ゲスト投稿者： ジョエル・ホーグ
ジョエル・ホーグは Elemental Services and Consulting、Inc.（ESCO）。 2003で設立されたESCOは、機器の仕様、対応策、および作業支援の開発を含む、油流出の戦術的対応計画を開発しています。
多くのことが（誤って）書かれています の オイルを保護、偏向、または封じ込めるためにブームを展開します。 流出対策を展開する際に数学と科学の使用を促進してきたのは、それが機能するだけでなく、より速く、安全で、効果的であり、時間、お金、影響を節約できるからです。 この記事で焦点を当てるのは コラボレー of ブーム 配備
油流出事故の際にブームを正しく展開する場所を理解することになると、ブームの場所はトレードオフであることを理解することが重要です。 さらに、ブームがオイルスキミングと回復との関係を理解することは、ブームと回復の両方の成功にとって重要です。 スキマーによるオイル回収の基礎は、効果的かつ適切なブームから始まります。 これがなければ、石油回収はせいぜい挑戦的であり、最悪の場合ほとんど不可能になります。
ブームを展開する場所を知るには、2つの追加の科学を理解する必要があります。 すなわち、水文学と地形学。 簡単に言えば、水文学は水の動きの科学であり、地形は、山、丘、谷、池、湖、川、小川、灌漑溝を含む地球の地形（自然と人工の両方）の科学と説明です。沼地、その他の水路の特徴、道路、歩道、鉄道、建物など。
ブームを展開する場所を決定するとき、川を読んだり、沿岸および開放水域の流れと風の影響を理解したりするかどうかは、水をエネルギーと考えることが重要です。 流れる水は重力により下り坂を流れます。 移動する際、その質量により、水路の底や土手、岩や植物などの障害物、水路の曲線や曲がりなどの影響を受けない限り、速度を維持しようとします。これらの力に基づいて、川または他の水流チャンネルを読むとき、あなたは以下を期待することができます：
- 水が最も抵抗の少ない経路を流れる
- エネルギーは外側の屈曲部に集中します
- 障害物は、流れをより少ない抵抗にリダイレクトします
- 速度は抵抗の関数です （土手、底、障害物）
- 狭いポイントが流れを加速します
- 浅いエリアが流れを加速します
- 浅い水は通常乱流の直後
- 浅水速度が加速する直前
対策を展開する場所を決定する際は、 封じ込めブーム 目標は、影響領域を最小限に抑え、効果的かつ効率的な回復に備えることです。 これには、次の目的のために効果的で適切な急成長の戦術と技術が必要です。
- オイルを遠ざける （除外） 貧弱な復旧サイトまたは機密性の高い場所から。
- オイルを移動する （偏向） 適切な収集サイトへ。 そして
- オイルを集めて濃縮する （封じ込め） 回復のために。
応答者は、急成長と回復の戦術と技術が密接に関連していることを理解する必要があります。 適切で効果的なブームが適切な環境で実施されない場合、石油回収は効果的、効率的、または場合によっては不可能になる可能性があります。
主要な河川環境 効果的なブームに影響を与える 次のとおりです。
- 波紋： 水面を貫通し、一般に浅い地域に見られる岩
- 実行： 急流のより深い領域、通常は波紋のすぐ上流または下流
- プール： rと操業の間の比較的静かな水域
- ベンドの外側： 浸食が通常発生する場所。 水は通常、より深くより速く
- ベンドの内側： 通常、堆積が発生する場所。 水は通常浅くて遅い
次の図は、チャネルの断面を示し、チャネル全体の水速度を示しています。 抵抗が増加したため、チャネルの底とバンクが水を遅くすることに注意してください。 この理解は、浮遊油だけでなく水中油を扱う場合にも重要です。 水中油は、この抵抗の増加により、一般的に主水流よりもゆっくりと移動します。 浮遊油は、速度が増加するため、チャネルの中心により集中します。 さらに、これは、オイル巻き込みの物理学を超えて、「U」構成を使用してレスポンダーが展開ブームを正しく角度付けする必要がある理由を示しています。 （これは一般的ですが間違っています） 実際にオイルの巻き込みを強化します。 一方、回復のためにオイルを海岸線に向けると、相対速度が遅くなり、オイルの巻き込みが最小限に抑えられます。 適切な計算が効果的な戦術を提供できるように、効果的にブームを起こす場所の科学を知り理解することも効果的な戦術を提供できます。
図面：オハイオ州天然資源局
水路内の水が同じ速度で流れる場合、ほとんど影響はありません。 ただし、チャネルの底面と側面によって生じる摩擦があるため、チャネルの異なる領域で水の速度が異なるため、遠心力が作用します。
簡単に言えば、遠心力とは、運動している物体が直線的に続く可能性が高いことです。この場合、水路内の水は水路の外側に押し出されます。 フローティング素材 （すなわち、オイル） チャンネルの外側に表面水で強制されます。 さらに、チャネル内の循環電流は、チャネルの外側に向けられたオイルを維持します （らせん状またはねじ込み式）。 最後に、カーブの外側の水は、チャネル内の流れを維持するためにカーブの内側の水よりも長い距離を移動する必要があるため、水は一定の速度を維持するためにベンドまたは障害物の周りで加速します。
図面：米国陸軍工兵隊
浅く、動きの速い水に加えて （さざ波と走り）、曲がりくねった場所や手の届かない場所の外側、貧弱なブーム/収集サイトには次のものが含まれます。
渦： 渦は、水が島または他の障害物を通過して流れ、島または障害物の下流で一般的な渦巻きまたは逆流を引き起こすときに発生します。 渦は海岸線から遠く離れた場所で発見されることが多く、不可能ではないにしても回復とブームを困難にします。
スラウ： これは湿地、または多くの場合沼地または浅い湖の背水であり、多くの場合、停滞している、または主要な水路よりもゆっくり流れる可能性のあるより大きな水域になります。 スラウ生息地は一般に、油の影響を受けやすい植物および動物種をより多く含んでおり、 除外する オイルインパクト。
チャンネル合流点： チャンネルの合流点では、流量と速度が増加し、渦や破片などの予測不可能な電流や他の合流構造が生じる場合があります。 さらに、サイドチャネルの流れによりオイルがサイドチャネルに入るのを防ぐため、これらのサイトでブームが必要になることはほとんどありません。 デフレクションブームの短いセクションをメインチャネルの上流に配置して、オイルが渦、破片、またはその他の合流構造に巻き込まれないようにすることができます。 多くの場合、多くのリソース （機器、人員、時間、お金など） サイドチャネル保護に無駄があります。
次の写真は、オイルを水路の外側から下流の穏やかな地域の適切な収集ポイントにそらすために、ブームの展開に適切に川のエネルギーを使用していない例です。 チャンネルの最速部分内でブームがどのように展開されるかに注意してください （外側の曲線- レッドスター)、オイルが川のカーブを通過して加速します。 これは、不適切なブーム角度とともに、オイルが同伴する原因となります (赤い矢).
写真：US EPA
それでは、沿岸およびオープンウォーターブームを見てみましょう。 海洋に沿った多くの力があり、計画者と応答者の両方が気づかなければならない他の大きな水辺の海岸線がある。 これらの各力は、流出した油が海岸線に出会った場合の流出油の挙動に大きな影響を与える可能性があります。
表面電流： 風が水面を横切ると、風速、距離、持続時間に基づいて波が発生します。 風速が速く、長距離にわたって長時間吹く場合、大きな波が予想されます。 逆に、風速が短い期間と距離で速い場合、小さな波が予想されます。 波の基部が海岸線近くの海底に遭遇すると、波は海岸線に衝突します。
ロングショア海流： 波が海岸線に対して斜めに折れると、波は海岸に流れます。 これらの流れは、一般的に海岸線と平行に流れます。
リップ電流： 砕波が砂州や桟橋などの水中構造物から海洋に直接逆流するのを防ぐと、離岸流が発生します。 これらの流れは一般的に海岸線に垂直に流れ、非常に強くて速い場合がありますが、比較的短時間続きます。
湧昇： これは、風が表面の水を吹き飛ばし、それを押しのけてより深い水が上昇し、吹き飛ばされたものを置き換えるときに起こります。
沈降： これは、風が海岸線などの障壁に向かって地表水を吹き、地表水を沈めるときに発生します。
潮流と潮TI： 潮流 （水平移動） 潮toによる水位の上昇と下降の結果 （垂直移動）。 沿岸地域では、月の1日ごと、または24時間と50分ごとに2つの干潮と2つの満潮があります。
洪水の流れ： 潮が来ており、入り込む水は、海岸線に向かって前進するために、遅い水を克服する必要があります。 これが発生する時間は、潮が入ってきたときの海からの距離に基づいて、ポイントごとに異なります。
ハイスタンド： 特定の地点で最高水位に達するが、洪水は海岸線に向かって他の地点に向かって流れ続ける （満潮）.
高たるみ水： 海岸線の近くのすべての場所で高地に到達すると、現在は停止します。
引き潮の流れ： 潮は消えつつあり、残された水は遅い水を乗り越えて海に戻る必要があります。 これが発生する時間は、潮が消えるにつれて、海からの距離に基づいて、ポイントごとに異なります。
低スタンド： 特定のポイントで最低水位に達するが、海に向かう他のポイントに向かって引き潮が続く （干潮）.
低たるみ水： 海岸線近くのすべての場所で低地に達すると、流れは止まります。
海岸線に沿った任意のポイントでの潮流のシーケンスは、海からの距離が異なる2つのポイント間で異なります。 海に流れ込む川は、潮流の川への移動を遅くし、洪水の流れを遅くします。 逆に、海に流れ込むと、エブフローの川はかなり速くなる可能性があります。
油流出対策を展開する場合、海岸線を効果的に保護し、回収のための油封じ込めを提供するために、異なる戦術を採用する必要があります。 ブームを海岸線と平行に配置してはならず、島をブームで囲まないでください。 潮流や風が吹いている状態で島や他の地形を囲むことは、ほとんど常に効果がありません。 ブーム角度は、サイトの電流、風、油のベクトルに基づいて決定する必要があります。 海岸線上の犠牲油の着陸エリアは、油が敏感なエリアから除外または迂回されるため、特定されなければなりません。 現在の風、油のベクトルに基づいた継続的な監視が必要です。監視せずにブームを展開し、時間をかけて調整することは効果的な戦術ではありません。
次の写真に示すように、黄色の線はオイルベクトルに対する正しい排他的/迂回ブーム角度を表し、黒い矢印は電流と風に基づいて計算されたオイルベクトルを表します。 この戦術を使用すると、効果的なブーム角度が確保され、現在および/または風が島を通過して効果的かつ効率的な回復のために油を移動させることができます。 これは効果的な戦術であり、展開と保守に必要なリソースが大幅に少なくなります。 オープンウォーターでのブームは川のブームと同じであることに注意してください。海流、風、または油のベクトルに逆らってブームになります（島へのブームとオイルの影響に注意してください）。
写真：US EPA
川や他の水域を読むことは、ここで紹介するよりもはるかに多くありますが、計画者と応答者にとって、この簡略化された導入により、対策の展開がより効果的になります。 応答オプションを検討する際には、以下を理解することが重要です。
- ローカルレスポンダー （パブリックおよびプライベート） 特定の対応領域を知っている必要があります。教室でのトレーニングでは、ブームを展開する場所、保護するものなどを教えてくれません。
- 現在の状態だけでなく将来の状態にも目を向ける （上流の降雨イベント、雪解け、潮の変化など）
- デブリ負荷とは （特定のチャネルには非常に高い木質破片の負荷があり、他のチャネルにはほとんどまたはまったくありません）
- アンカーポイントと係留は、ブーム、現在の力、オイルとデブリの負荷を保持する必要があります
- チャネル内に流れがあるかどうかに関係なく、現在の速度に関係なく、ブームを90°で展開しないでください。 そうすることで、石油が集まる中流でブームが「腹」になり、採集が困難または不可能になります。 さらに、オイルの巻き込みが発生する可能性があります。 ブームを流れに傾けることにより、オイルは収集のために海岸線に移動します
- 計算されたブーム展開角度に関係なく、またはブーム展開角度の決定に使用されるオイルエスケープ速度に関係なく、巻き込みが発生しないことを保証しません。 個々のサイトの状態に基づいて、展開されたブームの継続的な監視と調整が必要であり、できるだけ早く収容されたオイルを効率的に回収する必要があります
- 封じ込め場所や連行が不十分なためにオイルを回収できない場合、展開された対策は時間、お金、その他のリソースの無駄になります。 適切かつ効果的なブームが最初に達成されない場合、それらを再度正しく展開するための十分な時間または機器がない可能性があります
水に影響を与える他の力、およびこれらの力が油流出対策にどのように影響するかについてさらに理解するには、他の記事について質問してください。
- セイシェと非水中油への影響
- 油ベクトルの決定：急上昇するが重要だが見過ごされることが多い
ソースとリファレンス：
- USGS地形図記号ブックレット
- 「蛇行する川の水路」、コロラド州立大学コロラド水資源
- 「層流および層流に近い河川および海底の形態力学：統合」、ラジュネス、他、12月2009
- 「高速海流における油流出対応、フィールドガイド」、米国沿岸警備隊、10月、2001
- 米陸軍工兵隊、 http://mvs-wc.mvs.usace.army.mil/arec/Basics_Weirs.html
- 「粘性油の重大な蓄積によるバリアの破損」ジェラルドALデルヴィーネ、デルフトハイドロリック、1989
- ロブスターマンのページ、 www.lobstermanspage.net/tides/currents.html
- NOAA海洋サービス教育
- 「Natural Stream Processes」、オハイオ州ストリーム管理ガイドNo. 3、オハイオ州天然資源部
- 「海流のしくみ」、ジェニファー・ホートン、2008年XNUMX月 http://science.howstuffworks.com/environmental/earth/oceanography/ocean-current.htm
Elemental Services＆Consulting、Inc。（ESCO）の詳細については、次のURLまでお問い合わせください。 info@escoinfo.com または740.815.9660。