Проектирование судна-нефтесборщика для ликвидации разливов нефти в Финском заливе - Дипломная работа

4.2 Расчет водоизмещения, главных размеров в первом приближении 4.3 Расчет ходкости на чистой воде 4.3.1 Выбор движителя судна 4.4 Уточнение нагрузки и определение водоизмещения во втором приближении 4.5 Уточнение нагрузки и определение водоизмещения в третьем приближенииНаиболее важными биогенными веществами, определяющими продуктивность водоемов, являются соединения азота, фосфора и кремния, которые служат питательными веществами для одноклеточных растительных организмов (фитопланктона). Эвтрофикацией называют массовое развитие фитопланктона, в частности, сине-зеленых водорослей вследствие избыточного поступления биогенных элементов. По последним обобщенным данным около 80% биогенных элементов поступает в Финский залив со стоком рек. При этом на долю Финляндии приходится 10 - 15%, Эстонии - 15 - 20% и России-65 - 75% общей нагрузки биогенных элементов на Финский залив. Поступление в восточную часть Финского залива невских вод, богатых биогенными элементами, обуславливает развитие в заливе процессов эвтрофикации.Гидрохимические наблюдения последних лет свидетельствуют о загрязнении вод Финского залива различными загрязняющими веществами, к числу которых относятся нефть, тяжелые металлы, фенолы и органические вещества. Загрязнение вод представляет серьезную опасность для морской флоры и фауны, ухудшает условия использования населением прибрежных районов для культурно-оздоровительных целей. Одним из источников загрязнения Финского залива нефтеуглеводородами являются нефтесодержащие воды, сбрасываемые с судов, при этом, особую опасность представляют балластные воды танкеров, неотсепаратированные льяльные воды, выкачиваемые за борт, а также непосредственные разливы нефти в случае аварии с танкерами.Загрязнение моря представляет собой одну из серьезнейших проблем охраны природы, возникших перед человечеством. Учитывая значительную концентрацию плавсредств в ряде районов Мирового океана, развитие и рост их числа, становится очевидным, что вызываемое судоходством загрязнение уже в настоящее время носит угрожающий характер.Соотношение между загрязнениями, поступающими с берега и с судов, а также между хозяйственно-фекальными, нефтесодержащими и производственными сточными водами зависит от грузооборота конкретного порта, характера погрузочно-разгрузочных операций, используемого оборудования.Около трети объема попадающего в Мировой океан нефти, приходится на судоходство. По классификации ИМО (Международной морской организации), потери нефти при эксплуатации судов следующие: - эксплуатационные сбросы нефтяного груза с танкеров; Это обусловлено тем, что танки моются при смене груза, а также тем, что в большинстве танкеров танки используют попеременно как грузовые, так и балластные. В настоящее время в результате увеличения сроков докования до 2 лет, постройки и увеличения пропускной способности приемных очистных приемных сооружений, применение мойки сырой нефтью ситуация значительно улучшилась. Наиболее распространенным (по количеству) видом загрязнения океана является нефть.В конце 20 века прогрессирующее загрязнение ОС, быстрый рост использования невозобновляемых природных ресурсов привели к тому, что способность биосферы к самоочищению оказалась на гране исчерпания, впервые на нашей планете появились очаги необратимых экологических изменений ОС. В качестве количественной меры опасности и безопасности используется понятие риска. Она характеризует величину ожидаемой опасности и степень близости и границам ее устойчивости. Экологический риск выражает вероятность экологического бедствия, катастрофы, нарушения нормального функционирования экологических систем и объектов в результате антропогенного вмешательства в природную среду или стихийного бедствия. Математически суммарный риск от нескольких не зависимых одновременно происходящих неблагоприятных событий определяется как произведение вероятного и отдельного неблагоприятного i-го события и ожидаемого ущерба в результате реализации: Количественно экологический риск выражается формулой: где - число антропогенных экологических катастроф и стихийных бедствий в единицу времени.Диффузия, т.е. перенос субстанций при помощи хаотических молекулярных или турбулентных движений в водной среде, является важным фактором, участвующим в формировании в Мировом океане как естественных гидрофизических полей (солености, растворенного кислорода, биогенных элементов), так и полей примесей (в том числе антропогенного происхождения). Перераспределение загрязнений в океане определяется не только диффузией, но и в значительной степени течениями (адвекцией), процессами биоаккумуляции, атмосферным переносом, живыми организмами и т.д. Поток загрязнений в океане зависит от градиента концентрации С загрязнений и коэффициента переноса К, учитывающего свойства морской среды, и имеет следующий вид: где К - для однородных водных масс представляет собой коэффициент молекулярной диффузии D; С - градиент концентрации. В этом случае вектор потока примеси q будет иметь вид: , где V - скорость движения водны

Содержание

Введение

Часть 1. Экологическое состояние вод Финского залива

1.1 Характеристика загрязнения вод Финского залива

1.1.1 Биогенные вещества

1.1.2 Загрязняющие вещества

1.2 Антропогенное воздействие на морскую среду, возникающее при эксплуатации флота, добыче и транспортировке нефти

1.2.1 Загрязнение акваторий

1.2.2 Загрязнения с судов

1.3 Экологические риски

1.4 Механизмы переноса загрязнений в Мировом океане

1.5 Загрязнение моря нефтью

1.5.1 Состав и основные свойства нефти

1.5.2 Поведение нефти в морской среде

1.6 Защита морской среды от загрязнения

1.6.1 Защита морской среды при эксплуатации судов

1.6.2 Оборудование и устройства по предотвращению загрязнения нефтью

1.6.3 Оборудование и устройства по предотвращению загрязнения сточными водами

1.7 Предотвращение загрязнения морской среды при эксплуатации проектируемого судна

Часть 2. Технология морских работ по ликвидации аварийных разливов нефти

2.1 Вероятные объемы разлива нефти по рекомендациям ИМО

2.2 Организация операции ликвидации разлива нефти

2.3 Технология борьбы с разливами нефти

2.3.1 Обнаружение и контроль разлива нефти

2.3.2 Предотвращение распространения нефтепродуктов по водной поверхности

2.3.3 Прием, хранение, сдача, утилизация собранной нефти. Методы ликвидации разливов

2.4 Устройства специальные для сбора нефти и мусора, установленные на судне-проекте

2.4.1 Щеточное устройство

2.4.2 Устройство очистки механизмов и систем судна от нефтепродуктов

Часть 3. Анализ условий аварийного разлива нефти в Финском заливе

3.1 Терминалы и трассы транспортировки нефти в Финском заливе

3.2 Оценка вероятных объемов аварийных разливов нефти

3.3 Система ликвидации разливов нефти

3.4 Анализ гидрометеорологических, гидрологических и ледовых условий в Финском заливе

Введение

Экосистемы Финского залива Балтийского моря, как и любая другая экосистема, подвергаются воздействию различных загрязнений, которые негативным образом сказываются на их функционировании.

В последние десятилетия здесь происходит интенсивное развитие судоходства, которое сопровождается строительством новых портов и расширением действующих. В стадии строительства находятся или построены порты в Выборге, Высоцке, Приморске, Санкт-Петербурге, Ломоносове, Кронштадте, Усть-Луге.

Рост морских перевозок увеличивает опасность аварий в море с судами всех типов.

Особую угрозу представляет транспортировка нефти в узких фарватерах мелководного Финского залива. Основными причинами аварий являются «человеческий» фактор, неисправности оборудования и тяжелые погодные условия. Аварии с судами сопровождаются разливами транспортируемых нефти и нефтепродуктов, а также топлива, что сопровождается наиболее тяжелыми последствиями для морской среды. Причинами разливов нефти также являются: устаревший танкерный флот, наличие однокорпусных танкеров типа «Нефтерудовоз», большой объем несанкционированных перевалок типа «берег-судно», неблагоприятные погодные условия, человеческий фактор и др.

В этой связи для защиты морских и береговых экосистем требуется развитие флота: специализированных судов для сбора разлитой нефти и нефтепродуктов - нефтесборщиков, а также строительство очистных сооружений в портах.

Назначение судов нефтесборщиков - осуществление ликвидации разливов нефти в морских акваториях. Эта работа должна осуществляться в кратчайшие сроки после аварии и в любых погодных условиях. Оборудование, установленное на судах нефтесборщиках, должно позволять проводить сбор нефти и нефтепродуктов с различной вязкостью в объемах, которые являются наиболее вероятными при аварийных происшествиях.

Особенно опасными являются разливы «тяжелых» нефтей и топочного мазута, которые содержат большое количество сернистых соединений, особенно опасных для морских экосистем.

Эти нефтепродукты имеют большую плотность и при понижении температуры воды до температуры замерзания могут стать тяжелее нефти, погрузиться на дно, весной всплыть на поверхность и снова вызвать нефтяное загрязнение.

Другой особенностью рассматриваемых нефтепродуктов является большая вязкость, вследствие чего они медленно растекаются по поверхности воды. Это обстоятельство может облегчить ликвидацию разлива этих нефтепродуктов, если операция ЛАРН будет начата через минимальный срок после аварийного разлива.

Целью дипломного проекта являлось создание специализированного судна для ликвидации аварийного разлива нефти и нефтепродуктов (в первую очередь: «тяжелой» нефти и мазута), обладающего высокой скоростью хода, обеспечивающей его оперативное прибытие в акватории наиболее вероятных аварийных происшествий с судами в Финском заливе.

Часть 1. Экологическое состояние вод Финского залива

1.1 Характеристика загрязнения вод Финского залива

Состояние экосистемы Финского залива в значительной степени определяется антропогенным воздействием, что обусловлено его географическим положением. Сводка под эгидой Хельсинской комиссии свидетельствует о том, что удельные поверхностные и объемные нагрузки на Финский залив значительно выше, чем на многие другие районы Балтийского моря (табл. 1).

Таблица 1 - Сопоставление некоторых географических характеристик Финского залива

Характеристика Балтийское море в целом Финский залив Доля Финского залива, %

Площадь акватории, км 412560 2960 7

Объем чаши, км 21631 1100 5

Площадь водосбора, км 1733850 413300 24

Речной сток, км /год 483 112 23

Население на площади водосборного бассейна. Тыс.чел. 71000 12000 17

Плотность населения, чел/км 42 28 -