韓国泰安沖で発生した原油流出事故における原油の拡散解析
水工学研究室河口昌輝
ｚ

1.背景ｙζ

1.1 泰安近海で発生した油流出事故の経緯
2007 年 12 月 7 日 7:15 ごろ、香港船籍のタンカー｢ハーベイ スピリット｣号と海上クレ

ｋ＝nzーンを積んだタグボートが韓国忠清南道泰安

ｋ＝nz-1/2

郡の沖合い 10km(北緯 36°49.93 分 東経

ｋ＝nz-1126°2.46 分)の海上で衝突し 、積載された

ｋ＝nz-3/2

今回の事故によって流出した原油の量は12547KL で、韓国における油流出事故の最大の被害があったとされる、シープリンス号の

ｘvnｗ

unz

ｗ

unz-1

△ｚ＝ｈnz△ｚ＝ｈnz-1

vnz-

原油 302641KL のうち 12547KL が流出した。

1.2 研究の目的ｗ

ｋ＝nz+1/2△ｘｗ

ｋ＝n+1/2△ｋ＝nuｎｋ ＝ n- １△ｚ＝ｈｎv
図 1.1 準 3 次元モデル事故による流出量 7200KL、あるいは島根県隠岐島沖で発生したナホトカ号の事故による流出量 6,240KL の 2 倍近く流出した。
今回の事故による被害を把握するため、また、あるいは同じような事故が起きた時に迅速に対処し、被害を少なくするためにも今回の事故による原油の拡散を解析する必要がある。
本研究では、数値計算により流出した原油がどのように拡散したかを把握することを目的とする。

1.3 研究方法
本研究では、対象地域では潮汐流も強いが、より卓越していると思われる吹送流を準 3 次元数値モデルにより計算を行った。

2. 数値解析法
2.1 研究方法

2.2 基礎方程式
連続式

∂ζ∂
∂
+ [(ζ + h )u ] + [(ζ + h )v ] − ws = 0∂t ∂x∂yt : 時間

ζ:水位

f :コリオリ係数

h:水深u:x 方向の流速v:y 方向の流速w:z 方向の流速

P : 圧力ρ w : 流体密度
Ah , Av : 水平、鉛直渦動粘性係数

運動方程式

1 ∂p ⎛∂2u ∂2u⎞ ∂2u∂u ∂u ∂u ∂u+u +v +w = fv−+A ⎜ + ⎟+Aρw ∂x h⎜⎝∂x2 ∂y ⎟⎠ v ∂z2∂t ∂x ∂y ∂z

1 ∂p ⎛∂2v ∂2v⎞ ∂2v∂v ∂v ∂v ∂v+u +v +w =−fv−+A ⎜ + ⎟+Aρw ∂y h⎜⎝∂x2 ∂y ⎟⎠ v ∂z2∂t ∂x ∂y ∂z

本研究では、流れが鉛直方向に変化する吹送流を計算するため、準 3 次元数値モデルであるバロクリニック流動モデルを作成した。
図 1.1 にこのモデルの変数の位置を示す。

−1 ∂P−g =0ρ w ∂z

粘性項海面

τ s = ρ a CdWs2

海底τ b = ρ wC f u

地形

2Etopo-2 data set

水平渦動粘性係数

2.3 計算フロー

Ah = 0.10

鉛直渦動粘性係数

m2 / sAv = 5 × 10 −4m2 / s

初期条件の入力

0
対象地形の読み込5水位ζの計算10

水平流速u，vの計算

15

3.2 対象地形20
各層の鉛直流速ｗの計算

2530
濃度の計算

0

51010201520

2530終了3.計算条件

3040

50

水深(ｍ)

3.1 計算条件

3.3 海上風の推算

計算条件は表 3.1 を用いる。

今回使用する風データは気象庁が発表する

表 3.1 計算条件

アジア地上解析天気図をもとに推算した。

格子間隔2 分(格子数 35,31)

層数

82 点間の気圧差と距離を天気図から読み取り

タイムステップ

20 秒

式に代入した。

風応力

τ s = ρ a Cd ur2

コリオリ力(ｆ)粗度係数(C)

初期水位、流速

風速は次の式で与えられる。

fv =1 ∂p
ρ ∂x

f :コ リ オ リ パ ラ メ ー タ

f = 8.7769 ×10−5∂p : 2点 間 の 気 圧 差v :風 速

ρ :空 気 の 密 度∂ x :2 点 間 の 距 離密度ρは次の式で与えられます。

τ b = ρ wC f u u

ρ = 1.293 ×

全域で 02273.15
P×( 273.15 + t ) 1.013 ×105

N
NNW5000J
4000
NW
3000
WNW
2000
1000
W0t :気 温P :気 圧
ここで求めた風速 v は上空のもので、 v を<20.8m/s<17.2m/s<13.9m/s<10.8m/s<8.0m/s WSW<5.5m/s
SW<3.4m/s
SSW<1.6m/s

0.7 倍したものが海上での風速である
5000.0 Jて左に傾斜して吹く、北緯 37°付近では 30°

4000.0

風エネルギー

風はコリオリ力と地上摩擦力等圧線に対し傾斜する。これをもとに風向を推算した

3000.02000.01000.0

4.結果

NEENE
EESE
SESSES

図 4.1 風向の出現頻度のグラフと図 4.2 風

4.2 原油の拡散計算の結果

風が多いことがわかる。北東の風も比較的多く吹いる。北西の風とは北西から南東に向か

今回の事故では、12 月 7 日 7:15 に事故がって吹く風のことである。

発生し、タンクに開いた穴を塞ぐまでの 48 時
間油は流出し続けた。そこで 12 月 7 日 3:00

NNNE

から 12 月 9 日 3:00 までの 48 時間濃度を与えNEた。

ENE

コンター図を見ると流出から 4 日後の 11 日
EWSWにかけて南へ拡散していることがわかる。11ESE
SW日から 13 日にかけては拡散の規模が小さく、SESSW停滞しているといえる。13 日から 19 日にかSSE
S

けては大きく南に拡散し、全体も海岸に沿っ図 4.1 風向の出現頻度てやや南に移動している。19 日から 22 日にかけては停滞しているものの、その後は海岸Nに沿って南に移動しながら拡散している。特Wに 28 日から 31 日にかけて大きく流れていることがわかる。

S0E

5N
12/4

12/7

12/10

12/1312/16

12/19

12/2212/25

12/28

NNW

NW

WNW

W

WSWSWSSWS

風向

図 4.3 風向とその風エネルギーと各段階の風エネルギー

向の時間変化のグラフを見ると、特に北西のNNW 5040NW30WNW20100WSSESEESEEENENE

N

NNE0.04.1 海上風の特性

12/1

NNE12/3110

図 4.2 風向の時間変化

15次に図 4.3 風向とその風エネルギーと各段階20の風エネルギーを見ると、やはり北西の風エ25ネルギーが卓越している。
0510152025

図 4.4 12 月 7 日 3:00

330

4.3 実現象との比較

012 月 11 日の濃度のコンター図と、図 4.9 125月 11 日 10:40 に撮影された事故現場付近の衛10星写真を比較する。コンター図を見ると南北15に細長い楕円形に拡散している。特に南への20拡散が大きくなっている。一方、衛星写真を見ると南だけでなく海岸に沿って北東と、さ25らに南西にも拡散している。
051015202530

図 4.5 12 月 11 日 9:00
0510152025051015202530

図4.9 12月11日10時40分 撮影 Envisat

図 4.6 12 月 19 日 3:00

5.まとめ

05.1 結論
5

流出した原油の拡散状況を再現することが10出来た。また対象地域では風による吹送流が15卓越した流れであることを確認した。対象地

20域では冬季において季節風が強く短期間で原油が拡散するため注意が必要であることがわ25かった。
051015202530

5.2 課題

図 4.7. 12 月 28 日 3:00

風の観測データの入手や、海上風の推算の0精度を向上させることで、さらに精度の高い5解析が出来ると考えられる。また地形データ
10もより精度の高いものを用いることで精度の15高い解析が出来ると考えられる。
また今回は吹送流による原油の拡散を解析20したが、潮汐流や密度流などの流れによる原25

油の拡散の解析を行うことで、さらに高い精051015202530度で原油の拡散を再現できると考えられます。

図 4.8 12 月 31 日 3:004