Simulation of the immersion of dark oil products upon spill on the water surface
Authors: Наумов В.С. , Пластинин А.Е. , Каленков А.Н. , Родина Н.С. 
Published: March 2022

В статье рассматриваются вопросы прогнозирования подводного движения нефтяного загрязнения на основе применения методов математического моделирования. В качестве анализируемого процесса выбрано погружение темных нефтепродуктов при разливе на водную поверхность. Целью работы является разработка математической модели для оценки параметров области погружения, ориентированной на разлив темных нефтепродуктов с учетом температуры воды водоема. Практически каждая аварийная ситуация, связанная с разливом темных нефтепродуктов, сопровождается значительным загрязнением дна водоема. Для оценки последствий таких разливов авторами разработано математическое описание подводного движения нефтяного пятна. Для этого на первом этапе выявлены факторы, оказывающие значительное влияние на процесс погружения нефтепродуктов. На втором этапе применена теория эксперимента для оценки требуемого количества сценариев распространения нефтяного загрязнения. Каждый сценарий характеризуется определенным набором значимых факторов. На третьем этапе определены параметры расчетной области и выполнено численное моделирование процесса погружения. В результате численного эксперимента получен массив данных, достаточный для построения регрессионной модели оценки параметров области возможного погружения нефтяного загрязнения. В результате получены уравнения связи, обеспечивающие расчет следующих параметров области загрязнения: время погружения, координаты крайних точек, длина и ширина. Полученные регрессионные зависимости необходимы для оценки вреда компонентам природной среды и разработки мероприятий по локализации и ликвидации нефтяного загрязнения, возникающего при разливе темных нефтепродуктов.

The article discusses the issues of predicting the underwater movement of oil pollution based on the use of mathematical modeling methods. As the analyzed process, the immersion of dark oil products upon spillage on the water surface was chosen. The aim of the work is to develop a mathematical model for estimating the parameters of the subsidence area, focused on the spill of dark oil products, taking into account the water temperature of the reservoir. Almost every emergency related to the spill of dark oil products is accompanied by significant pollution of the bottom of the reservoir. To assess the consequences of such spills, the authors have developed a mathematical description of the underwater movement of an oil slick. For this, at the first stage, factors have been identified that have a significant impact on the process of immersion of oil products. At the second stage, the experimental theory was applied to assess the required number of scenarios for the spread of oil pollution. Each scenario is characterized by a specific set of significant factors. At the third stage, the parameters of the computational domain were determined and numerical modeling of the immersion process was performed. As a result of a numerical experiment, an array of data was obtained that is sufficient for constructing a regression model for estimating the parameters of the area of possible immersion of oil pollution. As a result, the equations of connection are obtained, which provide the calculation of the following parameters of the contaminated area: immersion time, coordinates of extreme points, length and width. The obtained regression dependencies are necessary to assess the harm to the components of the natural environment and to develop measures for the containment and elimination of oil pollution arising from the spill of dark oil products.