơi tiếp giáp với vịnh Cửa Lục) Vệt dầu lơ lửng tồn môi trường nước khoảng 15 Vệt dầu bám phát triển chậm phía Tây - Tây Bắc Bắc vịnh Cửa Lục pha triều xuống, sau tác động đến phần khu vực ven bờ Bãi Cháy - Hịn Gai Tồn vùng ven bờ phía vịnh Cửa Lục bị ảnh hưởng vệt dầu bám Sau khoảng 16 xảy cố, vệt dầu bám gần không biến động, tồn lâu môi trường nước Trong kịch này, lượng dầu tràn lớn ảnh hưởng tới vùng ven bờ Hòn Gai Bãi Cháy dầu bám không lớn Vệt dầu di chuyển phía Tây Nam vị trí xảy cố (khu vực cảng Cái Lân), sau di chuyển xuống vùng ven bờ phía Nam vịnh Cửa Lục vào vùng biển Bãi Cháy - Hòn Gai Khu vực bị ảnh hưởng nhiều cảng Cái Lân (khoảng đầu xảy cố), Bãi Cháy vịnh Hạ Long với hàm lượng khoảng 0,002 0,01kg/m2 Sau đó, vệt dầu tiếp tục gây ảnh hưởng đến vùng vịnh Hạ Long giảm dần hàm lượng sau 12 - 15 xảy cố Vệt dầu lơ lửng di chuyển biến đổi nhanh, ảnh hưởng đến khu vực cảng Cái Lân (trong đầu) rải rác vịnh Hạ Long với hàm lượng 0,1 - 0,4.10-6kg/m3 (trong khoảng 12 giờ) Do ảnh hưởng gió Đơng Bắc, vệt dầu bám phát triển chậm phía Tây Nam đến khoảng 10 sau xảy cố ảnh hưởng đến ven bờ cảng Cái Lân, Hòn Gai - Bãi Cháy Sau 12 xảy cố, vệt dầu bám gần không biến động ảnh hưởng phần dải ven bờ Hòn Gai - Bãi Cháy, Tuần Châu khu vực đảo phía Nam, Đơng Nam vịnh Hạ Long 3.3 Trường hợp lượng dầu tràn 2.100 (mức độ quốc gia) 3.3.1 Kịch 13 - cố tràn dầu xảy thời điểm triều lên mùa mưa Vệt dầu nhanh chóng lan rộng di chuyển phía Tây - Tây Bắc với mật độ lớn, sau khoảng bao phủ gần toàn vùng nước phía Tây - Tây Nam vịnh Cửa Lục với hàm lượng từ 0,009 - 0,01kg/m2; sau di chuyển phía Tây Bắc vịnh Cửa Lục giảm dần hàm lượng Đến khoảng 15 sau cố, vệt dầu cịn mặt nước gần khơng cịn sau 18 xảy cố Vệt dầu lơ lửng di chuyển phía Tây - Tây Bắc vịnh Cửa Lục với hàm lượng 0,2 - 0,5.10-6kg/m3, so với kịch phạm vi ảnh hưởng tương đối lớn So với vệt dầu mặt nước vệt dầu lơ lửng nước có phạm vi nhỏ hơn, thời gian tồn mơi trường nước (chỉ khoảng 13 - 15 sau xảy cố) Vệt dầu bám hình thành chậm ven bờ phía Tây, Tây Bắc phía Bắc vịnh Cửa Lục Khoảng 12 sau xảy cố, vệt dầu bám ổn định tồn lâu môi trường nước Do ảnh hưởng trường gió nên lượng dầu tràn dù lớn vệt dầu bám ảnh hưởng đến dải ven bờ phía vịnh Cửa Lục 62 DẦU KHÍ - SỐ 4/2013 3.3.3 Kịch 15 - cố tràn dầu xảy thời điểm nước lớn mùa mưa Do lượng dầu tràn lớn nên sau xảy cố, gần toàn khu vực phía Tây vịnh Cửa Lục bị bao phủ dầu với hàm lượng từ 0,008 - 0,01kg/m2 Sau đó, vệt dầu tiếp tục phát triển biến đổi mật độ, ảnh hưởng tới phần khu vực vịnh Hạ Long Vệt dầu lơ lửng di chuyển chậm, tạo vùng nước nhiễm dầu khu vực nửa phía Tây vịnh Cửa Lục Sau xảy cố, vệt dầu lơ lửng tiếp tục lan rộng, hàm lượng giảm dần ảnh hưởng phần (nhỏ) đến khu vực vịnh Hạ Long Vệt dầu bám phát triển chậm phía Tây - Tây Bắc, gần không biến động sau 13 xảy cố, ảnh hưởng tới toàn dải ven bờ vịnh Cửa Lục phần khu vực Bãi Cháy - Hòn Gai 3.3.4 Kịch 16 - cố tràn dầu xảy thời điểm triều lên mùa khô Do lượng dầu tràn lớn nên sau xảy cố, khu vực cảng Cái Lân bị bao phủ vệt dầu với mật độ 0,01kg/m2, sau vệt dầu lan rộng xung quanh, ảnh hưởng đến vùng ven bờ phía Tây Nam vịnh Cửa Lục Vệt dầu ảnh hưởng đến khu vực phía Tây Nam vịnh Cửa Lục phía Bắc vịnh Hạ Long, tồn nước 14 - 18 sau xảy cố Vệt dầu lơ lửng di chuyển chậm, tạo vùng nước nhiễm dầu với hàm lượng 0,1 - 0,4.10-6kg/m3, ảnh hưởng đến khu vực cảng Cái Lân phía Bắc vịnh Hạ Long Do ảnh hưởng gió Đông Bắc (trong mùa khô), PETROVIETNAM vệt dầu bám phát triển chậm phía Tây Nam Khoảng 12 sau xảy cố, vệt dầu bám gần khơng biến động, bao phủ tồn dải ven bờ phía Tây - Tây Nam phía Nam vịnh Cửa Lục Do lượng dầu tràn lớn nên vệt dầu bám xuất khu vực ven bờ Hòn Gai - Bãi Cháy số đảo phía Nam vịnh Hạ Long 3.3.5 Kịch 17 - cố tràn dầu xảy thời điểm triều xuống mùa khô Vệt dầu di chuyển nhanh từ khu vực cảng Cái Lân phía Nam - Tây Nam, sau di chuyển xuống phía Nam ngồi vịnh Cửa Lục vào vịnh Hạ Long Khu vực bị ảnh hưởng nhiều vùng nước khu vực cảng Cái Lân, Bãi Cháy vịnh Hạ Long với hàm lượng khoảng 0,005 - 0,01kg/ m2 Vệt dầu tiếp tục ảnh hưởng đến vùng nước vịnh Hạ Long, Tây Nam vịnh Hạ Long giảm dần hàm lượng sau 16 - 20 xảy cố (Hình a, b) Vệt dầu lơ lửng với hàm lượng 0,1 - 0,4.10-6kg/m3 di chuyển biến đổi nhanh, tồn nước khoảng 14 - 16 (Hình c, d), ảnh hưởng chủ yếu đến khu vực vịnh Hạ Long cảng Cái Lân sau xảy cố Vệt dầu bám phát triển chậm phía Nam vị trí xảy cố tràn dầu ảnh hưởng gió Đơng Bắc Trong 10 sau xảy cố, vệt dầu bám phát triển chậm ảnh hưởng đến ven bờ Hòn Gai Bãi Cháy - phía Nam Cửa Lục Khoảng 12 sau xảy cố, vệt dầu bám gần không biến động ảnh hưởng phần dải ven bờ Hòn Gai - Bãi Cháy, Tuần Châu hầu hết đảo phía Nam vịnh Hạ Long (Hình e, f) 3.3.6 Kịch 18 - cố tràn dầu xảy thời điểm nước lớn mùa khơ (a) (b) (c) (d) (e) (f) Hình Phân bố biến động dầu sau xảy cố tràn dầu kịch 17, a - vệt dầu (kg/m2) sau giờ; b - vệt dầu (kg/m2) sau 12 giờ; c - vệt dầu lơ lửng nước (kg/m3) sau giờ; d- vệt dầu lơ lửng nước (kg/m3)sau giờ; d - vệt dầu bám (kg/m3) sau giờ; e - vệt dầu bám (kg/m3) sau 30 ngày Vệt dầu di chuyển phía Tây Nam vị trí xảy cố (khu vực cảng Cái Lân), sau di chuyển xuống vùng ven bờ phía Nam ngồi vịnh Cửa Lục vào vùng biển Bãi Cháy Hòn Gai Các khu vực bị ảnh hưởng nhiều cảng Cái Lân (khoảng đầu xảy cố), Bãi Cháy, vịnh Hạ Long với hàm lượng khoảng 0,005 - 0,01kg/m2 Vệt dầu sau tiếp tục ảnh hưởng đến vùng vịnh Hạ Long giảm dần hàm lượng sau khoảng 12 - 15 xảy cố Vệt dầu lơ lửng di chuyển biến đổi nhanh với hàm lượng 0,1 - 0,4.10-6kg/m3, chủ yếu ảnh hưởng đến khu vực cảng Cái Lân (sau xảy DẦU KHÍ - SỐ 4/2013 63 AN TỒN - MƠI TRƯỜNG DẦU KHÍ cố), Đông Nam vịnh Hạ Long (sau 14 - 16 xảy cố) Do ảnh hưởng gió Đơng Bắc, vệt dầu bám phát triển chậm phía Tây Nam vị trí xảy cố, ảnh hưởng đến ven bờ cảng Cái Lân, Hòn Gai - Bãi Cháy Sau 12 xảy cố, vệt dầu bám gần không biến động, ảnh hưởng đến phần dải ven bờ Hòn Gai Bãi Cháy, Tuần Châu hầu hết đảo phía Nam, Đơng Nam vịnh Hạ Long Kết luận Trên sở tính tốn, phân tích kết dự báo lan truyền dầu với 18 kịch khác khu vực vịnh Cửa Lục, tác giả thấy mức độ ảnh hưởng xảy cố tràn dầu phụ thuộc vào yếu tố: lượng dầu tràn, thời điểm xảy cố điều kiện gió Trong đó: - Nếu cố tràn dầu xảy vào mùa mưa khu vực chịu ảnh hưởng nhiều khu vực phía Tây - Tây Bắc phía Bắc vịnh Cửa Lục Cũng vào mùa mưa, cố tràn dầu xảy vào thời điểm triều xuống nước lớn, khu vực bị ảnh hưởng mở rộng xuống khu vực ven bờ Hòn Gai - Bãi Cháy vịnh Hạ Long Khu vực bị ảnh hưởng dầu tràn tăng lên lượng dầu tràn tăng Với lượng dầu tràn mức sở, khu vực phía Tây vịnh Cửa Lục bị ảnh hưởng nhiều Với lượng dầu tràn mức khu vực quốc gia, gần toàn vịnh Cửa Lục phần vịnh Hạ Long bị ảnh hưởng dầu tràn - Nếu cố tràn dầu xảy vào mùa khơ khu vực chịu ảnh hưởng nhiều phía Tây Nam vịnh Cửa Lục phần lớn vịnh Hạ Long Cũng vào mùa khô, cố tràn dầu xảy vào thời điểm triều xuống nước lớn, khu vực bị ảnh hưởng khu vực phía Tây - Tây Nam vịnh Cửa Lục, vịnh Hạ Long Nếu cố tràn dầu xảy vào thời điểm triều lên, vịnh Cửa Lục bị ảnh hưởng lớn trường hợp cố xảy vào thời điểm triều xuống nước lớn Với lượng dầu tràn mức sở, khu vực phía Tây Nam vịnh Cửa Lục phần phía Bắc vịnh Hạ Long (tiếp giáp với vịnh Cửa Lục) bị ảnh hưởng nhiều Với lượng dầu tràn mức khu vực quốc gia, khu vực bị nhiễm dầu vùng nước phía Đông Nam Tây Nam vịnh Hạ Long bị ảnh hưởng - Ảnh hưởng cố tràn dầu khu vực khác tùy thuộc vào pha mực nước triều vào thời điểm xảy cố tràn dầu Nếu cố tràn dầu xảy vịnh Cửa Lục tác động dầu tràn vào vùng nước phía vịnh Cửa Lục nhiều thời điểm xảy cố vào pha triều lên, ngược lại xảy cố vào thời điểm nước lớn pha triều xuống ngồi tác động đến vùng Cửa 64 DẦU KHÍ - SỐ 4/2013 Lục, vệt dầu tràn tác động đến khu vực phía Bắc vịnh Hạ Long - Nếu xảy cố tràn dầu khu vực vịnh Cửa Lục vệt dầu di chuyển phát triển nhanh 10 - 24 (tùy thuộc vào lượng dầu tràn), cần nhanh chóng ứng cứu cố để hạn chế tối đa tác động vệt dầu Bên cạnh đó, vệt dầu lơ lửng dù tồn thời gian ngắn tác động lớn đến mơi trường khó xử lý, cần phải xử lý nhanh để hạn chế ảnh hưởng đến môi trường - Khi xảy cố tràn dầu khu vực vịnh Cửa Lục, vệt dầu lơ lửng nước, lượng dầu đáng kể khác biến đổi bám dính vào bề mặt đáy bờ đảo Vệt dầu sau phát triển hoàn toàn, gần biến đổi khó xử lý (chìm đáy) Vì thế, gây hậu nghiêm trọng đến môi trường nước, đặc biệt khu vực ven bờ Bãi Cháy Hòn Gai, khu vực đảo Tuần Châu đảo phía Nam vịnh Hạ Long Tài liệu tham khảo Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR) Toxicological profile for fuel oils Agency for Toxic Substances and Disease Registry, Public Health Service, U.S Department of Health and Human Services, Atlanta, G.A Vũ Thanh Ca Mơ hình số trị tính tốn lan truyền dầu cố tràn dầu vùng cửa sông ven bờ Tuyển tập Báo cáo Hội thảo Khoa học lần thứ 10 Viện Khí tượng Thủy văn 2007: p 48 - 55 Lê Văn Công, Nguyễn Thọ Sáo, Nguyễn Trung Thành, Nguyễn Quang Thành Mơ q trình lan truyền biến đổi vệt dầu biển Đông mô hình tốn Tạp chí Khoa học Trái đất 9/2011 J.Bos Behavior of oil at sea Tech Rijkswaterstaat, Directorate North Sea June 1980 Rep., Delft Hydraulics Delft3D - Part: User manual version 1.0 1999 G.A.L.Delvigne, J.Roelvink, C.E.Sweeney Research on vertical turbulent dispersion of oil droplets and oiled particles 1986 G.A.L.Delvigne, C.E.Sweeney Natural dispersion of oil Oil & Chemical Pollution 1988; 4: p 281-310 G.A.L.Delvigne, L.J.M.Hulsen Simplified laboratory measurements of oil dispersion coefficient: application in PETROVIETNAM computations of natural oil dispersion Proc 17th Arctic & Marine Oil Spill Program, Vancouver, 1994: p 173 - 187 J.Fay, D.Hoult Physical processes in the spread of oil on a water surface Report DOT-CG-01 381- A, U.S Coast Guard, Washington, D.C 1971 10 M.Fingas Chemistry of oil and modelling of spills J Adv Mar Tech Conf 1994; 11: p.41 - 63 11 M.Fingas, B.Fieldhouse Oil spill behaviour and modeling Paper presented at Eco-Informa ’96, Lake Buena Vista, Florida - November 1996 12 M.Fingas, B.Filedhouse, J.Mullin Water-in-oil emulsions results of formation studies and applicability to oil spill modeling Spill Science & Technology 1999; (1): p 81 - 99 13 L.H.Holthuijsen, T.H.C.Herbers Statistics of breaking waves observed as whitecaps in the open sea Journal of Physical Oceanography 1986; 16(2): p 290 297 14 E.Howlett, E.Anderson, M.L.Spaulding Environmental and geographic data management tools for oil spill modeling applications Twentieth Arctic and Marine Oilspill Program (AMOP) Technical Seminar, Vancouver, British Columbia June 11 - 13, 1997: p 893 - 908 15 D.Mackay, S.Paterson, K.Trudel A mathematical model of oil spill behavior on water with natural and chemical dispersion Report EPS-3-EC-77-19 1980 16 Nguyễn Hữu Nhân Báo cáo tổng kết dự án nghiên cứu triển khai: Xây dựng phần mềm hệ thống sở liệu phục vụ công tác cảnh báo, tư vấn đánh giá thiệt hại cố tràn dầu Khánh Hòa Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia 2005 17 NOAA ADIOS User’s manual, version 1.1 1994 18 Mark Reed The physical fates component of the natural resource damage assessment model system Oil & Chemical Polution, W.Rodi Turbulence Models and their Applications in Hydraulics: A State of the Art Review, IAHR 1989; 5: p 99 - 123 19 M.L.Spaulding, V.Kolluru, E.Anderson, E.Howlett Application of three dimensional oil spill model (WOSM/ OILMAP) to hindcast the Braer Spill Spill Science and Technology Bulletin 1994; 1(1), p 23 - 35 20 Sở Tài nguyên Mơi trường Tp Hồ Chí Minh Phương án ứng phó cố tràn dầu địa bàn Tp Hồ Chí Minh 2010 21 V.Stanovoy, I.Neelov Modeling of accidental oil spills in the region of the Northern Sea Route Geophysical Research Abstracts SRef-ID: 1607-7962/gra/ EGU05-A-02516 © European Geosciences Union 2005; 22 Nguyễn Văn Tiến Về giá trị đa dạng sinh học vịnh Hạ Long Tạp chí Di sản Văn hóa 2004; 8: p 85 - 87 23 Vũ Duy Vĩnh Mơ q trình lan truyền dầu xảy cố tràn dầu khu vực cửa sông Bạch Đằng Tuyển tập báo cáo khoa học Hội nghị Khoa học Công nghệ Môi trường Nhà xuất Bách khoa Hà Nội 10/2007 24 Vũ Duy Vĩnh Mô trình lan truyền dầu xảy cố tràn dầu khu vực ven biển Hải Phòng Tạp chí Dầu khí 2012; 3: p 48 - 56 25 R.B.Wheeler The fate of petroleum in the marine environment Special Report, Exxon Production Research Company August 1978 26 W.Zagorski, D.Mackay Water in oil emulsions: a stability hypothesis Proc 5th Annual Artic Marine Oilspill Program Technical Seminar, Environment Canada, Ottawa 1982 Evaluation of possible impacts in case of oil spill accident in Cua Luc Bay Vu Duy Vinh Institute of Marine Environment and Resources Summary The rapid increase in shipping activities in Cua Luc Bay (North of Ha Long Bay) will pose a higher risk of oil spill accidents to the area, especially to its coastal zone Based on a numerical model with 18 different scenarios, the impacts of possible oil spill accidents on the study area have been assessed The results show that the level of impacts depends on the amount of oil release and hydrodynamic and wind conditions when the oil spill occurs DẦU KHÍ - SỐ 4/2013 View publication stats 65 ... vịnh Cửa Lục bị ảnh hưởng nhiều Với lượng dầu tràn mức khu vực quốc gia, gần toàn vịnh Cửa Lục phần vịnh Hạ Long bị ảnh hưởng dầu tràn - Nếu cố tràn dầu xảy vào mùa khơ khu vực chịu ảnh hưởng nhiều... khu vực bị ảnh hưởng mở rộng xuống khu vực ven bờ Hòn Gai - Bãi Cháy vịnh Hạ Long Khu vực bị ảnh hưởng dầu tràn tăng lên lượng dầu tràn tăng Với lượng dầu tràn mức sở, khu vực phía Tây vịnh Cửa. .. hưởng cố tràn dầu khu vực khác tùy thuộc vào pha mực nước triều vào thời điểm xảy cố tràn dầu Nếu cố tràn dầu xảy vịnh Cửa Lục tác động dầu tràn vào vùng nước phía vịnh Cửa Lục nhiều thời điểm xảy