Luận án nghiên cứu lan truyền dầu ở Biển Đông - Nguyễn Quốc Trinh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ----------------------- Nguyễn Quốc Trinh NGHIÊN CỨU LAN TRUYỀN DẦU Ở BIỂN ĐÔNG PHỤC VỤ CẢNH BÁO VÀ TÌM KIẾM NGUỒN THẢI LUẬN ÁN TIẾN SĨ HẢI DƯƠNG HỌC Hà Nội - 2018 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ----------------------- Nguyễn Quốc Trinh NGHIÊN CỨU LAN TRUYỀN DẦU Ở BIỂN ĐÔNG PHỤC VỤ CẢNH BÁO VÀ TÌM KIẾM NGUỒN THẢI Chuyên ngành: Hải Dương học Mã số: 62 44 02 28 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HẢI DƯƠNG HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC HDC: PGS. Nguyễn Minh Huấn HDP: PGS. Phùng Đăng Hiếu XÁC NHẬN NCS ĐÃ CHỈNH SỬA THEO QUYẾT NGHỊ CỦA HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ LUẬN ÁN TM. Tập thể hướng dẫn khoa học Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận án Tiến sĩ PGS.

Nguyễn Minh Huấn GS. Đinh Văn Ưu Hà Nội - 2018 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và tài liệu sử dụng trong luận án là trung thực. Các kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác.

Hà Nội, ngày. Tác giả Nguyễn Quốc Trinh i TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com LỜI CẢM ƠN Luận án này đã được hoàn thành tại khoa Khí tượng, Thuỷ văn và Hải dương học thuộc Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội giai đoạn từ năm 2011 đến 2016. Để luận án được hoàn thành và đạt kết quả này, nghiên cứu sinh gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy hướng dẫn trực tiếp là PGS. Nguyễn Minh Huấn và PGS.

Phùng Đăng Hiếu, các thầy cô của khoa Khí tượng, Thuỷ văn và Hải dương học nói riêng và Trường Đại học Khoa học Tự nhiên nói chung, cùng bạn bè và đồng nghiệp đã tạo điều kiện tốt nhất về vật chất và tinh thần cho nghiên cứu sinh học tập, trao đổi và lĩnh hội kiến thức. Nghiên cứu sinh cũng trân trọng cảm ơn đến Hội đồng Khoa học đã góp ý rất nhiều để các nội dung của luận án được hoàn thiện tốt nhất. Để có được ngày hôm nay, nghiên cứu sinh cảm ơn bố mẹ và những người thân trong gia đình luôn thương yêu, động viên và khích lệ về vật chất và tinh thần. Nghiên cứu sinh trân trọng cảm ơn tất cả mọi người đã ủng hộ, tạo điều kiện và động viên khích lệ tinh thần để luận án này được hoàn thành.

Nghiên cứu sinh Nguyễn Quốc Trinh ii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. ii MỤC LỤC. iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT. vi DANH MỤC BẢNG BIỂU.

vii DANH MỤC HÌNH VẼ. viii MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu nghiên cứu.

Nội dung nhiệm vụ nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.

Các đóng góp mới của luận án. Bố cục của luận án. TỔNG QUAN VỀ THỰC TRẠNG SỰ CỐ DẦU TRÀN VÀ CÁC NGHIÊN CỨU DẦU TRÀN TRÊN BIỂN .1 Thực trạng sự cố tràn dầu trên biển trên thế giới, khu vực Biển Đông và biển Việt Nam .1 Hiện trạng sự cố dầu tràn trên thế giới .2 Hiện trạng sự cố dầu tràn ở khu vực Biển Đông và biển Việt Nam .3 Nguy cơ xảy ra sự cố dầu tràn ở khu vực biển Việt Nam và Biển Đông. Tình hình nghiên cứu mô phỏng về dầu tràn trên biển.

11 iii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Tình hình nghiên cứu mô phỏng dầu tràn trên biển trên thế giới. Tình hình nghiên cứu mô phỏng dầu tràn trên biển ở trong nước. Tình hình nghiên cứu khả năng tìm kiếm nguồn thải.

Tình hình nghiên cứu khả năng tìm kiếm nguồn thải trên thế giới. Tình hình nghiên cứu khả năng tìm kiếm nguồn thải dầu ở trong nước. Kết luận chương 1. NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LAN TRUYỀN DẦU VÀ KHẢ NĂNG TÌM KIẾM NGUỒN THẢI DẦU.

Phương pháp nghiên cứu lan truyền và biến đổi dầu. Cơ sở lý thuyết về lan truyền và biến đổi dầu xuôi thời gian. Cơ sở lý thuyết về lan truyền và biến đổi dầu ngược thời gian. Tham số hóa các quá trình động lực và phong hoá của dầu tràn.

Các quá trình động lực của dầu tràn. Các quá trình phong hóa dầu của dầu tràn. Phương pháp rời rạc hoá, chỉ tiêu đánh giá và sơ đồ thuật toán .1 Phương pháp giải số .2 Phương pháp rời rạc hoá với sơ đồ sai phân hữu hạn. Các sơ đồ cấu trúc thuật toán.

Chỉ tiêu đánh giá sai số. Kết luận chương 2. ĐÁNH GIÁ, PHÂN TÍCH VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CHO KHU VỰC BIỂN ĐÔNG. Các bước thực hiện và thông tin dữ liệu phục vụ tính toán .1 Các bước thực hiện .2 Thông tin dữ liệu phục vụ làm đầu vào cho tính toán.

74 iv TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Kết quả nghiên cứu đánh giá kiểm nghiệm xuôi thời gian. Ðánh giá hiệu ứng của sơ đồ sai phân trên luới và kết hợp dưới luới. Đánh giá kiểm ngiệm hiệu ứng của các thành phần tham gia.

Đánh giá kiểm nghiệm hiệu ứng khuếch tán số xuôi thời gian. Kết quả nghiên cứu đánh giá thử nghiệm xuôi thời gian. Đánh giá thử nghiệm điều kiện môi trường đồng nhất xuôi thời gian. Đánh giá thử nghiệm điều kiện môi trường trung bình tháng xuôi thời gian.

Đánh giá thử nghiệm điều kiện môi trường thực xuôi thời gian. Kết quả nghiên cứu khả năng tìm kiếm nguồn thải ngược thời gian. Một số kết quả mô phỏng ngược thời gian trên thế giới. Đánh giá thử nghiệm ngược thời gian trong điều kiện môi trường đồng nhất.

Đánh giá thử nghiệm điều kiện môi trường biến đổi thực ngược thời gian. Đánh giá kiểm nghiệm hiệu ứng khuếch tán số ngược thời gian. Đánh giá độ ổn định mô hình xuôi – ngược theo thời gian. Đánh giá độ ổn định mô hình ngược - xuôi thời gian.

Kết luận chương 3. 131 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 132 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN. 134 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

150 v TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT API: Viện Dầu khí của Hoa Kỳ (American Petroleum Institute) NOAA: Cục Khí tượng và Đại dương Quốc gia của Hoa Kỳ (National Oceanic and Atmospheric Administration) ITOPF: Liên đoàn Ứng phó ô nhiễm trên biển Quốc tế (International Tanker Owners Pollution Federation Ltd) ASCE: Hiệp hội của kỹ sư dân dụng Mỹ (American Society of Civil Engineers) CFSR: Hệ thống dữ liệu khí hậu tái phân tích (Climate Forecast System Reanalysis) POM: Mô hình Đại dương của Trường Đại học Princeton (Princeton Ocean Model) SWAN: Mô hình hình mô phỏng sóng ven bờ (Simulating WAves Nearshore) LPTMs: Mô hình Lagrangian theo dõi quỹ đạo hạt (Lagrangian Particle-Tracking Models) BITT: Quỹ đạo ngược thời gian (Backward-in-Time-Trajectory) LCSs: Cấu trúc nhánh kết hợp Lagrangian (Lagrangian Coherent Structures) BP : Dầu khí của Anh quốc (British Petroleum) nnk: Nhiều người khác vi TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. Thống kê về một số vụ tràn dầu lớn nhất do hàng hải từ 1970 đến 2015. Đặc trưng mật độ tại 15oC của các loại dầu. Tổng hợp thông số các đặc trưng về tham số hoá các quá trình động lực, phong hoá và tính chất dầu.

Hệ thống các quá trình hoá trong mô hình dầu tràn và vật thể trôi trên biển .1 Thông tin dữ liệu đầu vào phục vụ tính toán lan truyền và biến đổi dầu tràn. Kết quả tính toán theo các chỉ số NASH, PBIAS, RMSE và hàm tương quan của các trường hợp thành phần tham gia. Kết quả mô phỏng diện tích của lớp dầu tràn trên mặt biển với các kịch bản bước lưới khác nhau. Kết quả tính toán theo các chỉ số NASH, PBIAS, RMSE và hàm tương quan của mô phỏng dầu tràn theo thời gian với yếu tố môi trường chế độ tháng.

Kết quả tính toán theo các chỉ số NASH, PBIAS, RMSE và hàm tương quan của lan truyền dầu với yếu tố môi trường (CFSR và POM) theo thời gian thực. So sánh đánh giá kết quả lan truyền dầu thải ngược thời gian theo các chỉ số NASH, PBIAS, RMSE và hàm tương quan. Kết quả tính toán theo các chỉ số NASH, PBIAS, RMSE và hàm tương quan của lan truyền dầu theo thời gian với yếu tố môi trường chế độ tháng. Kết quả tính toán theo các chỉ số NASH, PBIAS, RMSE và hàm tương quan của lan truyền dầu với yếu tố môi trường (CFSR và POM) theo thời gian thực.

115 vii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. Một số hình ảnh tàu bị tai nạn gây sự cố tràn dầu trên thế giới. 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. Sơ đồ phân bố tàu hoạt động có phát báo trên Biển Đông và lân cận giai đoạn 1995-2005 .4 Sơ đồ phân bố các sự cố tràn dầu khu vực Biển Đông và lân cận giai đoạn 1976-2005.

Sơ đồ phân bố mật độ dầu (triệu tấn/năm) vận chuyển qua tuyến hàng hải khu vực Biển Đông và lân cận năm 2005. Bản đồ phân bố vệt dầu tràn từ ảnh vệ tinh trên Biển Đông năm 2007 và 2008. Phân bố tiềm năng dầu khí khu vực Biển Đông và lân cận giai đoạn 2006-2007. Giao diện website quản lý tàu vận tải dầu của Cục Hàng hải Việt Nam.

Hệ thống giao thông hàng hải quốc tế về vận chuyển dầu trên biển. Các quá trình vật lý, phong hóa và biến đổi dầu tràn trên biển. Sơ đồ nguyên lý của quá trình lan truyền và biến đổi tính chất của dầu tràn. Sơ đồ mô tả quá trình tác dụng lực làm di chuyển xuôi- ngược theo thời gian.

Sơ đồ mô tả quá trình khuếch tán vật chất xuôi- ngược theo thời gian. Sơ đồ mô tả quá trình bảo toàn vật chất xuôi- ngược theo thời gian. Sơ đồ các quá trình động lực và phong hoá biến đổi theo thời gian. Biến đổi của hệ số khuếch tán ngang theo thời gian.

Hình ảnh nhũ tương trên biển. Biến đổi tỷ lệ của phần dầu bị nhũ tương (Fw) theo thời gian. Tỷ lệ bay hơi ở nhiệt độ 15oC cho một số loại dầu khác nhau. Biến đổi tỷ phần của bay hơi (Fe) theo thời gian.

40 viii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.