74 Глава 2 где , — скорость ветрового дрейфа, с — скорость дрейфа, вызванного течениями. Определяющую роль в дрейфе пленки играет ветровой дрейф. Скорость ветрового дрейфа составляет около 3 % от скорости ветра. Под действием силы Кориолиса на- правление дрейфа отклоняется от направления скорости ветра, угол отклонения составляет от 0 до 100°. После прекращения растекания, дальнейший рост площади нефтяного загрязнения будет происходить под действием турбулентной диффузии. Диффузия нефтяных загрязнений отличается от диффузии кон- сервативных пассивных примесей. Неконсервативность нефтяной пленки обусловлена испарением, растворением нефти и биоде- градацией, в процессе диффузии происходит изменение химиче- ского состава пленки. Поэтому необходимо подходить с осто- рожностью к перенесению результатов опытов по горизонталь- ной турбулентной диффузии с различными красителями на диф- фузию нефтяного пятна. Следует отметить, что в случае нефтя- ной пленки имеет место горизонтальная диффузия, а для нефти в диспергированном состоянии — диффузия будет трехмерной. Поверхностные волны оказывают значительное влияние на нефтяные загрязнения. Волны являются причиной волнового дрейфа, вызывают перемешивание нефти при обрушении волн, изменяют толщину нефтяного слика над различными участками волны. Волновое движение создает в приповерхностном слое волновое течение, обусловленное нелинейными эффектами. Ско- рость течения определяется формулой Стокса. Поверхность водоема при определенных ветровых условиях покрыта значительным числом обрушивающихся волн, которые влияют на перемешивание нефти и расплывание нефтяных сли- ков. В свою очередь нефтяные слики уменьшают частоту обру- шения волн. Разрушение волны на нефтяном слике приводит к перемешиванию нефти в водяном столбе, плавучесть частиц неф- ти вызывает подъем её частиц на поверхность. Баланс сил, при- водящих к заглублению и к подъему нефти, определяет время нахождения её частиц в воде. Непосредственно влияние загряз- няющих веществ, в частности нефти, на обрушение волн сохра- няется до тех пор, пока не нарушена целостность поверхностных пленок. При сильных ветрах поверхностный слик разрушается, в слое ветрового перемешивания образуется эмульсия нефти в во- АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОЗЕРА 75 де, влияние которой на обрушение волн незначительно. Увеличе- ние вязкости в приповерхностном слое из-за образования эмуль- сии приводит к незначительному ослаблению высокочастотных составляющих спектра волн. Проникновение нефти в глубину сопровождается пространственной дифференциацией частиц нефти по размерам и нефтяных углеводородов по химическому составу. Волны способны изменять толщину нефтяного слика над ними. Измерения толщины слоя нефти над волновой поверхностью (ес- ли толщина слоя более 1 мм) в лабораторных и натурных услови- ях показали, что слой нефти становится более толстым над греб- нями волн и уменьшается над впадинами. Этот эффект был уста- новлен в случае волн без ветра. Исследования показывают, что напряжение трения и давления в ветровом потоке могут приво- дить к перераспределению слоя нефти над волновой поверхно- стью. Слик, имеющий большие пространственные размеры, при- водит к изменению характеристик пограничного приводного слоя — изменяется шероховатость водной поверхности, коэффициент сопротивления, скорость трения, скорость ветра в приводном слое. В результате изменяется поступление энергии от ветра к поверхностным волнам и течениям, нарушаются газообмен и вла- гообмен пограничных слоев. Таким образом пленочные загрязне- ния значительных акваторий могут существенно нарушить меха- низмы взаимодействия атмосферы и водоема. При распространении нефтепродуктов в водоеме важно учиты- вать и другие гидрофизические явления. При поступление нефте- продуктов с поверхности в гиполимнион, они начинают накапли- ваться в донных отложениях, перемещаться придонными тече- ниями. Приведем здесь пример по Онежскому озеру. Серьезная авария произошла на Онежском озере в зимний период 2001 г., когда нефтепродукты попали под лед. Они из-за слабости тече- ний в зимний период (скорости течений менее 3 см/с) достигли дна (при глубине места порядка 30 м) и в весенне-летний период 2001 и 2002 г. под действием течений и турбулентной диффузии эти нефтяные загрязнения, содержащиеся в воде и донных отло- жениях распространились вдоль берега (рис. 2.1). При этом возникла опасность попадания нефтепродуктов в го- родской водозабор, в результате чего могла возникнуть чрезвы- чайная ситуация для источника питьевого водоснабжения г. Пет- розаводска — столицы Республики Карелия. Однако объем по-