Luận văn thạc sĩ nghiên cứu lan truyền dầu ở biển đông phục vụ cảnh báo và tìm kiếm nguồn thải luận án ts khoa học trái đất 62 44 02

Luận văn thạc sĩ phân tích nghiên cứu lan truyền dầu ở biển đông phục vụ cảnh báo và tìm kiếm nguồn thải luận án ts khoa học, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải

Trường đại học

Đại học Quốc gia Hà Nội

Chuyên ngành

Hải Dương Học

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

luận án tiến sĩ

2018

182
2
0

Phí lưu trữ

45 Point

Mục lục chi tiết

LỜI CAM ĐOAN

1. MỞ ĐẦU

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

1.3. Nội dung nhiệm vụ nghiên cứu

1.4. Phạm vi nghiên cứu

1.5. Phương pháp nghiên cứu

1.6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

1.7. Các đóng góp mới của luận án

1.8. Bố cục của luận án

2. TỔNG QUAN VỀ THỰC TRẠNG SỰ CỐ DẦU TRÀN VÀ CÁC NGHIÊN CỨU DẦU TRÀN TRÊN BIỂN

2.1. Thực trạng sự cố tràn dầu trên biển trên thế giới, khu vực Biển Đông và biển Việt Nam

2.1.1. Hiện trạng sự cố dầu tràn trên thế giới

2.1.2. Hiện trạng sự cố dầu tràn ở khu vực Biển Đông và biển Việt Nam

2.1.3. Nguy cơ xảy ra sự cố dầu tràn ở khu vực biển Việt Nam và Biển Đông

2.2. Tình hình nghiên cứu mô phỏng về dầu tràn trên biển

2.2.1. Tình hình nghiên cứu mô phỏng dầu tràn trên biển trên thế giới

2.2.2. Tình hình nghiên cứu mô phỏng dầu tràn trên biển ở trong nước

2.3. Tình hình nghiên cứu khả năng tìm kiếm nguồn thải

2.3.1. Tình hình nghiên cứu khả năng tìm kiếm nguồn thải trên thế giới

2.3.2. Tình hình nghiên cứu khả năng tìm kiếm nguồn thải dầu ở trong nước

2.4. Kết luận chương 1

3. NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LAN TRUYỀN DẦU VÀ KHẢ NĂNG TÌM KIẾM NGUỒN THẢI DẦU

3.1. Phương pháp nghiên cứu lan truyền và biến đổi dầu

3.1.1. Cơ sở lý thuyết về lan truyền và biến đổi dầu xuôi thời gian

3.1.2. Cơ sở lý thuyết về lan truyền và biến đổi dầu ngược thời gian

3.2. Tham số hóa các quá trình động lực và phong hoá của dầu tràn

3.2.1. Các quá trình động lực của dầu tràn

3.2.2. Các quá trình phong hóa dầu của dầu tràn

3.3. Phương pháp rời rạc hoá, chỉ tiêu đánh giá và sơ đồ thuật toán

3.3.1. Phương pháp giải số

3.3.2. Phương pháp rời rạc hoá với sơ đồ sai phân hữu hạn

3.4. Các sơ đồ cấu trúc thuật toán

3.5. Chỉ tiêu đánh giá sai số

3.6. Kết luận chương 2

4. ĐÁNH GIÁ, PHÂN TÍCH VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CHO KHU VỰC BIỂN ĐÔNG

4.1. Các bước thực hiện và thông tin dữ liệu phục vụ tính toán

4.1.1. Các bước thực hiện

4.1.2. Thông tin dữ liệu phục vụ làm đầu vào cho tính toán

4.2. Kết quả nghiên cứu đánh giá kiểm nghiệm xuôi thời gian

4.2.1. Đánh giá hiệu ứng của sơ đồ sai phân trên lưới và kết hợp dưới lưới

4.2.2. Đánh giá kiểm nghiệm hiệu ứng của các thành phần tham gia

4.2.3. Đánh giá kiểm nghiệm hiệu ứng khuếch tán số xuôi thời gian

4.3. Kết quả nghiên cứu đánh giá thử nghiệm xuôi thời gian

4.3.1. Đánh giá thử nghiệm điều kiện môi trường đồng nhất xuôi thời gian

4.3.2. Đánh giá thử nghiệm điều kiện môi trường trung bình tháng xuôi thời gian

4.3.3. Đánh giá thử nghiệm điều kiện môi trường thực xuôi thời gian

4.4. Kết quả nghiên cứu khả năng tìm kiếm nguồn thải ngược thời gian

4.4.1. Một số kết quả mô phỏng ngược thời gian trên thế giới

4.4.2. Đánh giá thử nghiệm ngược thời gian trong điều kiện môi trường đồng nhất

4.4.3. Đánh giá thử nghiệm điều kiện môi trường biến đổi thực ngược thời gian

4.4.4. Đánh giá kiểm nghiệm hiệu ứng khuếch tán số ngược thời gian

4.4.5. Đánh giá độ ổn định mô hình xuôi – ngược theo thời gian

4.4.6. Đánh giá độ ổn định mô hình ngược - xuôi thời gian

4.5. Kết luận chương 3

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu lan truyền dầu ở Biển Đông

Nghiên cứu lan truyền dầu ở Biển Đông là một lĩnh vực quan trọng trong việc bảo vệ môi trường biển và phát triển kinh tế bền vững. Biển Đông không chỉ là một trong những vùng biển có mật độ giao thông hàng hải cao nhất thế giới mà còn là nơi có nhiều hoạt động khai thác dầu khí. Sự cố tràn dầu có thể gây ra những tác động nghiêm trọng đến hệ sinh thái và kinh tế địa phương. Do đó, việc nghiên cứu và mô phỏng quá trình lan truyền dầu là cần thiết để đưa ra các biện pháp cảnh báo kịp thời.

1.1. Tình hình ô nhiễm dầu ở Biển Đông

Ô nhiễm dầu ở Biển Đông đã trở thành một vấn đề nghiêm trọng, với nhiều sự cố tràn dầu xảy ra trong những năm qua. Các nguồn ô nhiễm chủ yếu đến từ tai nạn tàu thuyền, giàn khoan và các hoạt động khai thác dầu. Theo thống kê, đã có hàng ngàn tấn dầu tràn ra biển, gây thiệt hại lớn cho môi trường và kinh tế.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu lan truyền dầu

Nghiên cứu lan truyền dầu không chỉ giúp xác định hướng di chuyển của dầu mà còn hỗ trợ trong việc tìm kiếm nguồn thải. Việc hiểu rõ quá trình này sẽ giúp các cơ quan chức năng có biện pháp ứng phó kịp thời, giảm thiểu thiệt hại cho môi trường và kinh tế.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu lan truyền dầu

Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về lan truyền dầu, nhưng vẫn còn nhiều thách thức cần phải giải quyết. Các yếu tố như điều kiện thời tiết, dòng chảy và cấu trúc địa hình đều ảnh hưởng đến quá trình lan truyền dầu. Việc mô phỏng chính xác các yếu tố này là rất quan trọng để đưa ra các dự báo chính xác.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến lan truyền dầu

Các yếu tố như tốc độ gió, dòng chảy biển và nhiệt độ nước đều có tác động lớn đến quá trình lan truyền dầu. Việc nghiên cứu và phân tích các yếu tố này sẽ giúp cải thiện độ chính xác của mô hình dự báo.

2.2. Thách thức trong việc tìm kiếm nguồn thải

Tìm kiếm nguồn thải dầu là một thách thức lớn, đặc biệt là trong điều kiện thời tiết xấu. Việc xác định chính xác nguồn gốc của dầu tràn sẽ giúp các cơ quan chức năng có biện pháp xử lý kịp thời và hiệu quả.

III. Phương pháp nghiên cứu lan truyền dầu hiệu quả

Để nghiên cứu lan truyền dầu, nhiều phương pháp đã được áp dụng, bao gồm mô hình số trị và phân tích dữ liệu. Các phương pháp này giúp xác định chính xác quá trình lan truyền và biến đổi của dầu trong môi trường biển.

3.1. Mô hình Euler trong nghiên cứu lan truyền dầu

Mô hình Euler là một trong những phương pháp phổ biến được sử dụng để mô phỏng quá trình lan truyền dầu. Phương pháp này cho phép theo dõi sự di chuyển của dầu theo thời gian và không gian, từ đó đưa ra các dự báo chính xác.

3.2. Phân tích dữ liệu và ứng dụng GIS

Sử dụng công nghệ GIS trong phân tích dữ liệu giúp tích hợp thông tin không gian và thời gian, từ đó nâng cao khả năng dự báo và cảnh báo ô nhiễm dầu.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu về lan truyền dầu đã cung cấp nhiều thông tin hữu ích cho các cơ quan chức năng trong việc ứng phó với sự cố tràn dầu. Các mô hình dự báo đã được áp dụng thực tế, giúp giảm thiểu thiệt hại cho môi trường và kinh tế.

4.1. Kết quả mô phỏng lan truyền dầu

Các kết quả mô phỏng cho thấy sự di chuyển của dầu phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm điều kiện thời tiết và dòng chảy. Những thông tin này rất quan trọng trong việc đưa ra các biện pháp ứng phó kịp thời.

4.2. Ứng dụng trong công tác cảnh báo môi trường

Nghiên cứu đã giúp xây dựng hệ thống cảnh báo ô nhiễm dầu hiệu quả, từ đó hỗ trợ các cơ quan chức năng trong việc bảo vệ môi trường biển.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu lan truyền dầu ở Biển Đông không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn có giá trị thực tiễn cao. Trong tương lai, cần tiếp tục phát triển các mô hình dự báo và ứng dụng công nghệ mới để nâng cao hiệu quả trong công tác bảo vệ môi trường.

5.1. Định hướng nghiên cứu trong tương lai

Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến lan truyền dầu, đồng thời phát triển các công nghệ mới trong việc theo dõi và cảnh báo ô nhiễm dầu.

5.2. Tăng cường hợp tác quốc tế trong nghiên cứu

Hợp tác quốc tế trong nghiên cứu và ứng phó với sự cố tràn dầu sẽ giúp nâng cao hiệu quả và khả năng ứng phó, bảo vệ môi trường biển một cách bền vững.

16/08/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ THỰC TRẠNG SỰ CỐ DẦU TRÀN VÀ CÁC NGHIÊN CỨU DẦU TRÀN TRÊN BIỂN 1.1 Thực trạng sự cố tràn dầu trên biển trên thế giới, khu vực Biển Đông và biển Việt Nam 1.1 Hiện trạng sự cố dầu tràn trên thế giới Vấn đề ô nhiễm biển nói chung và ô nhiễm dầu trên biển nói riêng đã được nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới đề cập đến. Thực tế, sự cố tràn dầu đã xảy ra ở hầu hết các vùng biển trên thế giới với mức độ khác nhau. Ví dụ, một số vụ tràn dầu lớn như: (1) Năm 1991 ở vịnh Ba Tư do chiến tranh vùng vịnh khi Iraq rút quân khỏi Kuwait làm dầu tràn khoảng 250-366 triệu thùng (gallon), với diện tích dầu loang tương đương với quần đảo Hawaii (Mỹ); (2) Năm 2010 ở vịnh Mexico, dầu tràn khoảng 185 triệu thùng, do sự cố rò rỉ từ giếng Madonco thuộc giàn khoan của Công ty BP (Anh quốc); (3) Từ ngày 3/6/1979 đến ngày 23/3/1980 ở vùng vịnh Mexico, dầu tràn khoảng 30000 thùng dầu/ngày và tổng khoảng 140 triệu thùng do giàn khoan Ixtoc 1 của Mexico bị tai nạn; (4) Từ ngày 10/2/1983 đến ngày 18/9/1983 ở ngoài khơi biển Iran trên vịnh Ba Tư, lượng dầu tràn khoảng 80 triệu thùng do chiến tranh giữa Iran và Iraq đã xảy ra làm vỡ bể chứa và rò rì giàn khoan.

Theo số liệu của ITOPF [148] về sự cố tràn dầu do hàng hải từ năm 1970 đến nay, ngoài tác động của chiến tranh, số vụ tràn dầu lớn từ 100.000 tấn trở lên ghi nhận đượccó khoảng 10 vụ (Bảng 1. Các hình ảnh về các sự cố tàu thuyền gây ra tràn dầu được minh hoạ ở Hình 1. Từ năm 1992 đến 2011, ITOPF đã ghi nhận được 452 sự cố tràn dầu từ 7 tấn trở lên ở 47 quốc gia. Cũng giai đoạn này, Việt Nam đứng thứ 5 thế giới, thứ 4 Châu Á và thứ 3 khu vực (sau Trung Quốc và Singapore) trong các quốc gia có sự cố dầu tràn nhiều nhất, phân bố về số vụ tràn dầu trên 7 tấn được thể hiện ở Hình 1.

4 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Thống kê về một số vụ tràn dầu lớn nhất do hàng hải từ 1970 đến 2015 [148] Khối TT Tên tàu Năm Khu vực sự cố lượng (tấn) (1) (2) (3) (4) (5) 1 ATLANTIC EMPRESS 1979 Ngoài khơi Tobago, phía tây Ấn Độ 287000 2 ABT SUMMER 1991 Cách bờ biển Angola khoảng 1300km 260000 3 CASTILLO DE BELLVER 1983 Ngoài khơi vịnh Saldanha, Nam Phi 252000 4 AMOCO CADIZ 1978 Ngoài khơi Brittany, Pháp 223000 5 HAVEN 1991 Ngoài khơi Genoa, Italy 144000 Cách bờ biển Nova Scotia khoảng 6 ODYSSEY 1988 132000 1300km, Canada 7 TORREY CANYON 1967 Ngoài khơi Scilly Isles, Anh 119000 8 SEA STAR 1972 Ngoài khơi vịnh Oman 115000 9 IRENES SERENADE 1980 Ngoài khơi vịnh Navarino, Hy Lạp 100000 10 URQUIOLA 1976 Ngoài khơi La Coruna, Tây Ban Nha 100000 Hình 1. Một số hình ảnh tàu bị tai nạn gây sự cố tràn dầu trên thế giới [148] 5 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Số vụ tràn dầu Các quốc gia Hình 1. Đồ thị phân bố về số vụ tràn dầu trên 7 tấn tại các quốc gia có sự cố dầu tràn nhiều nhất thế giới giai đoạn 1992-2011 [148] 1.2 Hiện trạng sự cố dầu tràn ở khu vực Biển Đông và biển Việt Nam Khu vực Biển Đông là khu vực có tuyến đường hàng hải quốc tế đi qua và cũng là khu vực khai thác dầu khí lớn đang mở rộng phát triển mạnh trên thế giới.

Theo ITOPF (2013) có khoảng 80% dầu của Trung Quốc, 50% dầu của Nhật Bản và Hàn Quốc được vận tải bằng đường biển qua Biển Đông. Giai đoạn 1992-2011, Trung Quốc là nước đứng đầu với 23 vụ tràn dầu lớn, Nhật Bản 12 vụ, Hàn Quốc 11 vụ tràn dầu lớn, dẫn đến Châu Á đứng đầu về số lượng các sự cố tràn dầu [148]. Khu vực Biển Đông có mật độ hoạt động giao thông hàng hải lớn (Hình 1.3), các sự cố tràn dầu xảy ra tại các cảng biển phân bố theo lượng dầu tràn được thể hiện trên Hình 1.5 thể hiện sơ đồ tuyến hàng hải từ eo Mallaca đến Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc vận chuyển khối lượng dầu lên đến 300-400 triệu tấn/năm đi qua khu vực Biển Đông và lân cận với các hệ thống cảng của các nước tham gia như Trung Quốc, Thái Lan, Singapore, Malaixia, Philippin và Việt Nam, …. 6 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Tại khu vực Biển Đông và biển Việt Nam, theo số liệu phân tích và thông kê các sự cố tràn dầu trên biển được chia thành 2 loại: (1) Sự cố phát hiện được nguồn gốc là các hoạt động giao thông vận tải thủy bị tai nạn gần bờ và giàn khoan (Phụ lục 1.1); (2) Sự cố không phát hiện được nguồn gốc là hiện tượng tràn dầu xảy ra ngoài biển khơi, trôi dạt vào bờ (sự cố tràn dầu năm 2007 đến năm 2008 tại các tỉnh dọc ven biển Việt Nam (Hình 1.

Sơ đồ phân bố tàu hoạt động có phát báo trên Biển Đông và lân cận giai đoạn 1995-2005 [5].4 Sơ đồ phân bố các sự cố tràn dầu Hình 1. Sơ đồ phân bố mật độ dầu (triệu khu vực Biển Đông và lân cận giai đoạn tấn/năm) vận chuyển qua tuyến hàng hải khu 1976-2005 [148]. vực Biển Đông và lân cận năm 2005 [148]. 7 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.

Bản đồ phân bố vệt dầu tràn từ ảnh vệ tinh trên Biển Đông năm 2007 và 2008 8 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.3 Nguy cơ xảy ra sự cố dầu tràn ở khu vực biển Việt Nam và Biển Đông A. Thăm dò và khai thác dầu khí trên biển khu vực Biển Đông Khu vực Biển Đông là một trong năm bồn trũng chứa dầu khí lớn nhất thế giới với tiềm năng của những bồn trũng như Bruney-Saba (Bruney), Sarawak (Indone- sia), Malay (Malaxia), Pattani Thái (Thái Lan), Nam Côn Sơn (Việt Nam), Mê- Công (Việt Nam), Sông Hồng (Việt Nam), cửa sông Châu Giang (Trung Quốc) [3]. Hiện nay, các bồn trũng này đều được thăm dò và khai thác dầu khí bởi các quốc gia liên quan, trong đó Indonesia là thành viên của OPEC. Theo cơ quan Thông tin Năng lượng của Mỹ ước tinh trữ lượng dầu thô và hoá lỏng tiềm năng ở khu vực Biển Đông theo các quốc gia khoảng 1,5 tỷ thùng (Bruney), 0,3 tỷ thùng (Indone- sia), 5,0 tỷ thùng (Malaxia), 3,0 tỷ thùng (Việt Nam), 0,2 tỷ thùng (Philippin), 1,3 tỷ thùng (Trung Quốc) [147].

Theo đánh giá của Trung Quốc, trữ lượng dầu thô khu vực Biển Đông khoảng 213 tỷ thùng, trong đó khu vực Trường Sa và Hoàng Sa khoảng 105 tỷ thùng [154]. Theo đáng giá ước lượng của Việt Nam, dầu khí từ các bồn trũng khoảng là 550-700 triệu m3 (Sông Hồng), 300-700 triệu m3 (Phú Khánh), 700-800 triệu m3 (Cửu Long), 650-750 triệu m3 (Nam Côn Sơn), 250-300 triệu m3 (Malay – Thổ Chu) và 1000-1500 triệu m3 (Vũng Mây) [9]. Trong giai đoạn 2006 – 2007, phân bố tiềm năng dầu - khí của khu vực Biển Đông và lân cận được đánh giá và xây dựng thành bản đồ Hình 1.7 thể hiện phân bố về tiềm năng dầu khí trong không gian đã được chia theo lô và màu theo quản lý sở hữu của các quốc gia đang khai thác hoặc đã được thăm dò. Theo số liệu thống kê trong quá khứ về dầu tràn trên biển Việt Nam đã ghi nhận được các trường hợp liên quan đến thăm dò và khai thác dầu khí vào ngày 26/12/1992 với 300-700 tấn dầu FO (mỏ Bạch Hổ) và ngày 08/02/1995 với 15,37 m3 dầu FO (mỏ Đại Hùng) với cùng lý do vỡ ống dẫn dầu và không được thu gom.

Đối với các quốc gia khác trong khu vực Biển Đông chưa thu thập được thông tin. Công nghiệp thăm dò và khai thác dầu khí ngày càng phát triển thì nguy cơ khả năng xảy ra sự cố dầu tràn gây ô nhiễm trên biển cũng gia tăng cao hơn. 9 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Hoạt động hàng hải trong khu vực Biển Đông Hệ thống tuyến hàng hải nói chung và vận chuyển dầu nói riêng qua khu vực Biển Đông thuộc loại lớn thứ 2 thế giới.

Hệ thống vận tải dầu giữa các cảng trong khu vực và từ khu vực Trung Đông sang Đông Á qua eo biển Singapor ở phía nam và eo biển Đâì Loan – Basi ở phía bắc, lượng dầu lưu thông khoảng trên 300 triệu tấn/năm (Hình 1.9) thuộc loại lớn nhất thế giới. Lịch sử đã ghi nhận được rất nhiều vụ tai nạn gây tràn dầu trong giai đoạn 1976 đến 2005 với lượng từ 7 đến 700tấn (141 vụ tràn dầu) và trên 700 tấn (56 vụ tràn dầu) [148]. Phân bố tiềm năng dầu khí khu vực Hình 1. Giao diện website quản lý tàu vận Biển Đông và lân cận giai đoạn 2006-2007 [102] tải dầu của Cục Hàng hải Việt Nam [152] Cục hàng hải Việt Nam đang quản lý trên 100 tàu vận tải dầu lớn nhỏ khác nhau (Hình 1.

Theo số liệu thống kê của Cục Hàng hải Việt Nam, hàng năm đều có hàng chục vụ tai nạn xảy ra trên biển với lý do đâm va giữa tàu và tàu, giữa tàu và cầu cảng (Phụ lục 1). Năm 2017 từ tháng 3 đến tháng 11 đã có trên 30 vụ tai nạn đâm va và chìm tàu trên biến, các tàu này đều có một lượng dầu dự trữ nhất định để duy trì hoạt động trên hành trình nên dầu tràn ra biển là không tránh được [152]. Theo số liệu thống kê của ITOPF về hiện trạng sự cố dầu tràn xảy ra trên biển giai đoạn 1992-2011 có 13 quốc gia có số vụ dầu tràn trên 7 tấn lớn nhất thế giới, 10 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com trong đó có 06 quốc gia thuộc Biển Đông và vận tải dầu lớn qua Biển Đông [148]. Cũng theo số liệu thống kê trong nước giai đoạn 1992 đến 2015, số vụ dầu tràn là trên 50 vụ và đặc biệt là vụ dầu tràn trên biển không rõ nguồn gốc di chuyền vào vùng biển và bờ biển nước ta năm 2007-2008 [16].

Nguy cơ xảy ra sự cố tràn dầu trên thế giới nói chung và khu vực Biển Đông nói riêng do các nguyên nhân khác nhau (thăm dò và khai thác dầu khí, hoạt động giao thông hàng hải) là rất lớn và có ảnh hưởng trực tiếp đến nước ta. Vậy, từ hiện trạng đến nguy cơ xảy ra sự cố dầu tràn trong tương lai đã làm vấn đề nghiên cứu về lan truyền dầu và tìm kiếm nguồn phát thải trở nên cần thiết và cấp bách. Vấn đề này được đặt ra nhằm mục đích tạo ra công cụ tư vấn và hỗ trợ công tác ứng phó tràn dầu trong tương lai.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ