ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΑΔΟΣΗΣ ΠΕΤΡΕΛΑΪΚΗΣ ΡΥΠΑΝΣΗΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΟΥ ΛΙΜΕΝΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Transcript

1 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογαφίας & Αλιείας ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΑΔΟΣΗΣ ΠΕΤΡΕΛΑΪΚΗΣ ΡΥΠΑΝΣΗΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΟΥ ΛΙΜΕΝΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ Χισόφοος Γ. Κουίας*, Αχιλλέας Γ. Σαμαάς** *Ο.Λ.Θ. Α.Ε., Ογανισμός Λιμένος Θεσσαλονίκης, Τ.Θ. 067, Τ.Κ. 50, Θεσσαλονίκη, Ελλάδα **Ακοπόλεως Α, Άνω Πόλη, Τ.Κ. 56, Θεσσαλονίκη, Ελλάδα Ση συγκεκιμένη εγασία, παουσιάζεαι ένα υπολογισικό μονέλο που ποσομοιώνει η διάδοση μιας πεελαιοκηλίδας συνδυαζόμενο με ένα υδοδυναμικό μονέλο, με σκοπό ην παακολούθηση ης επίδασης ης σε παάκιες πειοχές. Για η μελέη ης διάδοσης ου πεελαίου χησιμοποιείαι η εξίσωση μεαφοάς-διάχυσης πειλαμβάνονας και η διαδικασίας ης εξάμισης. Το μονέλο είναι χήσιμο για βαχυπόθεσμες ποβλέψεις και χησιμοποιείαι για ην ποσομοίωση πεισαικών ύπανσης σην πειοχή ου λιμένα Θεσσαλονίκης. Λέξεις Κλειδιά: πεελαιοκηλίδα, μονέλα, πόβλεψη, ποσομοίωση, εξίσωση μεαφοάς-διάχυσης HYROYNAMIC AN OIL SPILL TRANSPORT COMPTATIONAL MOELS IN THE THESSALONIKI PORT AREA Crioforo G. Kouia*, Aillea G. Samara** *T.P.A. S.A., Tealoniki Por Auori, P.O. Bo 067, P.C. 50, Tealoniki, Greee **Akropoleo A, P.C. 56, Tealoniki, Greee In i paper, a numerial/ompuaional model imulaing e ranpor and pread of an oil pill i preened, ombined wi a drodnami model, in order o monior an oil pill impa on oaal area. Te adveion-diffuion equaion i applied o deribe e ranpor of e oil, alo inluding e evaporaion proe. Te model i ueful for or-erm prediion of e oil pilled dnami and i ued for polluion iniden imulaion in e Tealoniki Por area. Ke Word: oil pill, model, prediion, imulaion, adveion-diffuion equaion

2 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογαφίας & Αλιείας ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σαν θαλάσσια ύπανση οίζεαι η εισαγωγή ουσιών, άμεσα ή έμμεσα, από ανθώπινες δασηιόηες σο θαλάσσιο πειβάλλον, οι οποίες έχουν ως αποέλεσμα δυσμενείς και επικίνδυνες επιπώσεις σους ζώνες ογανισμούς, παεμποδίζουν ανθώπινες δασηιόηες, αλλοιώνουν ην ποιόηα ου θαλασσινού νεού και υποβιβάζουν ις δυναόηες χησιμοποίησής ου για ψυχαγωγικούς σκοπούς []. Κάθε χόνο, δισεκαομμύια όνοι πεελαίου και ποϊόνων ου διακινούναι μέσω θαλάσσης. Οι λιμένες σε ολόκληο ον κόσμο αποελούν απααίηο κόμβο ου δικύου διακίνησης ων πααπάνω αγαθών. Η πιθανόηα αυχημάων με αποέλεσμα ην εκοή σο θαλάσσιο πειβάλλον πεελαίου και επικίνδυνων ουσιών είναι υπακή, ως αποέλεσμα φυσικών φαινομένων, ανθώπινων λαθών και εχνικών ασοχιών. Η δυναόηα πόβλεψης ης εξέλιξης σο χώο και σο χόνο μιας πεελαιοκηλίδας, είναι ένα πολύιμο εγαλείο επιχειησιακής έευνας. Για ην εκίμηση και ον έλεγχο ης πεελαϊκής ύπανσης, αναπύσσοναι υπολογισικά μονέλα α οποία αναπαισούν, μαθημαικά, ους νόμους που καθοίζουν ην θαλάσσια κυκλοφοία και η διάδοση ου πεελαίου μεά ην εκοή ου. πεελαϊκη υπανση Οι πεελαιοκηλίδες καηγοιοποιούναι βάσει ης ποσόηας πεελαίου που έχει διαεύσει σε μικές (ποσόηα <7on), μεσαίες (ποσόηα 7χ700on) και μεγάλες (ποσόηα >700on). Οι διαδικασίες που επιδούν ση χωοχονική εξέλιξη μιας πεελαιοκηλίδας είναι (α) η μεαφοά, (β) η διάχυση, (γ) η εξάμιση, (δ) η γαλακωμαοποίηση, (ε) η διάλυση, (σ) η οξείδωση, (ζ) η καθίζηση και (η) η βιοαποικοδόμηση [,6,7,8,]. Τα αίια ων πεισαικών δημιουγίας πεελαιοκηλίδων χωίζοναι σε εγασίες και αυχήμαα. Σοιχεία για α πεισαικά ανά αίιο (έη 97-00) παουσιάζοναι σον Πίνακα [8]. Πίνακας : Αίια πεισαικών δημιουγία πεελαιοκηλίδων

3 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογαφίας & Αλιείας μονελα κυκλοφοιασ Για η μελέη ης παάκιας κυκλοφοίας σην πειοχή ου λιμένα Θεσσαλονίκης, αναπύχθηκαν δύο υπολογισικά μονέλα κωδικοποιημένα σε γλώσσα πογαμμαισμού FORTRAN: (α) ο dirorla.for ο οποίο εφαμόζεαι σο πεδίο ου Όμου Θεσσαλονίκης και (β) ο dirorlaneed.for ο οποίο εφαμόζεαι σο πεδίο ου Λιμένα Θεσσαλονίκης. Τα μονέλα αυά, χησιμοποιούν αλγόιθμους που επιλύουν ις εξισώσεις συνέχειας και ισοοπίας χήσει ης μεθόδου ων πεπεασμένων διαφοών [,]. Οι εξισώσεις οποποιούναι για να πειγάψουν η βαοοπική οή (ανεμογενή και παλιοιακή κυκλοφοία σε ομογενές πεδίο) []. μονελο ΔΙΑΔΟΣΗΣ ΠΕΤΡΕΛΑΪΚΗΣ ΡΥΠΑΝΣΗΣ Για η μελέη ης διάδοσης ης πεελαϊκής ύπανσης, αναπύχθηκε ένα υπολογισικό μονέλο κωδικοποιημένο σε γλώσσα πογαμμαισμού FORTRAN, ο difupoil.for ο οποίο μποεί να εφαμοσεί όσο σο πεδίο ου Όμου, όσο και σε αυό ου Λιμένα Θεσσαλονίκης. Το μονέλο χησιμοποιεί αλγόιθμους που επιλύουν ην εξίσωση μεαφοάς-διάχυσης χήσει ης μεθόδου ων πεπεασμένων διαφοών [,]. Η γενική εξίσωση μεαφοάς-διάχυσης οποποιείαι για να πειγάψει ις διαδικασίες που θα έχουν ουσιασική συμβολή ση διαμόφωση ης συγκένωσης μέσα σα χονικά πλαίσια μελέης ου φαινομένου και είναι η μεαφοά, η διάχυση και η εξάμιση [,5]. ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΟΥ ΛΙ- ΜΕΝΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ Οι άνεμοι (διευθύνσεις και αχύηες) που μελεήθηκαν, επιλέχθηκαν βάσει ων σοιχείων για η μέση εήσια συχνόηα εμφάνισης ους από ο μεεωολογικό σαθμό Μεγάλου Εμβόλου. Οι θέσεις αυχημάων σα πεδία ου Όμου και ου Λιμένα Θεσσαλονίκης οι οποίες μελεήθηκαν, επιλέχθηκαν βάσει ης συχνόηας δημιουγίας πεελαιοκηλίδων από διάφοες Εξίσωση Συνέχειας : ( ) ( ) 0 ζ Εξίσωση Ισοοπίας καά : f ζ g b Εξίσωση Ισοοπίας καά : f g b ζ Εξίσωση Μεαφοάς - Διάχυσης : S S S Επιφανειακές αχύηες : ν α ν α

4 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογαφίας & Αλιείας Σχήμα : Εξέλιξη ης πεελαιοκηλίδας (α) ώα, (β) ώες και (γ) 6 ώες μεά ο αύχημα για Β-ΒΔ άνεμο αχύηας 5m/e δασηιόηες (Πίνακας ) η οποία καθοίζει και ην επικινδυνόηα/επιδεκικόηα σε αύχημα κάθε θέσης. Θεωήθηκε σενάιο πεισαικού ύπανσης που οδηγεί ση δημιουγία μικής πεελαιοκηλίδας (ποσόηα 7on) με διάκεια αποοής πεελαίου 5min. Tο χονικό διάσημα μελέης πειοίζεαι σε λίγες ώες από ην εκδήλωση ου αυχήμαος, θεωώνας όι μέσα σε αυό θα ενεγοποιηθούν οι μηχανισμοί για ην ανιμεώπισή ου. Σο Σχήμα παουσιάζοναι ενδεικικά, α αποελέσμαα ου μονέλου για πεισαικά ύπανσης. ΣΥΖΗΤΗΣΗ Από η μελέη ων χαών κυκλοφοίας και διάδοσης ων πεελαιοκηλίδων οι οποίοι ποκύπουν από α αποελέσμαα ων μονέλων, μποούμε να εκιμήσουμε ην επίδαση ων υδοδυναμικών συνθηκών ση διάδοση ου πεελαίου, καθώς και ον κίνδυνο που ανιμεωπίζουνε οι εγκαασάσεις ου Λιμένα και οι

5 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογαφίας & Αλιείας 5 πειοχές πλησίον αυού από α συγκεκιμένα πεισαικά ύπανσης. Οι εφαμογές που παουσιάζοναι έχουν σαν αποέλεσμα μικής έκασης επιπώσεις σις εγκαασάσεις ου Λιμένα Θεσσαλονίκης, αλλά σοβαές συνέπειες για ην αναολική και δυική ακή ου Όμου ης Θεσσαλονίκης αν οι κηλίδες δεν ανιμεωπισούν έγκαια. Οι ποσομοιώσεις που έγιναν για θέσεις αυχημάων ενός ων λιμενικών εγκαασάσεων, καέδειξαν -όπως αναμενόαν- σοβαόαο κίνδυνο για ις εγκαασάσεις και ο ποσωπικό, κυίως λόγω ης παγίδευσης ου πεελαίου μεαξύ ων ποβληών. Τέοια πεισαικά απαιούν άμεση απόκιση ενός ης πώης ώας. Τα βασικόεα πεισαικά α οποία επίσης καέδειξαν πιθανή επίπωση σις εγκαασάσεις ου Λιμένα, αφοούσαν αυχήμαα σα αγκυοβόλια υγών καυσίμων σχεδόν για κάθε ανεμολογικό σενάιο. Κάθε άλλη εφαμογή σο πεδίου ου Όμου, είχε σαν αποέλεσμα μική ή καθόλου ποσβολή ης πειοχής ου Λιμένα, αλλά σημανικές επιπώσεις σην αναολική και η δυική παάκια πειοχή. Ο κίνδυνος για όλες ις δασηιόηες που αναπύσσοναι εκεί είναι ποφανής και κίνεαι απααίηο να αποαπεί η επέκαση ης πεελαιοκηλίδας ενός ων ιών πώων ωών από ην δημιουγία ης. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Οι πεελαιοκηλίδες αποελούν σοβαόαη απειλή για ο θαλάσσιο πειβάλλον και ις παάκιες δασηιόηες. Λόγω ης συγκένωσης δασηιοήων που σχείζοναι με χήση και διακίνηση πεελαίου σους λιμένες [0], η δυναόηα πόβλεψης ης εξέλιξης ενός πιθανού αυχήμαος που θα οδηγήσει ση δημιουγία μιας πεελαιοκηλίδας ενός ή πλησίον ης πειοχής ου λιμένα, αξιολογείαι ως ένα πολύ σημανικό βήμα ση διαδικασία αποελεσμαικής ανιμεώπισης ου. Βάσει ης Διεθνούς Σύμβασης ου 990 «για ην εοιμόηα, συνεγασία και ανιμεώπιση ης ύπανσης ης θάλασσας από πεέλαιο» (OPRC Convenion) από ον Διεθνή Ναυιλιακό Ογανισμό (IMO) [7], η ανιμεώπιση ων πεισαικών πεελαϊκής ύπανσης, γίνεαι βάσει ων Σχεδίων Έκακης Ανάγκης [7,0,] που είναι υποχεωμένοι να έχουν διαμοφώσει οι ογανισμοί λιμένων, οι λιμενικές αχές και οι διάφοες παάκιες εγκαασάσεις που διαχειίζοναι πεέλαιο. Τα υπολογισικά μονέλα που αναπύχθηκαν σην παούσα εγασία, είναι δυναόν: (α) να χησιμοποιηθούν για ην πόβλεψη, με ικανοποιηική ποσέγγιση, ης χωοχονικής διάδοσης μιας πεελαιοκηλίδας σα πλαίσια καάισης ενός Σχεδίου Έκακης Ανάγκης, (β) να εφαμοσούν σε οποιοδήποε θαλάσσιο πεδίο γνωσών χαακηισικών, (γ) να πειγάψουν διαφοεικές πειπώσεις αυχημάων με μεαβολή ων χαακηισικών ου πεδίου και ου πεισαικού ύπανσης και (δ) να χησιμοποιηθούν για η μελέη διάδοσης οποιασδήποε άλλης ουσίας, καθώς α μονέλα κυκλοφοίας είναι ανεξάηα από ο μονέλο διάδοσης πεελαϊκής ύπανσης. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Κουίας Χ.Γ., 998. Εισαγωγή Σην Παάκια Τεχνική Και Τα Λιμενικά Έγα. Θεσσαλονίκη. Κουίας Χ.Γ., 985. Μαθημαικά Ομοιώμαα Σην Παάκια Μηχανική. Θεσσαλονίκη. Κουίας Χ.Γ., 998. Υπολογισική Υδαυλική. Ξάνθη. Φυιάνος Κ., 996. Η Ρύπανση Των Θαλασσών. Θεσσαλονίκη. Kouia C.G. and Gouidou Kouia M., 986. A omparaive ud of ree maemaial model for wind generaed irulaion in oaal area. Coaal Enginnering, 0, 7-8. Peiaki G.I. and Trianafllou G.N. and Kouia C.G., 00. Prediion and prevenion of oil onaminaion and monioring of e beni ruure and relaed fierie in on-

6 6 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογαφίας & Αλιείας neion wi e polluion impa. SAMS, ol., Inernaional Mariime Organizaion, org Inernaional Tanker Owner Polluion Federaion, Minir Of Meranile Marine, Tealoniki Por Auori S.A., S Environmenal Proeion Agen, www. epa.gov