Ryzyko poważnych awarii rurociągów przesyłowych ... - MANHAZ

Mieszanie
7.7.4. Specjalne problemy związane z modelowaniem rozlewisk
W pewnym sensie „trajektoria” rozlewiska jest określona przez przemieszczanie się środka
jego masy. To, że rozlewisko nie pozostaje w tym samym kształcie na powierzchni jest
wynikiem turbulentne mieszanie. Określenie współczynników dyfuzji turbulentnej, lub
dyspersji w naturalnych akwenach wodnych, może być poważnym przedsięwzięciem.
Modelarze i użytkownicy modeli muszą zawsze być świadomi niepewności w wyznaczeniu
tych parametrów. W przypadku braku danych eksperymentalnych, co jest częstym
przypadkiem, rezultaty obliczeń pewnych trajektorii (użyte w ogólnym znaczeniu) są bliższe
retrogenozie, niż prognozie. Często, najlepszym sposobem pozbycia się tego problemu, jest
dokonywanie kalibracji modelu podczas jego działania, korzystając z bieżących obserwacji.
Przy przepływie przez proste kanały, współczynniki mieszania poziomego i pionowego mogą
być określone dość dobrze w oparciu o hydrauliczne właściwości kanału. Dokładność jest
trochę mniejsza dla kanałów prostych, o nieregularnych bokach. Turbulentne mieszanie
poprzeczne w rzekach aluwialnych, które charakteryzują meandry i ostre zakręty jest znacznie
większe niż dla kanałów. W dużym przybliżeniu można przyjąć, że w tym przypadku
mieszania poprzeczne jest sześć razy większy niż dla prostego kanału. W ogólności mieszanie
poprzeczne silnie zależy od rozważonego przypadku i powinno być określone tylko poprzez
bezpośrednią obserwację.
W jeziorach turbulencje, które mieszają rozlewiska ropy są raczej wywoływane na
powierzchni przez wiatry, niż przez przepływy na dnie i przy brzegach. Praktycznym
skutkiem tego faktu jest to, że w tej sytuacji nie można wykorzystać bezpośrednio przyjętych
podejść wywodzących się z praktyki inżynierii hydraulicznej. Obecnie, najpopularniejszą
metoda obliczania poziomej dyspersji materiału pływającego jest użycie tzw. elementów
Lagrange’a. W tej technice źródło uwolnienia jest rozdzielone na zespół wielu elementów,
które są później uwalniane jednocześnie, lub po kolei, w zależności czy mamy do czynienia
z uwolnieniem natychmiastowym czy też ciągłym. Ruch tych cząsteczek jest potem określany
w każdym kroku czasowym poprzez wektor prędkości losowej (wyznaczony przez
turbulencje) i wektor średniej prędkości przepływu.
162