Báo cáo tổng hợp kết quả thực hiện năm 2009 Thực thi mô hình dự báo và ứng phó sự cố tràn dầu

TỐNG CỤC MỐI TRƯỜNG
c ư c KĨẺM SOÁT Ô NHIỄM
Nhiệm vụ:
“ĐIỀU TRA, ĐÁNH GIÁ VÀ D ư BÁO s ụ CỐ
TRÀN DẦU GẢY TỎN THƯƠNG M ồi TRƯỜNG BIẾN;
ĐỀ XUẤT CẮC GIÃI PHÁP PHÒNG NGỪA VÀ ỨNG PHÒ”
BÁO CÁO TỎNG HỢP KÉT QUẢ THỤC HIỆN NĂM 2009
THỤC THI MÔ HỈNH
D ự SÁO VÀ ỨNG PHÓ S ự C ố TRÀN DÂU
Đo*n vị ch« trì: Trung tâm Tư vấn KTTV&MT
Ngưòi thực hiện: Trần Hồng Thái, Nguyễn Xuân Hiển
~ , ' I*
Nguyên Đăng Đức Thọ, Trân Duy ỉ íién I
Lê Ọuốc Huy, Nguyễn Thị Thanh,
ỉs
Phạm Ván Tiến, Khương Van Hải, I
Dương Văn Tiến, Doản Thị Thu í là,
Nguyễn Thị Xuân Quỳnh, Trần Văn Trà
-là nội, 12/2009
.
_________
_

1
TỔNG CỤC MÔI TRƯỜNG
CỤC KIỂM SOÁT Ô NHIỄM
Nhiêm vu:
“ĐIÈU TRA, ĐÁNH GIÁ VÀ D Ư BÁO s ự CÓ
TRÀN DẦU GÂY TỐN THƯƠNG M ồ i TRƯỜNG BIÊN;
ĐÊ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG NGỪA VÀ ỨNG PHÓ ”
BÁO CÁO TỎNG HỢP KẾT QUẢ T H ựC H IỆN NĂM 2009

THựC THI MÔ HÌNH
D ự BÁO VÀ ỨNG PHÓ S ự CỐ TRÀN DẦU
Đơn vị chủ trì: Trung tâm Tư vấn KTTV&MT
Ngưòi thực hiện: Trần Hồng Thái, Nguyễn Xuân Hiên,
Phan Đăng Đức Thọ, Trần Duy Hiền,
Lê Quốc Huy, Nguyễn Thị Thanh,
Phạm Văn Tiến, Khương Văn Hải,
Dương Văn Tiến, Đoàn Thị Thu Hà,
Nguyễn Thị Xuân Quỳnh, Trần Văn Trà
Hà nội, 12/2009
MỤC LỤC
A - PHẦN I. T H ựC THI MỒ HÌNH DỤ BÁO s ự CÓ TRÀN DẦU TRÊN
BIỂN ĐÔNG
I. GIÓI THIỆU CHƯNG 4
II. TÔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN c ứ u VÊ MÔ HÌNH D ự BÁO LAN
TRUYỀN Ỏ NHIẼM DẦU
5
III. ĐIỀU KIỆN T ự NHIÊN KHƯ v ự c BIÊN ĐÔNG

25
3.1. Đặc điểm địa hình khu vực biển Đông

25
3.2. Đặc điểm khí hậu khu vực biển Đông
26
IV. NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE D ự BÁO Ô NHIỄM
DẦU TRÊN BIẾN ĐỔNG 30
4.1. Cơ sở lý thuyết của mô hình 30
4. ỉ. 1. M ô đun M IK E 21 H D 30
4.1.2. M ô đun M IK E 2 1 & M IK E 3 P articỉe/S p ill Analysis

30
4.1.2.1. Quá trình bình lưu và khuếch tá n 31
4.1.2.2. Quá trình lan truyền dầu 33
4.2. Điều kiện địa hình, miền tính và lưới tính
35
4.3. Điều kiện ban đầu và điều kiện biên của mô hình 35
4.4. Quá trình hiệu chỉnh và kiểm nghiệm thủy động lực trên biến Đông

36
4.4.1. Quá trình hiệu chỉnh 36
3.4.2. Quá trình kiểm nghiệm 38
4.5. Một số kết quả tính toán, dự báo ô nhiễm dầu trên biển Đông

40
4.6. Mô phỏng thử nghiệm quá trình lan truyền dầu tại cửa Định An 51
c. Mô phỏng quá trình lan truyền dầu tại cửa sông Hậu

54
V. KÉT LUẬN 61
B - PHẦN II. T H ự C THI MỒ HÌNH Ứ NG PHÓ s ự CÓ TRÀN DẦU
TRÊN SÔNG SÀI GÒN - ĐỒNG NAI
I. GIỚI THIỆU CHUNG 65
II. MỤC TIÊU CỦA NHIỆM v ụ 66
III. KỊCH BẢN DIỄN TẬP ỨNG PHÓ s ự CỐ TRÀN DẦU

66
3.1 Kịch bản diễn tập
66
3.2 Công nghệ áp dụng ■ 67

3.3 Trang thiết bị sử dụng tương ứng với công nghệ áp dụng 67
IV. DIẺN BIẾN CUỘC DIỄN TẬP ỨNG PHÓ s ự CÓ TRÀN DẦU

69
4.1 Tiếp cận, khống chế và dập tắt lửa cháy trên tàu bị nạn
69
4.2 Tìm kiếm, phát hiện và vá lỗ thủng 71
4.3 Triển khai phao quây dầu và thu gom dầu tràn

71
4.4 Chống cháy trên sông 75
4.5 Giải phóng sông và làm sạch môi trường 75
4.6 Xử lý sau tràn dầu 76
4.7. Đánh giá kết quả việc thực thi mô hình ứng phó sự cố tràn dầu

76
V. PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG DO s ự CỔ
TRÀN DẦU 76
5.1 Đánh giá tác động môi trường do sự cố tràn dầu:

77
5.2 Các tác động gây hậu quả lâu dài cho môi trường và hệ sinh thái

78
VI. KÉT LUẬN 84
2
PHẦN I
THựC THI MÔ HÌNH Dự BÁO
Sự CÓ TRÀN DẦU TRÊN BIỂN ĐÔNG
I. GIỚI THIỆU CHUNG

•
Tốc độ tăng trưởng kinh tế lớn trong những năm gần đây đã làm gia tăng
rẫt mạnh lượng tiêu thụ xăng dầu. Sản lượng khai thác dầu thô toàn thế giới
klhcảng 3 tỷ tấn 1 năm và nửa số đó được vận chuyển bàng đường biển (Pavlo,
2(0(3). Hậu quả là một lượng dầu rất lớn bị rò rỉ ra môi trường biến do hoạt động
của các tàu và do các sự cố hư hỏng hay đắm tàu chở dầu, do sự cố tại lồ khoan
thăn dò và dàn khoan khai thác dầu. Lịch sử thế giới đã ghi nhận hàng trăm vụ
ô nhiễm dầu trên biển.
Tại khu vực ngoài khơi và ven biển nước ta ô nhiễm dầu đã và đang xảy
ra r.gày càng nhiều hơn với mức độ ảnh hưởng ngày càng gia tăng và khu vực
chịu ảnh hưởng ngày càng rộng lớn. Trong khoảng thời gian 10 năm gần đây, đã
có hơn 10 vụ tràn dầu gây ô nhiễm, ảnh hưởng rất lớn đến môi trường vùng cứa
sông và ven biển nước ta. Điển hình là vào ngày 3/10/1994, tàu Neptune Aries
(Singapore) đã va vào cầu cảng Cát Lái, làm tràn 1.700 tấn dầu; ngày 7/9/2001,
tàu Formosa One (Liberia) đụng vào tàu khác tại vịnh Gành Rái làm thoát ra
môi trường 900m3 dầu; ngày 6/2/2002, tàu Bạch Đằng Giang va vào đá tại Hải
Phòng, làm thoát ra 2.500m3 dầu. Trong mấy năm gần đây, cứ vào khoảng tháng
3, tháng 4 hàng năm là dầu lại trôi dạt vào gây ô nhiễm các khu vực biển miền
Trung. Đặc biệt từ ngày 29/1/2007 dầu bắt đầu xuất hiện và làm ô nhiễm bãi
biển Đà Nằng và Hội An. Sau đó, trong thời gian từ đầu tháng 2/2007 tới giữa
tháng 5/2007, ô nhiễm dầu đã ảnh hưởng đến 17 tỉnh, thành phố ven biển nước
ta, bao gồm Hải Phòng, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên - Huế, Đà
Nang, Quảng Ngãi, Quảng Nam, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hoà, Vũng Tàu -
Côn Đảo, Tiền Giang, Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng và Cà Mau. Lượng dầu
được thu gom từ các tỉnh trong cả nước tính từ ngày 29/1/2007 đen ngày
18/4/2007 là 1702 tấn, trong đó riêng tỉnh Quảng Nam là 855 tấn. Sự cố dầu trôi
dạt vào bờ biển là rất nghiêm trọng, lượng dầu trôi dạt lớn gây ảnh hương trên
diện rộng và chưa đánh giá được hết mức độ thiệt hại về kinh tế, xà hội và mỏi
trường. Nguồn gây ra ô nhiễm dầu trong sự cố này là chưa rõ ràng. Do tính chất
nghiêm trọng của sự cố ô nhiễm dầu, Thủ tướng Chính Phủ đã chỉ đạo Bộ Tài

nguyên và Môi trường nghiên cứu xác định nguyên nhân gây ô nhiễm dầu. Hầu
hết các cơ quan liên quan thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường như Cục Báo vệ
Môi trường, Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn và Môi trường, Trung tâm Khí
tượng Thuỷ văn Quốc Gia, Trung tâm Viễn thám và một sổ cơ quan ngoài Bộ
Tài nguyên và Môi trường như Viện Vật lý Điện tử, Viện Khoa học và Công
nghệ Việt Nam, Trung tâm Nghiên cứu Phát triển an toàn và Môi trường Dầu
khí - Viện Dầu khí Việt Nam đã tham gia tính toán xác định nguyên nhân gâv ô
4
iủiễm dầu dưới sự chỉ đạo của Tổ công tác xác định nguyên nhân ô nhiễm dầu
do Thứ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường Phạm Khôi Nguyên đứng đầu.
Vặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng công tác xác định nguyên nhân sự cố tràn
cUu cũng như nguồn ô nhiễm dầu vẫn chưa được triển khai đúng tiến độ và với
đc chính xác cần thiết. Cơ sở dừ liệu nhận dạng các mẫu dầu thô Việt Nam chưa
hoàn chỉnh nên gặp khó khăn rất nhiều trong việc xác định nguồn gốc dầu ô
nHễm cho vùng biển nước ta từ mẫu dầu ô nhiễm thu được. Do chưa có các kết
qiả phân tích thành phần các mẫu dầu thô đang được khai thác và vận chuyển
trén Biển Đông nên các mô hình số trị tính toán phong hoá dầu chỉ sử dụng các
sc liệu giả định. Điều này hạn chế rất nhiều độ chính xác của các kết quả tính
toín quá trình biến đổi của dầu trên biển. Các mô hình tính toán, dự báo lan
truyền và biến đổi của dầu ô nhiễm dầu chưa hoàn chỉnh nên chưa tính toán
đuợc với độ chính xác cao quá trình lan truyền và biến đổi ô nhiễm dầu, làm cơ
sẻ để xác định nguồn ô nhiễm dầu.
Nằm trong khuân khổ Dự án: “"Điều tra, đánh giá, dự báo nguy cơ sự cố
trai dầu gây tổn thương môi trường biển. Đề xuất các giải pháp ứng phó" thuộc
dv án “Điều tra, đánh giá mức độ tổn thương tài nguyên - môi trường, khí tượng
thiỷ văn Việt Nam; dự báo thiên tai, ô nhiễm môi trường tại các vùng biên; kiên
nghị các giải pháp bảo vệ”. Nhiệm vụ: “Nghiên cứu, ứng dụng mô hình tính toán,
dụ báo ô nhiễm dầu trên biển Đông” là một nhiệm vụ rất quan trọng, nhiệm vụ
trong tâm của nhiệm vụ này là nghiên cứu, xây dựng và ứng dụng được một sô
m) hình số trị mô phỏng, dự báo quá trình lan truyền và biến đổi của dầu, trên

cc sở đó đưa ra các biện pháp và kịch bản phục vụ công tác xử lý ô nhiễm và
giun thiểu ảnh hưởng đến môi trường sinh thái và phát triển kinh tế xã hội.
II TỎNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN c ứ u VỀ MÔ HÌNH DỤ BÁO
LAN TRƯYÈN Ô NHIẺM DẦU
2.1. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài
Ngày nay, với sự phát triển của phương tiện tính toán, mô hình mô phỏng
qiá trình lan truyền và biến đổi của dầu sau khi xảy ra sự cố, đánh giá tác động
mòi trường sinh thái và thử nghiệm các phương án ứng phó khác nhau đã trơ
thrnh một phương tiện hiệu quả và rẻ nhất để tính toán dự báo, xác định phương
án hiệu quả ứng phó với sự cố ô nhiễm dầu. Có rất nhiều mô hình số trị tính toán
dụ báo quá trình vận chuyển và biến đổi dầu đang được sử dụng hiện nay, từ các
mó hình quỹ đạo đơn giản tới các mô hình 2, 3 chiều tính toán chi tiết quá trình
lar truyền và biến đổi dầu, có tính đến các giải pháp ứng phó và đánh giá anh
huởng của dầu ô nhiễm tới môi trường sinh thái. Đe có thê xây dựng được các
mô hình này, cần phải có kiến thức chi tiết về các quá trình vận chuyển, biến đôi
của dầu, tác động của dầu ô nhiễm tới môi trường sinh thái cũng như hiệu qua
của các giải pháp ứng phó sự cố ô nhiễm dầu.
Sau khi xảy ra sự cố tràn dầu trên biển và trái qua quá trình loang dầu cơ
học ban đầu, dầu sẽ bị vận chuyển trên biển bởi ảnh hưởng tổng hợp của gió,
sóng và dòng chảy. Vì vậy, để dự báo quá trình lan truyền và biến đối của dầu ô
nhiễm, cần phải có các mô hình mô phỏng các quá trình động lực học biến với
độ chính xác cao. Hiện tại, phương pháp dự báo thời tiết bằng mô hình sổ trị dã
đạt được nhiều kết quả rất tốt và đã trở thành phương pháp chính dùng đẻ dự báo
thời tiết ở các nước phát triển như Mỹ, Nhật và Châu Âu. Có một số mô hình dir
báo thời tiết số trị như các mô hình phổ toàn cầu của Mỹ, Nhật, Châu Âu, các
mô hình dự báo thời tiết khu vực như mô hình phổ khu vực của Mỹ, Nhật và
Châu Âu. Các mô hình trên cung cấp các điều kiện biên thích hợp cho các mô
hình dự báo thời tiết quy mô vừa có độ chính xác cao như các mô hình WRF,
MM5, RAMS của Mỹ, HRM của Đức, mô hình JMA MRI-NDP của Nhật V.V
Các yếu tố khí tượng như vận tốc gió tại độ cao 10 m, nhiệt độ không khí, nhiệt

độ mặt biển và bức xạ mặt trời dự báo bàng các mô hình trên có thề được dùng
để tính toán các quá trình động lực khác trong biển như dòng chảy, sóng, và
được sử dụng trực tiếp để tính toán quá trình vận chuyển và phong hoá dầu. Các
mô hình dự báo sóng biển thường được dùng là các mô hình WAM, SWAN kết
hợp với các mô hỉnh tính toán quá trình lan truyền sóng ven bờ. Có rất nhiều mô
hình tính toán dòng chảy 2 và 3 chiều trên biển. Thông thường, các mô hình 2
chiều chỉ được sừ dụng để tính toán dòng chảy tại khu vực ven bò và cửa sông
có độ sâu không lớn. Đối với vùng ngoài khơi, vì độ sâu biển lớn và dòng chảy
thay đổi rất mạnh theo độ sâu, việc sử dụng các mô hình số trị 3 chiều là cần
thiết. Hơn nữa, như thấy ở các phần trên, cần phải sử dụng mô hình 3 chiều đề
tính toán quá trình vận chuyển và biến đổi của dầu ô nhiễm trên biến. Một sô mô
hình điển hình như mô hình POM (Princeton University Ocean Model) tại
trường Đại học Princeton (Mỹ), mô hình ROMS (Regional Oceanic Modeling
System) tại trường Đại học Caliomia, Los Angeles và Đại học Rutgers (Mỹ), mô
hình HAMSON (Hamburg Shelf Ocean Model) (Đức, Canada), mô hình
AIMS/GHER tại trường đại học Liège (Bỉ). Các mô hình trên dùng cho cả vùng
ngoài khơi và ven bờ. Mô hình MECCA (Model for Estuarine and Coastal
Circulation and Assessment) dùng tính toán dòng chảy vùng cửa sông và ven bờ.
Bên cạnh đó, các mô hình MIKE3 PA/SA (Đan Mạch), STATMAP (Na Uy) có
thể tính toán dòng chảy và lan truyền, biến đổi của ô nhiễm dầu 3 chiêu. Trong
số các mô hình trên, mô hình POM là mô hình tính toán khá chi tiết các quá
6
trình rối biển theo sơ đồ khép kín rối mực 2,5 của Mellor và Yamada và ảnh
hưởng của phân tầng mật độ tới quá trình vận chuyển chất khuyếch tán theo
phương thẳng đứng. Mô hình ROMS xét tới quá trình rối khá đơn giản bằng
cách sử dụng một phân bố năng lượng rối theo phương thẳng đứng. Mô hình
AIMS/GHER cũng tính toán rối bằng một sơ đồ khá đơn giản trên CO' sớ
gradient vận tốc dòng chảy. Mô hình MECCA cho phép tính toán dòng chay
tổng hợp vùng ven bờ và cửa sông với độ chính xác khá cao, nhưng do không
mô hình hoá chi tiết quá trình trao đổi rối theo phương thẳng đứng khi có phân

tầng mật độ nên khi áp dụng cho khu vực ngoài khơi, độ chính xác trong việc
tính khuyếch tán và phân tán dầu theo phương thẳng đứng bằng mô hình này có
nhiều hạn chế. Các mô hình HAMSON, MIKE3 PA/SA, STATMAP (Skognes
và Johansen, 2003) cũng sử dụng một sơ đồ tính rối rất đơn giản nên các kết qua
tính toán bằng mô hình không có độ chính xác cao trong điều kiện phân tầng
mật độ. Các mô hình POM, ROMS và MECCA đều sử dụng các sơ đồ tính toán
có khả nàng tách các sóng ừọng lực 2 chiều (external mode) ra khỏi các tính
toán vận tốc dòng chảy cũng như các đại lượng động lực học 3 chiều (internal
mode) nên tiết kiệm thời gian tính toán. Trong khi đó, các mô hình
AIMS/GHER và MIKE3 PA/SA tính đồng thời dao động mực nước đại dương
và các đặc trưng động lực 3 chiều nên yêu cầu bước thời gian tính toán ngấn và
do đó thời gian tính toán tổng cộng dài hơn.
Tác giả nước ngoài duy nhất xây dựng mô hình tính toán vận chuyến dầu
ô nhiễm trong khu vực Biển Đông là Hang và nnk (1989). Mô hình này đã được
Buranapratheprat (1999) áp dụng để tính vận chuyển dầu ô nhiễm trong vịnh
Thái Lan. Mô hình dựa trên giả thiết là dầu ô nhiễm được vận chuyển trên biên
như là vật nổi chịu ảnh hưởng đồng thời của dòng chảy Ekman, dòng Stokes,
dòng dư và dòng triều.
Mô hình MIKE3 PA/SA nằm trong gói mô hình MIKE do Viện Thủy lực
Đan Mạch (DHI phát triển), là một gói phần mềm dùng để mô phỏng dòng chảy,
lưu lượng, chất lượng nước và vận chuyển bùn cát và các chất ô nhiễm ở các cưa
sông, sông, hồ, biển và các khu vực chứa nước khác. Trong đó, mô đun
MIKE 21 & MIKE 3 Particle/Spill Analysis được xây dựng đê mô phong quá
trình lan truyền dầu. Đây là bộ mô hình tiên tiến có khả năng tính toán mạnh và
đang được sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới.
2.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nước
Ngay từ những năm đầu của thập niên 90 thể kỷ trước, vấn đề nghiên cứu
sự lan truyền ô nhiễm dầu do sự cố trên biển đã được triển khai trong khuôn khô
7
đé tìi cấp nhà nước 48.B.05.03 “Ô nhiễm Biến” do cố GS. TSKH Phạm Văn

Nim chủ trì. Bên cạnh việc nghiên cứu đánh giá chung khả năng, mức độ nguy
cc >ảy ra sự cố ô nhiễm dầu, đề tài đã đề cập nghiên cứu các quá trình lý-hóa
diễr ra khi xảy ra sự cố như quá trình bay hơi, loang dầu cơ học, phân tán, hòa
ta.1, oxy hóa, nhũ tương hóa, lắng đọng, phân huỷ sinh học, lan truyền Đe tài
đỉ iến hành xây dựng chương trình số mô phỏng vệt dầu loang trên mặt biến
khi :ó sự cố xảy ra trên cơ sở phương trình truyền tải khuyếch tán, sử dụng
phưong pháp sai phân hữu hạn và đã có xét đến một số quá trình chính như bay
hci, loang dầu cơ học do trọng lực, Tuy nhiên, trong quá trình phát triển mô hình,
cá: ‘ác giả nhận thấy phương pháp này có nhiều hạn chế, đặc biệt là phương
trình khuyếch tán không thể áp dụng cho dầu là chất không hòa tan hoàn toàn
trcng nước mà ở dạng các mảng, khối nhỏ. Trong những nghiên cứu tiếp theo,
phương pháp ngẫu hành (random walk) đã được sử dụng. Đây là phương pháp
đuợc sử dụng khá rộng rãi trên thế giới, đặc biệt là trong lĩnh vực mô phỏng sự
lai tuyền của dầu trên/ trong biển. Các chương trình số mô phỏng sự lan truyền
củi vệt dầu trên biển (OST-2D, OST-3D) dần dần được hoàn thiện như lính đến
qui trình lý-hóa chính xảy ra khi dầu tràn ra biển, bao gồm quá trình bay hơi,
quí trình loang dầu cơ học do trọng lực, quá trình nhũ tương hóa. Dựa trên các
tài liệu về tính chất của các loại dầu, đã xây dựng được cơ sở dữ liệu về tốc dộ
ba/ hơi, nhũ tương hóa của dầu phụ thuộc vào nhiệt độ của dầu và môi trường
xmg quanh và tốc độ gió trên mặt biển. Do thiếu số liệu quan trắc về các sự cố
trài dầu nên đã không thể tiến hành việc hiệu chỉnh, kiểm tra mô hình bằng các
số liệu về dầu tràn, thay vào đó, chương trình được kiểm tra (một cách gián tiếp)
qui việc mô phỏng sự lan truyền dầu ở các của sông và so sánh với ảnh viễn
than. Các mô hình OST đã được áp dụng để tính toán dầu tràn với nhiều mục
đích khác nhau như dự báo khả năng lan truyền vệt dầu ở các vùng biến Bắc,
Tring và Nam bộ, tính toán phạm vi lan truyền của dầu trong khu vực cảng Hải
Ph)ng, tính toán các kịch bản tràn dầu qua đó xây dựng các bản đồ nhạy cam
trài dầu cho các khu vực đang được quan tâm như Vịnh Hạ Long (2004), Vịnh
Đà Nằng (2005), Vịnh Văn Phong (2007). Đặc biệt là các chương trình này đã
đưíc xây dựng dưới dạng phần mềm đóng, dễ sử dụng và đã chuyển giao cho

cá( cơ sở cần sử dụng như Công ty Dầu Khí Việt-Nhật (JVPC), Xí nghiệp Liên
doinh Dầu Khí Việt-Xô (VIETSOVPETRO). Nhược điểm của mô hình trên là
troig mô phỏng quá trình lan truyền dầu bằng phương pháp ngẫu hành, quá trình
va ;hạm liên kết của các giọt dầu lơ lửng trong nước chưa được mô phong. Hơn
nữ;, mô hình khép kín rối dùng trong nghiên cứu chưa tính được ảnh hưởng của
phin tầng mật độ tới các quá trình rối, liên quan tới các quá trình xáo trộn và
8
phân tán của các giọt dầu lơ lửng trong biển. Trong khi đó, theo các nghiên cứu
cia các tác giả nước ngoài thì quá trình trao đổi rối gần mặt biển có vai trò rất
quan trọng trong quá trình vận chuyển và biến đối cứa dầu. Tính toán mô phỏng
được quá trình này với độ chính xác cao sẽ giúp nâng cao chất lượng tính toán
m3 phỏng quá trình trao đổi dầu giữa lớp dầu trên mặt biến và các lớp dưới, quá
trnh phân tán dầu, nhũ tương hoá và hoà tan của dầu. Mô hình của các tác gia
trèn sử dụng hệ toạ độ Đề-các với lưới vuông góc, chỉ áp dụng được với độ
cHnh xác cao tại các khu vực hẹp. Khi áp dụng cho các khu vực rộng như toàn
Ben Đông, cần phải chỉnh sửa mô hình để tính tới độ cong của trái đất. Ngoài ra,
mì hình này cũng chưa tính tới ảnh hưởng của phân tầng nhiệt muối tới dòng
ctảy biển và vận chuyến dầu. Trong khi đó, theo tác giả Đinh Văn Ưu, ảnh
huờng của phân tầng nhiệt muối tới dòng chảy trong biển trên quy mô toàn bộ
Bển Đông là rất đáng kể. Ảnh hưởng của sóng biển tới quá trình nhũ tương hoá
dài được đánh giá gián tiếp thông qua tốc độ gió. Do vậy, ảnh hưởng của quá
trnh sóng vỡ ven bờ và sự biến đổi của trường sóng tại các khu vực có địa hình
pKrc tạp chưa được xem xét tới. Mô hình cũng chưa được liên kết với một mô
hhh dự báo khí tượng nên chưa thể áp dụng ngay được để dự báo lan truyền và
biìn đổi của dầu khi gặp sự cố ô nhiễm dầu.
Một tác giả khác cũng đạt được nhiều kết quả nghiên cứu về ô nhiễm dầu
là tác giả Nguyễn Hữu Nhân. Tác giả này đã xây dựng phần mềm mô phỏng quá
trìih lan truyền và biến đổi dầu trên biển, đánh giá tác động môi trường cua ô
nhễm dầu. Phần mềm do tác giả xây dựng trên cơ sở mô hình có giao diện
thiận tiện cho người sử dụng. Tác giả đã sử dụng mô hình để tính toán mô

pfông quá trình ô nhiễm dầu tại Khánh Hoà, Thành Phố Hồ Chí Minh. Gần đây
nhit, vào đầu năm 2007, tác giả đã áp dụng mô hình đế tính toán xác định nguồn
ô ìhiễm dầu trong sự cố ô nhiễm dầu ven biến nước ta. Mô hình tính toán lan
tnyền ô nhiễm dầu là mô hình Lagrange. Mô hình tính toán dòng chav dùng
trmg mô hình mô phỏng quá trình vận chuyển và biến đổi dầu là mô hình
M2CCA. Như đã nhận xét ở phần trên, đây là mô hình sử dụng để tính dòng
chty trong khu vực cửa sông và ven bờ. Do vậy, sơ đồ khép kín rối khá đơn giản
và ảnh hưởng của phân tầng mật độ tới quá trình rối, tức. ỉà quá trình xáo trộn và
phin tán dầu chưa được tính đày đủ. Vì vậy, quá trình trao đổi dầu giừa lớp dầu
tréi mặt với các lớp nước bên dưới và quá trình xáo trộn dầu trong lớp nước
chói mặt chưa được tính toán với độ chính xác thoả đáng. Ngoài ra, mô hình này
cũig có những nhược điểm như mô hình OST đã được trình bày ở trên. Vì vậy,
cầi phải có những cải tiến thích hợp thì mới có thể áp dụng mô hình đế tính toán
9
dự báo lan truyền ô nhiễm dầu trên biến, đặc biệt là trên phạm vi toàn Biên
Đông.
Tác giả Đinh Văn ư u và các cộng tác viên tại Trường Đại học Khoa học
Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội đã xây dựng một mô hình dự báo phạm vi
lan truyền váng dầu trên mặt biển cùng với các khu vực chịu ảnh hưởng dầu
trong nước và trầm tích đáy với quy mô từ một vài ngày đến vài ba tuần lề và
mô hình dự báo các vùng biển có khả năng tích tụ lâu dài các pha dầu khác nhau
với thời gian dài hàng tháng trở lên. Cơ sở của mô hình tính toán dòng chảy 3
chiều trong biển là mô hình AIMS/GHER của Bỉ. Mô hình tính toán lan truyền ô
nhiễm dầu là mô hình Euler, giải phương trình khuếch tán dầu trong biến. Do
vậy, các kết quả tính toán chịu ảnh hưởng khá mạnh của độ nhớt số trị. Cũng
như các mô hình đã nêu ở trên, sơ đồ khép kín rối dùng trong mô hình là khá
đơn giản và chưa mô phỏng thoả đáng quá trình trao đổi dầu giữa các lớp dầu
trên mặt và dưới mặt, quá trình xáo trộn, phân tán dầu trong lớp dưới mặt. Tác
giả cũng chưa kết nối được mô hình dự báo khí tượng vào trong mô hình tính
toán lan truyền và biến đổi của ô nhiễm dầu.

Một nhóm tác giả khác nghiên cứu xây dựng hệ thống dự báo quá trình
lan truyền và biến đổi của dầu gây ô nhiễm là nhóm nghiên cứu tại Trung tâm
Nghiên cứu Biển và Tương tác Biển Khí quyển, Viện Khoa học Khí tượng Thuý
văn và Môi trường do tác giả Vũ Thanh Ca đứng đầu. Mô hình lan truyền và
biến đổi dầu ô nhiễm được kết nối với các mô hình dự báo biển như mô hình
MM5 dự báo trường khí tượng, mô hình POM dự báo dòng chảy và mô hình
SWAN dự báo sóng. Có hai phiên bản của mô hình do nhóm nghiên cứu này
phát triển là mô hình 2 chiều tính toán dòng chảy và lan truyền ô nhiễm dầu
vùng cửa sông, ven bờ và mô hình 3 chiều tính toán dòng chảy, lan truyền và
biến đổi ô nhiễm dầu trên khu vực biển rộng. Mô hình dòng chảy 3 chiều là mô
hình POM do nhóm nghiên cứu tại trường Princeton, Mỹ, đứng đầu là Giáo Sư
G. Mellor xây dựng. Đây là một mô hình tính toán dòng chảy rất hiện đại, trong
đó mô hình khép kín rối sử dụng sơ đồ mức 2,5 của Mellor - Yamada, cho phép
tính với độ chính xác cao ảnh hưởng của phân tầng mật độ tới hệ số trao đổi rối
theo phương thẳng đứng. Lưới tính theo toạ độ địa lý có tính tới độ cong của vo
trái đất cho phép áp dụng mô hình cho các khu vực có quy mô tuỳ ý. Mô hình
này cũng cho phép tính dòng chảy gây ra bởi phân tầng nhiệt muối trên toàn bộ
Biển Đông. Nó cũng cho phép tính toán ảnh hưởng của quá trình hấp thụ bức xạ
mặt trời, quá trình trao đổi nhiệt ẩn và nhiệt cảm giữa bề mặt biến là lớp khí
quyển trên biển. Đây là mô hình với mã nguồn mớ được cung cấp miền phí, cho
phép người sử dụng can thiệp và biến đổi mô hình phục vụ các mục đích nghiên
10
cứu và tính toán khác nhau. Trường sóng dùng đê tính ảnh hưởng của sóng tới
quá trình lan truyền và biến đổi dầu được tính bằng mô hình SWAN. Quá trinh
lan truyền và biến đổi dầu trên biển được tính bằng sơ đồ Euler có khử khuyếch
tán số trị bằng phương pháp sử dụng đường đặc trưng. Dầu ô nhiễm được phân
thành 2 loại: dầu trên mặt và dầu chìm dưới mặt. Tất cả các quá trình quan trọng
trong phong hoá dầu trên biển như quá trình bay hơi, nhũ tương hoá, phân tán
dầu, hoà tan, lắng đọng dầu xuống đáy biến, tương tác dầu với bãi cát và đường
bờ V.V., đều được tính tới trong mô hình. Các thông số khí tượng dùng đế tính

toán lan truyền và biến đổi của dầu ô nhiễm như tốc độ gió, nhiệt độ không khí,
bức xạ mặt trời V.V., được cung cấp bởi mô hình dự báo khí tượng MM5. Do vậy,
hệ thống tính toán do nhóm tác giả xây dựng có thể sử dụng, phát triển để tính
toán dự báo lan truyền và biến đổi ô nhiễm dầu, phục vụ xác định nguồn gây ô
nhiễm dầu, phân vùng ô nhiễm, đánh giá rủi ro ô nhiễm và xây dựng các phương
án ứng phó sự cố tràn dầu. Hệ thống tính toán đã được kiếm chứng bàng các
quan trắc trong các sự cố ô nhiễm dầu đầu năm 2007. Các kết quả tính toán kiêm
chứng các mô hình thuộc hệ thống cho thấy hệ thống có thể mô phỏng khá tốt
quá trình ô nhiễm dầu trên toàn bộ vùng biển Việt Nam. Trên cơ sở đó, nhóm
nghiên cứu tại Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn và Môi trường đâ chuyến
giao các kết quả tính toán xác định nguồn gây ô nhiễm dầu cho Tổ công tác xác
định nguyên nhân ô nhiễm dầu vùng biển Việt Nam để tìm giải pháp xứ lý ô
nhiễm. Các tác giả cũng đã áp dụng hệ thống tính toán để tính lan truyền và biến
đổi ô nhiễm dầu phục vụ đánh giá tác động môi trường của Cảng Trung chuyển
quốc tế Vân Phong, đánh giá rủi ro ô nhiễm dầu tại vùng biển Đà Nằng, tính
toán xác định nguồn ô nhiễm dầu trong sự cố ô nhiễm dầu ven biển Việt Nam
đầu năm 2007.
Tác giả Trần Hồng Thái, Nguyễn Xuân Hiển tại Viện Khoa học Khí
tượng Thuỷ văn và Môi trường đã nghiên cứu, áp dụng mô hình MIKJE31 PA
SA để tính lan truyền, biến đổi của dầu trên biển và xác định nguồn gây ô nhiềm
dầu trong sự cố ô nhiễm dầu ven biển Việt Nam vào đầu năm 2007. Các tác gia
cũng xây dựng một mô hình giải bài toán ngược, tính toán xác định nguồn ô
nhiễm dầu từ vị trí dầu dạt vào bờ và thông tin gió, dòng chảy biển trong quá
khứ. Các tác giả cũng đã kết nối mô hình dự báo khí tượng MM5 vào hệ thống
dự báo tràn dầu nhằm cung cấp các thông tin khí tượng như vận tốc gió, nhiệt độ
không khí, bức xạ mặt trời phục vụ tính toán lan truyền và ô nhiễm dầu. Các kết
quả nghiên cứu này, cũng đã được áp dụng vào các công việc cụ the như tính
toán, dự báo ô nhiễm dầu tại khu vực cửa Định An sau khi mở kênh nối sông
Hậu với Biển Đông qua kênh tắt; như tính toán, dự báo ô nhiễm dầu tại khu vực
sông Sài gòn - Đồng Nai phục vụ công tác diễn tập, ứng phó sự cố tràn dầu trên

sông Sài gòn - Đồng Nai.
2.3 Các quá trình vận chuyển và biến đổi dầu
Các kết quả nghiên cứu từ trước đến nay cho thấy quá trình vận chuyên và
biến đổi của dầu thoát ra ngoài môi trường biển chịu ảnh hưởng bởi các quá
trình vật lý, hoá học, sinh học và phụ thuộc vào các điều kiện môi trường, khí
tượng và hải văn. Các quá trình này bao gồm: quá trình loang dầu cơ học ngay
sau khi dầu thoát ra khỏi nguồn; quá trình vận chuyển của dầu do tác động cua
gió, sóng và dòng chảy; quá trình phân tán tự nhiên, quá trình phong hoá (kê ca
các quá trình nhũ tương hoá, bốc hơi, hoà tan, ô xy hoá, phân huỷ sinh học, phân
huỷ do ánh sáng mặt trời), tạo hạt, chìm lắng và đọng lại tại đáy; quá trình tương
tác dầu với bãi cát và bợ. Các kết quả nghiên cứu về các quá trình trên sẽ được
mô tả chi tiết dưới đây.
Quá trình loang dầu cơ học: Sự loang dầu cơ học là một trong các quá
trình quan trọng trong di chuyển ban đầu của dầu loang, khi dầu vừa thoát ra
khỏi nguồn. Mô hình về quá trình loang dầu cơ học cho phép dự báo độ dày cua
lớp dầu loang và diện tích khu vực dầu loang là rất cần thiết. Nó cung cấp các
biến quan trọng nhất cho các mô hình tính toán lan truyền và phong hoa dầu.
Diện tích khu vực dầu loang (hay độ dày lớp dầu loang) được dùng đẽ tính
lượng dầu bốc hơi, từ đó tính toán sự thay đổi thành phần và tính chất của dầu
theo thời gian. Nhiều mô hình sử dụng độ dày lớp dầu loang để tính toán tốc độ
phân tán tự nhiên của dầu, từ đó xác định thời gian tồn tại của dầu trên mặt biên.
Đồng thời, độ dày của lớp dầu loang cũng cần thiết để đánh giá hiệu suất của các
giải pháp ứng phó sự cố tràn dầu và đánh giá tác động môi trường. Ngày nay,
phương trình của Fay (1969, 1971) và Hoult (1972) về quá trình loang dầu cơ
học trên mặt biển là cơ sở của hầu hết các thuật toán tính quá trình loang dầu cơ
học. Tuy vậy, phương trình này không giải thích hết được một số hiện tượng
loang dầu quan trắc được trong thực tế như quá trình kéo dài cùa vệt dầu vơi
một lớp dầu mỏng rất dài sau một lớp dầu dày, quá trình giám tốc độ loang dầu
do độ nhớt của dầu, quá trình vỡ của lớp dầu ra thành các dai dầu nho, và sự phụ
thuộc của tốc độ loang dầu vào tốc độ thoát dầu ra khỏi nguồn. MacKay ( 1980a,

b) sửa đổi công thức của Fay và Hoult bằng cách chia miền dầu loang thành 2
khu vực: khu vực có lófp dầu dầy và khu vực có lớp dầu mỏng, với giá thiết là
lớp dầu dầy cung cấp dầu cho lớp dầu mỏng. Mô hình này của MacKay thiếu cơ
sở vật lý về mối liên hệ giữa các pha dầu loang. Lehr và nnk (1984a,b) đề xuất
một mô hình cải tiến có tính đến tính bất đối xứng của quá trình loang dầu. Tốc
12
độ loang dầu theo hướng gió được giả thiết là tăng theo thời gian, tý lệ thuận với
tốc độ gió với một hệ số gió thực nghiệm xác định từ các quan trắc. Trong khi
đó, tốc độ dầu loang theo hai hướng vuông góc với hướng gió được thê hiện
bằng phương trình loang dầu trọng lực của Fay. Mô hình của Lehr và nnk không
tính tới sự biến đổi độ dày lớp dầu trong quá trình loang dầu. NOAA (1994) đã
sử dụng mô hình loang dầu cơ học này trong mô hình ADIOS, biếu thị vệt dầu
loang bằng một hình e-lip kéo dài theo hướng gió. Diện tích ban đầu của vệt dầu
loang được tính bằng diện tích tại thòi điểm chuyển tiếp giữa chế độ loang dầu
trọng lực - quán tính và chế độ loang dầu trọng lực - nhớt. Mô hình này không
dùng chế độ sức căng mặt ngoài của Fay mà quá trình loang dầu được gia thiết
là dừng lại khi nó đạt độ dày 0.1 mm. Cách xử lý này tạo ra một lớp dâu có độ
dày đồng nhất, không phù họp với các kết quả quan trắc tại hiện trường.
Johansen (1984) và Elliot và nnk (1986) đưa ra khái niệm loang dầu do quá trình
phân tán tự nhiên và quá trình tái nổi các giọt dầu đã chìm. Các nghiên círu
trong phòng thí nghiệm (Delvigne và Sweeney, 1988 ) và tại hiện trường (Reed
và nnk, 1994) đã đưa ra những bằng chứny, thuyết phục khẳng định cách tiếp cận
của Johansen (1984) và Elliot và nnk (1986) là có cơ sở khoa học. Tới nay, cách
tiếp cận này nói chung được chấp nhận là cách giải thích chính xác nhất các quá
trình vật lý xảy ra trong quá trình dầu loang sau khi trọng lực không còn đóng
vai trò quan trọng nữa. Các nghiên cứu thực nghiệm đã cho thấy rằng dầu có độ
nhớt lớn hơn thì loang chậm hơn dầu có độ nhớt nhỏ hơn. Quá trình này không
được tính tới trong các phương trình nguyên thuỷ của Fay, nhưng đã có một số
cố gắng đưa thông số này vào trong mô hình loang dầu dạng Fay. Dựa trên các
thí nghiệm với dầu có độ nhót biến đổi trong một khoảng nào đó, Buist và

Twardus (1984) đã đề nghị giảm tốc độ loang dầu tính theo các phương trình
Fay theo một thông số phụ thuộc vào tỷ số giữa độ nhớt của dầu và nước. Buist
và nnk (1989) đã thực hiện một loạt thí nghiệm với dầu thô có hàm lượng nến
cao và đã đưa ra một hàm độ dày tới hạn, có tính đến sự khác nhau giữa nhiệt dộ
hoá lỏng của dầu và nhiệt độ nước. Yapa (1994) trên cơ sở xem xét quá trình
loang dầu cơ học từ cân bằng giữa lực trọng trường, lực nhớt và sức căng mặt
ngoài, đã chia quá trình này thành 4 pha. Trong pha ban đầu, lực trọng trường
và lực quán tính đóng vai trò chủ đạo. Trong pha thứ 2, lực trọng trường và lực
nhớt đóng vai trò làm loang dầu. Trong pha thứ 3, sức căng mặt ngoài và lực
nhớt đóng vai trò chủ đạo. Cuối cùng, vết dầu loang đạt tới trạng thái cân bàng.
Mô hình của Yapa (1994) hiện nay là một mô hình khá thông dụng đe tính toán
quá trình loang dầu cơ học. El-Tahan và Venkatesh (1994) tiếp cận vấn đề trên
cơ sở lý thuyết và tìm cách thêm vào một thành phần nhớt trong phương trình
13
cân bằng lực cho dầu loang. Các tác giả đã so sánh kết qua tính băng mỏ hình
mở rộng với số liệu thực nghiệm và đã thấy đạt được nhiều tiến bộ so với
phương trình của Fay. Tuy nhiên, khoảng giới hạn của các thí nghiệm làm cho
người ta nghi ngờ khả năng ngoại suy các kết quả của các tác giả này cho các
loại dầu khác. Điều này cần đặc biệt lưu ý đối với các loại dầu có khả năng tạo
nhũ tương hoá với độ nhớt lớn hơn độ nhớt của dầu trong các thí nghiệm vài ba
bậc. Các nghiên cứu về mối phụ thuộc của độ dày lớp dầu cuối quá trình loang
dầu cơ học vào độ nhớt đã không đưa ra được các kết quả rõ ràng. Trong các
điều kiện tự nhiên, quá trình loang dầu không dừng lại khi đạt tới độ dày tới hạn
mà đám dầu loang sẽ bị vỡ ra thành các đám dầu nhỏ do tác dụng cua sóng và
dòng chảy. Các đám dầu này sẽ bị dàn rộng ra do ảnh hưởng của rối đại dương.
Lehr (1996) chỉ ra rằng trong thực tế, dầu luôn từ từ thoát ra khói nguồn, và do
đó, sẽ bị gió, sóng và dòng chảy mang đi. Trong trường họp này, sự loang dầu
cơ học chỉ đáng kể theo hướng vuông góc với hướng dòng chảy và gió.
Trường hợp thoát dầu ngầm từ đáy biển do hở lỗ khoan thăm dò dầu là một
trường hợp rất nghiêm trọng, tạo ra sự thoát dầu liên tục với tốc độ thoát dầu

thay đổi theo thời gian. Trong trường hợp này, quá trình loang dầu bề mặt sẽ chủ
yếu do các tác nhân môi trường quyết định. Dầu thoát ra từ lỗ lchoan đáy biến sẽ
tạo ra một dòng dầu nổi với tốc độ nổi chủ yếu do khí thoát cùng dầu tạo thành.
Trong trường hợp này, dầu sẽ nổi lên mặt cùng với nước bị lôi cuốn vào dòng
dầu, và quá trình loang dầu tại mặt sẽ chủ yếu do dòng nước chảy loang ra từ
tâm theo hướng bán kính. Lớp dầu bề mặt trong trường hợp này mỏng hơn lớp
dầu do nguồn ô nhiễm mặt gây ra khoảng 10 lần hay hơn nữa. Các nghién cứu iý
thuyết và thực nghiệm về nguồn thoát dầu dưới đáy biển đã được bắt đầu vào
những năm 1980 (Fannelop and Sjuen, 1980 ), và quá trình cải tiến các mô hình
vẫn đang được tiếp tục (Swan and Moros, 1993; Rye and Brandvik, 1997; Zheng
và Yapa, 1997; Yapa và nnk, 1999). Mô hình rò dầu tại đáy biển do Zheng
và
Yapa (1997), Yapa và nnk (1999) xây dựng có thể áp dụng để tính toán quá trình
vận chuyển và biến đổi dầu từ đáy biển lên mặt với độ chính xác chấp nhận
được nếu độ sâu biển tại khu vực xem xét không vượt quá 500m. Đối với vùng
biển sâu hơn, quá trình xáo trộn dầu với nước xung quanh dòng dầu-khí và dòng
chảy biển tại các tầng sâu làm sai lệch kết quả tính toán đáng kế. Do vậy, cản
phải có những nghiên cứu tiếp tục để nâng cao độ chính xác tính toán với các
vùng biển sâu. Đe cung cấp các cơ sở cho việc cải tiến các mô hình tính toán các
quá trình vận chuyển và biến đổi dầu khi có rò dầu ớ lỗ khoan đáy biên sâu,
trong thời gian từ năm 1999 tới năm 2000, các nhà khoa học thuộc Châu Âu và
Mỹ đã tiến hành Dự án nghiên cứu rò dầu tại đáy biển sâu (thực nghiệm
14
DeepSpill). Dự án có hai mục đích (Johansen và nnk, 2003). Mục đích thứ nhất
là thu thập các số liệu liên quan tới rò dầu tại đáy biển sâu. Mục đích thứ hai là
kiêm chứng các phương pháp tính toán quá trình vận chuyên dầu khi có rò dâu
tại đáy biển. Bốn thí nghiệm đã được thực hiện trong dự án. Johansen (2000)
xây dựng mô hình DeepBlow, đây là mô hình Lagrange cho phép mô phong quá
trình vận chuyển dầu từ đáy lên mặt trong trường hợp thoát dầu tại đáy biên có
độ sâu trên 500m. Các kết quả tính toán kiểm chứng bằng mô hình DeepBlow

với các số liệu của thực nghiệm DeepSpill cho thấy rằng mô hình có thể mô
phỏng quá trình vận chuyển và biến đổi dầu từ đáy lẽn mặt với độ chính xác tốt.
Quá trình vận chuyển dầu do gió, sóng và dòng chảy: dầu chuyển động
theo phương ngang trong biển dưới tác dụng đồng thời của gió, sóng và dòng
chảy. Vì dầu là một chất lỏng chỉ nhẹ hơn nước một chút, dầu cũng bị chìm lắng
vào trong nước và được vận chuyển ngầm trong cột nước dưới mặt dưới dạng
những giọt dầu có kích thước khác nhau. Tốc độ thay đổi theo không gian của
dòng chảy theo cả hai hướng đứng và ngang là những yếu tố quan trọng trong
quá trình vận chuyển dầu. Các nghiên cứu thực nghiệm hiện trường đã cho thấy
rằng tốc độ vận chuyển dầu trên mặt biển có thể coi là tổng vector của 3% vận
tốc gió và 100% vận tốc dòng chảy mặt (Stolzenbach và nnk, 1977). Nghiên cứu
gần đây của Reed và nnk (1994) cho thấy rằng trong điều kiện gió nhẹ và không
có sóng bạc đầu, tốc độ lan truyền của dầu theo hướng gió bằng khoảng 3,5%
vận tốc gió. Nếu vận tốc giỏ tăng lên, sóng bạc đầu sẽ làm dầu chìm vào trong
nước. Ngoài chìm dưới dạng những giọt dầu lơ lửng, dầu còn bị hoà tan vào
trong nước. Khi đó, tốc độ thay đổi vận tốc dòng chảy theo phương thăng đứng
trở nên rất quan trọng. Các nghiên cứu hiện trường và mô hình hoá (Johansen,
1984; Elliot và nnk, 1986; Delvigne và Sweeney, 1988; Reed và nnk, 1994;
Leibovich, 1997) đã chỉ rõ rằng cần phải dùng mô hình số trị 3 chiều đế tính
toán dự báo quá trình lan truyền và biến đổi của dầu ô nhiễm. Các nghiên cứu
này đã cho thấy rằng quá trình xáo trộn dầu vào trong nước tại bề mặt do sóng
bạc đầu đóng vai trò quan trọng không chỉ trong tính toán cân bằng khối lượng,
mà còn trong việc xác định phân bố không gian và thời gian của dầu trong biển.
Các nghiên cứu khác (Reed và nnk, 1995a,b, 1989ab, 2004) cũng cho thấy tầm
quan trọng của quá trình xáo trộn bề mặt tới vận chuyển dầu. Một số nghiên cứu
đo đạc hiện trường (Spaulding và nnk, 1992, 1994; Spaulding và Haynes, 1996)
cho thấy rằng có trường hợp dầu thô được vận chuyển bởi dòng chảy ngầm theo
hướng gần như ngược với hướng gió. Youssef và Spaulding (1993) đã đề xuất
một mô hình tính gió và dòng chảy sóng có khả năng mô phỏng thành công hiện
tượng trên với giả thiết là lớp vận chuyên dầu có bê dày 2,5 tới 5 lần chiều cao

15
sóng. Một số tác giả (Howlett và Jayko, 1998; Hodgins và nnk, 1995; Morita và
nnk, 1997) đã sử dụng mô hình số trị tính toán dòng chảy đê mô phong quá trình
lan truyền và biến đổi dầu. Một số mô hình dùng trong hệ thống ứng phó sự cố
tràn dầu (Galt, 1994; Martinsen và nnk, 1994) đã kết nối các mô hình dự báo số
trị khí tượng hải văn với mô hình phong hoá dầu, cho phép dự báo thời gian thực
quá trình lan truyền và phong hoá dầu. Một sổ mô hình cho phép sử dụng các sổ
liệu đo đạc dòng chảy mặt bằng radar để tính toán lan truyền ô nhiễm dầu. Ngày
nay, với tốc độ tính toán tăng rất nhanh theo theo thời gian, hầu hết những mô
hình số trị được sử dụng để tính toán lan truyền và biến đổi dầu đều là những mô
hình số trị cho kết quả dự báo thời gian thực. Tốc độ tính toán cao cũng đã cho
phép sử dụng các mô hình số trị rất chính xác để tính toán quá trình loang dầu.
Thí dụ, Fang và Wong (2006) đã sử dụng mô hình VOF để tính toán quá trình
loang dầu cơ học. Sterling và nnk (2003) đã xây dựng một mô hình số trị rất
hiện đại tính toán dự báo quá trình lan truyền dầu, trong đó quá trình vận chuyến
và biến đổi của các giọt dầu lơ lửng trong nước được mô phỏng bàng phương
pháp Lagrange, có tính đến các quá trình va chạm, liên kết và vỡ ra cua các e,iọt
dầu. Các số liệu đầu vào cho các mô hình số trị 3 chiều dự báo quá trình lan
truyền và biến đổi dầu được cung cấp bởi các phương tiện thiết bị quan trắc hiện
đại, có độ chính xác cao và trên diện rộng. Vì vậy, độ chính xác của các kết quá
tính toán bằng các mô hình là đủ để sử dụng trong công tác ứng phó sự cố tràn
dầu.
Quá trình bốc hơi dầu: Đánh giá lượng dầu mất mát do bốc hơi là rất
quan trọng đế tính toán thời gian tồn tại của dầu và những thay đổi trong các
tính chất của dầu theo thời gian. Các phương pháp đơn giản được sử dụng rộng
rãi chủ yếu dựa trên mô hình giải tích của Stiver và Mackay (1984). NO A A
cũng dùng phương pháp này trong mô hình ADIOS. Gần đây, Pingas (1996a),
Fingas và nnk (1995,1996b, 1999) đã đề xuất một phương pháp thực nghiệm
đơn giản để xác định tốc độ bay hơi của dầu bằng chậu đo bốc hơi. Jones (1997)
đã so sánh các kết quả dự báo bằng các phương pháp bay hơi dầu khác nhau.

Theo các nghiên cứu trên, có thể chia các phương pháp đánh giá tốc độ bay hơi
của dầu thành phương pháp thành phần và phưong pháp giải tích. Theo phương
pháp thành phần, phần dầu bay hơi được tính như hàm của thời gian và nhiệt độ.
Trong các mô hình theo phương pháp này, dầu được chia thành các thành phần
với nhiệt độ sôi nằm trong các khoảng khác nhau. Phần thể tích của mỗi thành
phần được tính và chuyển thành phần trọng lượng phân tử. Áp suất hơi của mỗi
thanh phần được tính từ giá trị điểm sôi và các công thức thực nghiệm. Với điều
kiện áp suất riêng của các thành phần là không đáng kể trong không khí, tốc độ
16
bóc hơi của mỗi thành phần được giả thiết tỷ lệ với áp suất riêng của mồi thành
pl-ần. Lượng bốc hơi thực tế được giả thiết là phụ thuộc vào hệ sổ trao đối chất
vả là hàm của nhiệt độ và tốc độ gió. Fingas và nnk (1996b, 1999) cho ràng tốc
đc gió không phải là một thông số phù hợp. Jones (1997) đã cải biến phương
ptáp này bằng cách đưa ra mối liên hệ thực nghiệm giữa thể tích phân tử và
điềm sôi. Tác giả này cũng đề xuất mối liên hệ thực nghiệm giữa áp suất hơi với
điềm sôi và nhiệt độ của dầu. Nhờ đó, tác giả đã sử dụng được mô hình ngay ca
trcng trường hợp không có số liệu về trọng lượng riêng của mỗi thành phần.
Ptương trình của Jones cho kết quả gần thực tế hơn so với áp suất hơi tính theo
phương trình Clausius - Clapeyron hay phương pháp tính theo Payne và nnk
(P87). Một phương pháp thành phần tương tự đã được dùng trong mô hình
phong hoá dầu SINTEF (Daling và nnk, 1997). Tuy nhiên, hệ số trao đổi chất
trcng mô hình này dựa trên công thức thường được dùng để tính thông lượng
nhiệt, ẩm tại mặt biển (Smith, 1988). Điều này có nghĩa là hệ số trao đổi chất
phi thuộc vào tốc độ gió. Amorocho và DeVries (1980), và Blake (1991) cho
rằng hệ số trao đổi chất phụ thuộc vào tốc độ gió do thay đổi độ nhám mặt biến
theo tốc độ gió. Theo các kết quả của các tác giả này, hệ số trớ kháng mặt biên
thay đổi từ giá trị gần bằng hằng số (lxlO'3) tại vận tốc gió dưới 6 hay 7m/s, khi
bắ. đầu xuất hiện sóng bạc đầu, tới khoảng gấp đôi giá trị đó tại vận tốc gió
20n/s (Amorocho và DeVries, 1980). Do yêu cầu nhiều số liệu và thuật toán
phíc tạp, các phương pháp đơn giản hơn đã được đề xuất như phương pháp giải

tíci của Stiver và Mackay (1984). Phương pháp này hiện được dùng trong nhiều
mc hình lan truyền dầu, kể cả mô hình ADIOS của NOAA (1994). Phương phap
nàY dựa trên một vài phép đơn giản hoá, trong đó có mối liên hệ tuyến tính giữa
điểm sôi của pha dầu lỏng và lượng dầu mất mát do bốc hơi. Mối liên hệ tuyến
tím này được xác định theo nhiệt độ điểm sôi ban đầu của pha lỏng và gradient
cik nhiệt độ điểm sôi này theo phần trăm bay hơi. Trong mô hình ADIOS
(NOAA, 1994), nhiệt độ điểm sôi ban đầu được tính toán theo thuật toán thứ sai
với áp suất hơi trên mặt dầu vừa thoát ra được giả thiết bằng áp suất không khí.
Jores (1997) so sánh mô hình giải tích mở rộng và mô hình thành phần và thấy
rằng mô hình giải tích mở rộng nói chung dự báo lượng bốc hơi lớn hơn đáng kể
so /ới mô hình thành phần của ông. Ông cho rằng sự khác nhau có thê do khác
nhai về thuật toán, cũng có thể do mô hình giải tích sử dụng xấp xỉ tuyến tính để
biểi diễn đường cong điểm sôi. Stiver và Mackay (1984) đưa ra thông số “lộ
bốc hơi” trong mô hình giải tích. Họ chứng minh rằng mối liên hệ giữa lượng
mấ". mát do bốc hơi và thông số này có bản chất động lực và không phụ thuộc
vàc mức lộ bốc hơi. Do vậy, mối liên hệ chỉ phụ thuộc vào thành phần dầu ban
17
đầu và nhiệt độ của dầu. Với vận tốc gió không đối, thông số lộ bốc hơi có thè
biểu thị bằng biểu thức với K là hệ số trao đổi chất, h là độ dày ban đầu cua lớp
dầu và t là thời gian lộ. Khi vận tốc gió thay đổi, hệ số lộ bốc hơi có thê tính
bằng cách tích phân theo thời gian. Johansen và Skognes (1988) áp dụng
phương pháp này trong mô hình thống kê quỹ đạo giọt dầu đế giảm thời gian
tính toán lượng bốc hơi. Trong mô hình này, lượng dầu mất mát do bốc hơi được
xem là hàm của thời gian, loại dầu và các điều kiện ban đầu (như độ dày lớp dầu,
vận tốc gió). Trong quá trình tính, lượng dầu mất mát do bốc hơi được xác định
bằng phương pháp nội suy đơn giản trên cơ sở lộ bốc hơi tích luỹ theo mỗi quỳ
đạo. Fingas (1997) tiến hành các thí nghiệm với nhiều loại dầu thô khác nhau đẻ
xác định các công thức thực nghiệm đơn giản cho phép tính lượng dầu mất mát
do bốc hơi theo thời gian, dựa theo số liệu chưng cất dầu. Tuy nhiên, Fingas
(1997) cũng kết luận rằng vận tốc gió và diện tích lộ bốc hơi không ảnh hường

đáng kể tới tốc độ bốc hơi. Do vậy, ông cho rằng các công thức của ông có thê
được dùng mà không cần hiệu chỉnh vận tốc gió hay độ dày lớp dầu, mà chi cần
hiệu chỉnh nhiệt độ. Các kết luận này hiện chưa được đồng ý rộng rãi trong giới
chuyên môn. Jones (1997) so sánh các kết quả tính toán theo mô hình thành
phần và theo các phương trình thực nghiệm Fingas và kết luận rằng các mối liên
hệ thực nghiệm của Fingas cho tốc độ bốc hơi nhỏ hơn đáng kế so với mô hình
thành phần. Jones (1997) chỉ ra rằng Fingas đã sử dụng tốc độ gió nho và lớp
dầu khá dày để xác định các thông số trong mô hình của ông. Khi kiểm tra với
các điều kiện tương tự, ông thấy rằng kết quả tính toán bằng mô hình thành phần
phù hợp tốt với kết quả của Fingas.
Quá trình phân tán tự nhiên: tính toán quá trình phân tán tự nhiên là cần
thiết để đánh giá thời gian tồn tại của dầu. Tốc độ phân tán tự nhiên của dầu phụ
thuộc vào các thông số môi trường (trạng thái mặt biến), nhưng cũng phụ thuộc
vào các thông số dầu như độ dày lớp dầu và tính chất dầu (mật độ, sức căng mật
ngoài, độ nhớt) (Li, 1996). Quá trình nhũ tương hoá đóng góp quan trọng vào s ự
tồn tại của dầu, chủ yếu do tăng mạnh độ nhớt của dầu và độ dày lóp dầu có
chứa nước (làm chậm quá trình loang dầu, tăng thể tích, làm giảm quá trình
phân tán tự nhiên). Mất mát dầu do quá trình phân tán tự nhiên có thể được tính
toán theo các phương trình do Mackay và nnk (1980a,b) đề xuất. Phương pháp
của Mackay và nnk dựa trên đánh giá phần F của mặt biển chịu ảnh hưởne cua
quá trình phân tán trong một đơn vị thời gian, tính theo phần FB của dầu được
phân tán dưới dạng các giọt dầu có kích thước đủ nhỏ để phân tán vào trong
nước. Tổc độ tồng cộng lôi cuốn dầu vào trong nước (m3/m2s) được tính bằng
cách nhân F với độ dày lóp dầu. Tốc độ phân tán dầu được tính bằng cách nhân
18
đã lượng tìm được với FB. Mackay và nnk (1980a,b) cho rằng F phụ thuộc vào
trang thái mặt biển, tăng tỷ lệ với bình phương vận tốc gió. Phần dầu bị phân tán
lạ chịu ảnh hưởng bởi các tính chất của dầu. Các nghiên cứu cho rằng các lớp
dáu mỏng với độ nhớt nhỏ sẽ phân tán nhanh hơn các lớp dầu dầy có độ nhớt lớn
hm. Trong một số mô hình (Payne và nnk, 1987; Reed và nnk, 198%), chi có

phần dày của dầu tràn được xem xét, trong khi Mackay và nnk (1980a,b) áp
ding các phương trình phân tán cho cả phần dày và phần mỏng cua dầu. Do bo
qia quá trình vận chuyển dầu từ phần lóp dầu dày sang phần lớp dầu mong, các
ỈTÒ hình này cho kết quả tính tốc độ phân tán chung nhỏ hơn thực tế. Các mô
hìih phân tán dầu dựa trên các kết quả thực nghiệm của Delvigne và Sweeney
(1988) giờ đã gần như trở thành các mô hình tiêu chuẩn. Delvigne và Sweeney
đỗ nghiên cứu quá trình phân tán tự nhiên của dầu do sóng vỡ trong máng sóng
và bể sóng và đã rút ra mối liên hệ thực nghiệm giữa tốc độ lôi cuốn dầu vào
trcng nước (phần dầu mất vào trong nước trong 1 đơn vị thời gian) như là hàm
của loại dầu và năng lượng sóng vỡ. Các tác giả cũng tìm ra mối liên hệ đế dự
bá) phân bố kích thước giọt dầu theo các thông số trên. Các tác giá cũng thấy
rằng số lượng giọt dầu trong một khoảng kích thước nào đó liên hệ với kích
t.hước giọt theo mối quan hệ hàm mũ. Biểu thức phân bố kích thước giọt dầu cua
lương dầu bị lôi cuốn vào trong nước do mỗi con sóng vỡ có dạng Qíl<n =CD\
trcng đó Qdi0\à lượng dầu bị lôi cuốn vào nước trong mồi đơn vị diện tích bề
rmệt với các giọt dầu có kích thước từ 0 tới D. số mũ 1,7 được rút ra từ quan trắc
phin bố hàm mũ của kích thước hạt, xác định từ thí nghiệm. Hệ sổ ty lệ c phụ
tỉhiộc vào loại dầu và độ cao sóng vỡ H, c = aHq, với hệ số phân tán a phụ thuộc
vào loại dầu, biểu thị qua hệ số nhớt, số mũ q tìm được trong thí nghiệm máng
Stóng là 1,14 và trong thí nghiệm bể sóng là 1,4 (Delvigne và Hulsen, 1994). Các
tác giả cho rằng hệ số phân tán có giá trị hầu như không đổi với dầu có độ nhớt
ruhó cho tới một giá trị giới hạn nào đó. Khi độ nhót lớn hơn giá trị giới hạn, hệ
Siốphân tán giảm đáng kể khi hệ số nhớt tăng lên. Các kết quả nghiên cứu trên
p^hi hợp với các kết quả quan trắc hiện trường là hệ số phân tán cua dầu bị nhũ
tưcng hoá nhỏ hơn hệ số phân tán của dầu không bị nhũ tương hoá một cách
điár.g kể (Reed và nnk, 1994). Tốc độ phân tán như trình bày ớ trên được tính
clho mỗi sóng vỡ. Đe thu được tốc độ lôi cuốn dầu vào trong nước, cần phải
nhản phương trình tìm được với hệ số tốc độ Fw, được tính bằng tỷ số phần mặt
b iểi được bao phủ bởi sóng vỡ chia cho chu kỳ sóng. Các tác giả cho rằng các
p>hiíơng trình mô tả các quá trình phân tán dầu có thể đúng trong giới hạn từ các

giiạ dầu nhỏ nhất cho tới kích thước mà lượng dầu lôi cuốn bằng hàm lượng dầu
trên mặt (lượng dầu trên một đơn vị diện tích bề mặt). Điều này có nghĩa là kích
19
thước giọt dầu lớn nhất sẽ phụ thuộc vào độ dày lớp dầu, trạng thái mặt biên,
loại dầu và trạng thái phong hoá. Phương pháp Delvigne và Sweeney hiện đang
được sử dụng rộng rãi trên thế giới, kể cả trong mô hình ADIOS (NOAA, 1994),
mô hình phong hoá dầu SINTEF (Aamo và nnk, 1993; Daling và nnk, 1997),
OSCAR (Reed và nnk, 1995a,b; Aamo và nnk, 1997), và OILMAP (Spaulding
và nnk, 1992). Trong một số mô hình, các giọt dầu có kích thước nhó hơn một
giới hạn nào đó sẽ bị coi là phân tán mạnh vào trong nước và có rất ít khả năng
tái xuất hiện tại khu vực ô nhiễm dầu. Khi đó, các giọt dầu không có khả năng
tái xuất hiện tại khu vực ô nhiễm dầu sẽ bị coi là biến mất vĩnh viễn. Giới hạn
đường kính của giọt dầu để nó biến mất vĩnh viễn nói chung nằm trong khoảng
70-100ũm (Luneỉ, 1993). Tuy nhiên, việc dùng một bán kính giới hạn đê giọt
dầu biến mất là đáng nghi ngờ do một số nguyên nhân sau đây. Các giọt dầu bị
lôi cuốn vào nước sẽ có khả năng biến mất vĩnh viễn nếu vận tốc chuyển động
rối theo phương thẳng đứng lớn hơn vận tốc nổi của giọt dầu. Khi chuyến động
rối là thống trị, các giọt dầu bị phân tán có xu hướng xáo trộn vào trong cột nước,
do vậy thời gian nổi lên mặt sẽ tăng lên, tức là làm gia tăng khá năng các giọt
dầu biến mất vĩnh viễn. Điều đó có nghĩa là giới hạn để phân tán vĩnh viễn có
nhiều khả năng phụ thuộc vào vận tốc nổi của giọt dầu và trạng thái mặt biền,
hơn là vào kích thước giọt dầu. Hơn nữa, các giọt dầu bị phân tán có xu hướng
chuyển động chậm hơn lớp dầu bề mặt do vận tốc dòng nước phía dưới nho hơn.
Quá trình nổi lên từ từ của những giọt dầu bị nhấn chim trong một khoang kích
thước nào đó sẽ đóng góp vào sự kéo dài của vết dầu, với một vùng có lớp dầu
mỏng ở phía sau vùng có lớp dầu dày. Các quá trình như đã nêu ớ trên đã được
đưa vào các mô hình vận chuyển dầu theo phương pháp theo dõi hạt (Johansen,
1987; Elliot, 1991; Reed và nnk, 1994). Các quá trình này tạo ra sự vận chuyến
dầu từ vùng có vết dầu dày tới vùng có vết dầu mỏng, do vậy làm tăne cường
quá trình phân tán dầu. Các nghiên cứu gần đây nhất theo hướng xem xét sự cân

bằng giữa lực nổi của các giọt dầu và động lực của sóng võ là cóng trình cua
Tkalich và Chan (2002). Các tác giả này đã xây dựng một mô hình động học
mới về xáo trộn thẳng đứng của dầu, sử dụng thông lượng năng lượng giữa sóng
vỡ và các giọt dầu nổi. Các tác giả đã hiệu chỉnh mô hình với các thực nghiệm,
cho phép sử dụng mô hình trong nhiều điều kiện môi trường và loại dầu khác
nhau.
Quá trình va chạm liên kết hay vỡ ra của các giọt dầu có thê là không
quan trọng ở ngoài khơi đại dương, nhưng ảnh hưởng cửa nó rất quan trọng
trong vùng gần bờ khi tốc độ pha loãng và lôi cuốn dầu giảm một cách đáng kê.
Do quá trình này, các giọt dầu nhỏ có thể liên kết với nhau đế tạo ra các giọt dầu
20
lớn và nổi lên mặt biển. Do vậy, một số mô hình sổ trị đã tính tới quá trình này
như mô hình của Sterling và nnk (2003).
Quá trình nhũ tương hoá: Trong nhiều mô hình, quá trình nhũ tương hoá
được tính toán bàng một thuật toán được Mackay và nnk (1980a,b,c, 1982, 1996)
xây dựng. Các tác giả này cũng xây dựng thuật toán số trị để tính toán dưới dạng
sai phân. Thuật toán này đã được dùng trong mô hình ADIOS cua NOAA, và
dưới dạng biến đổi một chút trong mô hình phong hoá dầu SINTEF. Thuật toán
đơn giản hoá chứa hai thông số, tốc độ lấy nước và độ ngậm nước cực đại. Ca
hai thông số này đều có thể rút ra được từ các thí nghiệm, nhưng thông số về tốc
độ lấy nước cần chỉnh theo các điều kiện hiện trường và các trạng thái mặt biển
khác nhau. Các nghiên cứu thí nghiệm về quá trình nhũ tương cua các loại dầu
thô khác nhau đã cho thấy ràng cả tốc độ lấy nước và độ ngậm nước cực đại thay
đổi đáng kể từ loại dầu này sang loại dầu khác và bị ảnh hưởng bởi cả trạng thái
phong hoá của dầu (Daling và Brandvik, 1988). Nói chung, độ ngậm nước cực
đại dường như giảm theo độ nhớt của dầu. Sự khác nhau trong tốc độ lấy nước
có thể là do thành phần hoá học của dầu (nhựa, nến, hắc ín V.V.), nhưng người ta
vẫn chưa tìm ra được các biểu thức đáng tin cậy để tính toán quá trình này. Do
có sự khác biệt đáng kể trong quá trình nhũ tương hoá của các loại dầu khác
nhau, Daling và nnk (1990) đề nghị rằng các thông số nhũ tương cần được xác

định trên cơ sở các số liệu thí nghiệm cho các loại dầu cho trước. Pingas và nnk
(1999) đã tổng quan các mô hình mô phỏng quá trình nhũ tương hoá cua dầu.
Các tác giả kết luận rằng các mô hình nhũ tương hoá trong quá khứ dựa trên các
phương trình tốc độ nhũ tương hoá bậc nhất, được phát triển trước khi có rất
nhiều kết quả thực nghiệm về bản chất vật lý của quá trình; và các số liệu thực
nghiệm cần được sử dụng làm cơ sở để phát triển các mô hình nhũ tương hoá
mới; và các mô hình đó cần tính đến tính ổn định của quá trình nhũ tương hoá
của các loại dầu khác nhau (ổn định, chuẩn ổn định và không ổn định). Tinh ổn
định là thước đo độ ngậm nước của nhũ tương khi giữ ở các điều kiện tĩnh. Các
nhũ tương ổn định tương đối sẽ mất một phần nước khi giữ ở trạng thái tTnh
trong 24 giờ. Trong khi độ nhớt hiệu dụng của nhũ tương ốn định có thế lớn hơn
độ nhớt của dầu nguyên chất 2 hay 3 bậc, độ nhớt của nhũ tương không ốn định
không lớn hơn độ nhớt của dầu nguyên chất 1 bậc. Do vậy, cần tính đến ảnh
hưởng của quá trình nhũ tương hoá lên độ nhớt của nhũ tương. Mô hình phong
hoá dầu SINTEF (Aamo và nnk, 1993; Daling và nnk, 1997 dùng độ ổn định
phong hoá trong tính toán độ nhớt thích hợp dùng đế tính toán sự phân tán dầu.
Quá trình chìm dầu: hầu hết các thành phần của dầu thô là không hoà tan
trong nước, do vậy chúng có xu hướng dính kết với các hạt rắn lơ lung trong
21
nước, trở nên có khối lượng riêng lớn hơn nước biền và chìm dần xuống đáy.
Quá trình chìm dầu xảy ra khi dầu thô đã trải qua quá trình phong hoá và tương
tác với các chất lơ lửng tự nhiên trong biển hay bùn đáy do rối biến khuấy lên.
Quá trình dầu tương tác với bùn đáy thường xảy ra khi độ sâu nho hơn 2 đến 5
lần độ cao sóng vỡ (Reed và nnk, 1999a). Thậm chí, quá trình này không được
xem xét đến trong hai bài báo tổng quan về các mô hình mô phóng tràn dầu
quan trọng nhất (ASCE, 1996; Reed và nnk, 1999a). Các quá trình liên kết của
các giọt dầu lơ lửng với các hạt rắn lơ lửng có thể thông qua các quá trình hoá
học và sinh học. Stoffyn-Egli và Lee (2002) đã nghiên cứu quá trình tương tác
của dầu với các chất lơ lửng trong nước và tìm ra rằng rối biển tăng cường rất
mạnh quá trình tương tác và lắng đọng của dầu. Hiện tại, chưa có mô hình nào

mô phỏng tường minh quá trình tương tác giữa dầu và các chất lơ lửng do chưa
tính toán được với độ tin cậy cao độ nổi của các hạt dầu liên kết với các hạt bùn
cát lơ lửng. Tuy vậy, có một số mô hình có tính tới tính kết nối của dầu và chất
lơ lửng và quá trình lắng đọng của dầu xuống đáy theo công thức thực nghiệm
(Tkalich và nnk, 2003). Yapa (1994) cũng mô phỏng quá trình lẳng đọng dầu
xuống đáy tại vùng cửa sông và ven bờ bàng một hệ số thực nghiệm. Đổi với
vùng xa bờ, đa số các mô hình tính toán lan truyền ô nhiễm dầu theo phương
pháp Lagrange coi dầu bị biến mất vĩnh viễn khi kích thước giọt dầu nhỏ hơn
một giới hạn nào đó. Lượng dầu mất mát do quá trình phân tán này đôi khi cũng
được coi là lượng dầu mất mát do lắng đọng.
Tương tác dầu với bờ: Một số mô hình hiện nay đã tính toán anh hướng
của các quá trình động lực vùng ven biển tới quá trình dầu. Một trong những mô
hình xử lý khá kỹ vấn đề này là mô hình tràn dầu COZOIL (Reed và nnk, 198%;
Howlett và Jayko, 1998). Ngoài tính toán khá chi tiết quá trình tương tác giữa
dầu và bãi, COZOIL còn bao gồm một mô hình lan truyền sóng ven bờ, vận tốc
dòng ven do sóng gây ra (Reed and Gundlach, 1989a). Một số mô hình khác cỏ
tính đến khả năng giữ dầu của bãi biển và tốc độ đọng dầu trên các loại bãi khác
nhau (Humphrey và nnk, 1993). Khả năng giữ dầu trên bãi hay mồi loại chất liệu
bãi được định nghĩa là lượng dầu được giữ lại trên 1 đơn vị chiều dài hay một
đơn vị diện tích bãi. Gundlach (1987) đã tổng kết các kết quả quan trắc về kha
năng giữ dầu trên bãi. Reed và nnk (198%) tính khả năng giữ dầu trên bãi từ độ
nhớt của dầu, độ thấm nước và độ rỗng của vật liệu đáy, và mực nước triều.
Định luật Darcy dược dùng để tính độ sâu thấm dầu, cho phép tính mực nước
triều lên xuống. Humphrey và nnk (1993) sử dụng một phươne pháp đơn gian
với các giá trị không đổi cho tất cả các thông số. Phương pháp của Humphrey và
nnk cho các kết quả tính toán không phù hợp tốt với các số liệu quan trẳc (Hayes
22
và nnk, 1991; Baker và nnk, 1993; Sveum và Bech, 1993). Tuy vậy, các mô hình
đơn giản dạng này rất tiện lợi trong những trường hợp không thể quan trắc hoặc
mô hình hoá được các thông số môi trường.

Quá trình phân huỷ sinh học: quá trình phân huỷ sinh học là một trong
những quá trình phong hoá quan trọng nhất dẫn tới sự biên mât của dâu khỏi
môi trường, nhất là làm biến mất những thành phần không bay hơi. Nhiều công
trình nghiên cứu đã làm sáng tỏ những khía cạnh khác nhau của quá trình nà}
cũng như các yếu tố môi trường làm thay đổi tốc độ phân huỷ sinh học (Atlas,
1981). Quá trình phân huỷ sinh học của dầu xảy ra do một số loại vi khuẩn có
khả năng đồng hoá hydrocarbons trong dầu. Một số loại vi khuẩn không có kha
năng đồng hoá hydrocarbons cũng có thể đóng góp vào việc làm biến mất dầu
trong tự nhiên. Quá trình phân huỷ dầu bao gồm một chuỗi các quá trình, trong
đó một số vi khuẩn tác động ban đầu, tạo ra các sản phẩm trung gian để một số
nhóm sinh vật khác sử dụng. Owens (1999), Venosa và Zhu (2003), và Cybulski
và nnk (2003), Prince và nnk (2003) đã trình bày những kết quả nghiên cứu lý
thuyết và thực nghiệm về quá trình phân huỷ sinh học của dầu cũng như ảnh
hưởng của các yếu tố môi trường (như trạng thái nhũ tương, nhiệt độ nước biên,
ánh sáng mặt trời v.v.) tới các quá trình phân huỷ sinh học. Cho tới nay, mặc dù
đã đạt được nhiều kết quả nghiên cứu về quá trình phân huỷ sinh học cúa dầu
trong môi trường biển, các nhà khoa học vẫn chưa có được những kết quả định
lượng đáng tin cậy để có thể sử dụng trong mô hình dự báo quá trình biến đối
của dầu ô nhiễm. Bởi vậy, trong các mô hình tính toán dự báo sự lan truyền và
biến đổi của dầu ô nhiễm, quá trình phân huỷ sinh học của dàu thường bị bỏ qua.
Quả trình hoà tan: Các thành phần có thể hoà tan trong nước của dầu có
thể bị hoà tan trong quá trình phong hoá. Quá trình hoà tan của dầu phụ thuộc
vào thành phần và trạng thái của dầu, và xảy ra nhanh nhất khi dầu bị phân tán
vào trong nước. Các thành phần dễ tan vào trong nước nhất là các thành phần
hydrocarbon thơm như benzen và toluene. Tuy nhiên, đây cũng là nhừng thành
phần bốc hơi nhanh nhất nên nếu dầu ở trên mặt biến thì quá trình hoà tan cua
các thành phần này là không quan trọng. Lượng dầu hoà tan vào trong nước là
rất nhỏ (nói chung nhỏ hơn 1 phần triệu) và không đóng góp đáng kể vào quá
trình mất dầu tại mặt biển. Tuy vậy, dầu hoà tan vào trong nước lại cực kỳ độc
cho môi trường sinh thái. Vì vậy, việc nghiên cứu đánh giá mức độ hoà tan của

dầu vào nước là cần thiết. Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng tốc độ hoà tan
của dầu vào trong nước có thể tính theo thước đo trọng lượng Viện Dầu Hoa Kỳ
(The American Petroleum Institute gravity scale) ° API. Do có rất nhiều khó
khăn trong việc xác định mức độ hoà tan của các thành phần dầu thô trong nước,
23