WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

Министерство образования российской федерации

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

НЕФТИ И ГАЗА им. И.М. ГУБКИНА

На правах рукописи

БЛИНОВСКАЯ ЯНА ЮРЬЕВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ТРАНСПОРТИРОВКЕ НЕФТИ

И НЕФТЕПРОДУКТОВ В ПРИБРЕЖНО-МОРСКОЙ ЗОНЕ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КАРТ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

03.00.16 – Экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание степени

доктора технических наук

Москва

2008

Работа выполнена в Российском государственном университете нефти и газа имени И.М.Губкина (г.Москва) и Морском государственном университете им. адм. Г.И. Невельского (г.Владивосток)

Официальные оппоненты:

Аковецкий В.Г., д.т.н., профессор кафедры геологии РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина

Бухгалтер Э.Б., д.т.н., начальник отдела охраны окружающей среды и рационального природопользования ООО «ВНИИГАЗ»

Берлянт А.М., д.г.н., зав. кафедрой картографии и геоинформатики географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова

Ведущая организация:

Федеральное государственное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России»

Защита состоится «23» сентября 2008 г. на заседании диссертационного совета Д 212.200.12 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук в Российском государственном университете нефти и газа им. И.М. Губкина по адресу: 119991, г.Москва, Ленинский проспект, 65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного университета нефти и газа им И.М. Губкина

Автореферат разослан «___» __________________

Ученый секретарь диссертационного совета

к.т.н., доцент                                                                        Иванова Л.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Сложность экологической ситуации в мировом сообществе, часто граничащая с экологическим кризисом, заключается в том, что негативно сказывающаяся на состоянии природной среды антропогенная деятельность прямо ухудшает качество жизни человека. Данный вопрос является предметом многолетних комплексных исследований специалистов различных отраслей научного знания в целях выхода из противоречий, складывающихся между человечеством и окружающей его средой.

Континентальный шельф представляет собой уникальную кладовую ресурсов, высокая концентрация которых обуславливает возникновение различных конфликтов при их разработке. Одним из наиболее ярких конфликтов является загрязнение. Наибольшую опасность, несмотря на меры предосторожности, представляют разливы нефти.

Учитывая важность принятия адекватного решения при возникновении чрезвычайных ситуаций, связанных с аварийными разливами нефти, был определен предмет диссертационного исследования. Его суть состоит в обобщении результатов мирового опыта и собственных исследований, направленных на разработку инструмента, позволяющего принимать адекватные решения при организации мероприятий по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти.

Разработка реальных стратегий и планов по обеспечению экологической безопасности должна базироваться на знании эколого-географических и информационно-технологических предпосылок организации природопользования в прибрежно-морской зоне, поскольку в современных условиях антропогенная деятельность по силе, масштабу и скорости преобразований существенно превосходит естественно-эволюционное. В условиях чрезвычайной ситуации важно выявить зависимость принимаемых решений от условий окружающей среды, минимизировать негативное воздействие на нее и определить наиболее оптимальные технологии ликвидации последствий. Исследование в этих направлениях весьма актуально.

Общая картина загрязнения Мирового океана нефтью и нефтепродуктами может быть охарактеризована следующим образом. Более 20 % нефтяных загрязнений происходят при транспортировке, около 5 % приходится на разведку и добычу углеводородов, 15 % составляют естественные излияния нефти, оставшуюся долю образуют многочисленные стоки.

Площадь континентального шельфа России около 6.5 млн. км2, что составляет 20 % площади мирового шельфа. Около 90 % российского шельфа приходится на перспективные в нефтегазоносном отношении области, что обуславливают организацию транспортировки нефти практически во всех областях прибрежно-морской зоны.

Современные требования, предъявляемые к рациональной системе транспортировки нефти в прибрежно-морской зоне, предполагают внедрение системы экологической безопасности, поскольку проблемы, связанные поступлением нефти в морскую среду являются не только социально-экономическими, но и политическими. Огромный массив используемой при этом информации имеет пространственный аспект и накапливается различными пользователями в течение определенного периода.

Для эффективного управления процессом необходимы не только достоверные данные и их своевременное поступление, но и управление ими. Окружающая среда по-разному реагирует воздействие нефти, но бесспорно наиболее уязвимым ее компонентом являются прибрежно-морская зона и обитающие в ее пределах компоненты живой природы. При этом в решении проблем экологической безопасности участвуют специалисты самых различных областей знаний. И в такой ситуации картографическое обеспечение является едва ли не единственным универсальным языком общения специалистов различных наук.

Значительный объем пространственной информации обуславливает использование геоинформационных систем (ГИС), объединяющих средства графической визуализации с предоставляемыми инструментами пространственного анализа и обмена данными, которые способствуют эффективной организации и управления данными.

Геоинформационные системы выступают как интегрирующая составляющая системы экологической безопасности нефтедобывающего производства и создают новые условия формирования и реализации оптимальных стратегий территориального развития. Они позволяют организовывать, обрабатывать, анализировать и интерпретировать пространственно-временные данные, что представляет собой новый способ структурирования информации в прибрежно-морском природопользовании.

В обеспечении экологической безопасности при аварийных ситуациях в прибрежно-морской зоне важной задачей является выбор приоритетов защиты тех или иных участков при организации ликвидационных мероприятий. Решение этой задачи возможно при использовании карт чувствительности прибрежно-морской зоны к загрязнению нефтью и нефтепродуктами, создаваемых на основе современных информационных технологий.

Цель диссертационного исследования состоит в разработке технологии обеспечения экологической безопасности при транспортировке нефти и нефтепродуктов в прибрежно-морской зоне с использованием геоинформационной системы «Карты чувствительности прибрежно-морских зон к загрязнению нефтью». Для ее достижения поставлены следующие задачи:

  • изучить чувствительность объектов прибрежно-морской зоны к нефтяному загрязнению, представленных в зоне риска;
  • определить требования к создаваемым картам чувствительности прибрежно-морским к нефтяному загрязнению и используемым при этом информационно-техническим средствам;
  • разработать структуру геоинформационной системы, обеспечивающей использование карт чувствительности, позволяющих снизить негативное воздействие нефти / нефтепродуктов на окружающую среду;
  • апробировать ГИС «Карты чувствительности» для разных участков прибрежно-морской зоны юга Дальнего Востока;
  • разработать алгоритм обеспечения экологической безопасности при аварийных разливах нефти посредством информационных технологий для принятия решений в кризисных ситуациях и апробировать их на конкретных примерах;
  • оптимизировать процедуру выбора технологии реагирования при ликвидации аварийной ситуации с учетом чувствительности побережья;
  • предложить комплексную систему обеспечения экологической безопасности окружающей среды при организации природопользования в прибрежно-морской зоне

Научная новизна. Результаты диссертационной работы предлагают новый инструмент для решения задач в области управления экологической безопасностью при транспортировке нефти в прибрежно-морской зоне.

Впервые разработан комплекс требований и определены принципы для создания карт чувствительности прибрежно-морской зоны к нефтяному загрязнению. В основу карты чувствительности прибрежно-морской зоны к нефтяному загрязнению. Предложенные современные информационные решения эффективно разрабатываются на основе ГИС при аварийных разливах нефти и нефтепродуктов в процессе транспортировки. Реализован автоматизированный алгоритм выбора оптимальных технологий и сценариев ликвидации чрезвычайной ситуации для центров, участвующих в ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.

В период экспедиционных исследований изучена экологическая структура зон потенциального риска загрязнения нефтью и нефтепродуктами в пределах острова Сахалин и юга Дальнего Востока, и получены новые сведения для разработки критериев чувствительности объектов окружающей среды к нефтяному загрязнению. Анализ данных позволил разработать карты, включенные в состав Планов ликвидации аварийных разливов нефти компаний, оперирующих углеводородным сырьем в данном районе.

Впервые для прибрежно-морской зоны острова Сахалин и юга Дальнего Востока составлена серия карт экологической чувствительности к загрязнению нефтью, использованных для принятия решений в чрезвычайных ситуациях, а также выбора наиболее целесообразного оборудования и технологий ликвидации последствий аварийных разливов.

Практическая значимость работы.

  1. В период экспедиционных исследований изучена экологическая структура зон потенциального риска загрязнения нефтью и нефтепродуктами в пределах юга Дальнего Востока, и получены новые сведения для разработки критериев чувствительности объектов окружающей среды к нефтяному загрязнению. Анализ данных позволил разработать карты, включенные в состав Планов ликвидации аварийных разливов нефти компаний, оперирующих углеводородным сырьем в данном районе.
  2. Созданные карты чувствительности использованы в Планах ликвидации аварийных разливов нефти компаний, ведущих добычу и транспортировку нефти в прибрежно-морской зоне Сахалинской области («Сахалинская Энергия», компании ABB LGI, ОАО «НК – Роснефть – Сахалинморнефтегаз»), Приморского (АМП Находка, АМП Восточный, ОАО «Восточный порт» и др.) и Хабаровского краев (АМП Ванино и др.).
  3. Разработана и апробирована процедура выбора технических и технологических решений при ликвидации аварийных разливов нефти / нефтепродуктов в прибрежно-морской зоне юга Дальнего Востока.
  4. Разработанная информационная система обеспечения экологической безопасности при аварийных разливах нефти в прибрежно-морской зоне, основанная на комбинации индексов чувствительности береговой зоны к загрязнению нефтью и соответствующих им технологиях очистки побережья, используется при проведении командно-штабных учений компаний-операторов нефтедобычи на о. Сахалин и в регионе NOWPAP.
  5. Данные мониторинга и создаваемый на его основе картографический материал являются основой системы оптимизации природопользования в прибрежно-морской зоне юга Дальнего Востока.
  6. Разработанная информационная система рекомендована ведущими операторами нефти Дальнего Востока для управления экологическим состоянием при организации различных видов природопользования в прибрежно-морской зоне.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на 30 региональных, российских и международных конференциях и семинарах. Наиболее важные из них: региональный научно-практический семинар «Проблемы совершенствования системы борьбы с разливами нефти на Дальнем Востоке» (Владивосток, 1999); всероссийская научная конференция «Проблемы географии на рубеже XXI века» (Томск, 2000 г); международный научно-практический семинар «Совершенствование системы защиты морских акваторий и прибрежных зон от загрязнения нефтью» (Владивосток, 2001); международная научно-практическая конференция «Экология и безопасность жизнедеятельности» (Пенза, 2002); международная научно-практическая конференция «Морская экология – 2002» (Владивосток, 2002); пятая международная конференция «Математическое моделирование физических, экономических, технических, социальных систем и процессов» (Ульяновск, 2003); Вторая Сибирская конференция пользователей программных продуктов ESRI & ERDAS (Новосибирск, 2003); международная научная конференция «Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики» (Тольятти, 2004); международная конференция ИНТЕРКАРТО-10 «Устойчивое развитие территорий: геоинформационное обеспечение и практический опыт» (Владивосток – Чанчунь, 2004); международная конференция «Информационные технологии в образовании, технике и медицине» (Волгоград, 2004); международная конференция «Морская экология – 2005» (Владивосток, 2005); международная научно-практическая конференция «Экологические проблемы использования прибрежных морских акваторий» (Владивосток, 2006); Вторая международная конференция «Проблемы экологии, безопасности жизнедеятельности и рационального природопользования Дальнего Востока и стран АТР» (Владивосток, 2006); международная научно-практическая конференция «Морская экология – 2007» (Владивосток, 2007). Элементы информационной системы принятия решений при аварийных разливах нефти использованы во время командно-штабных учений в июне, августе 2003 г. и мае 2006 г., проведение которых предусмотрено планом работы совместной группы планирования РФ – США.

Объект исследования и исходный материал. В качестве исходного материала использованы результаты собственных экспедиционных исследований экологического состояния окружающей среды в районе добычи нефти на о. Сахалин, в районах оперирования нефтью и нефтепродуктами Приморского и Хабаровского краев. Проанализированы многочисленные опубликованные и фондовые материалы по исследуемой проблеме. В структуру информационно-аналитической базы включены космические снимки изучаемых территорий и акваторий, Интернет – публикации и картографические источники. Ключевые результаты исследования являются основой мероприятий по защите прибрежно-морской зоны при чрезвычайных ситуациях, связанных с аварийными разливами нефти и нефтепродуктов. Они базируются на геоинформационных принципах организации и анализа данных: картографирование районов риска загрязнения прибрежно-морской зоны, решение пространственных задач, изучение динамики окружающей среды в зонах риска на основе данных мониторинга, выявление взаимосвязей и способов из представления, что позволяет оптимизировать природопользование в районе разработки нефти.

В процессе этих исследований основное внимание было уделено анализу состояния окружающей среды в районах транспортировки нефти и нефтепродуктов, информационному обеспечению операций по ликвидации аварийных разливов нефти и оптимизации технологий ликвидации загрязнения в соответствии с экологическими особенностями прибрежно-морской зоны.

Основной объем работ выполнен автором в рамках реализации планов научно-исследовательских работ Института защиты моря Морского государственного университета им. адм. Г.И. Невельского, а также на договорной основе с проектными и иными организациями.

Автор защищает:

  1. Информационную систему принятия решений, представляющую современный инструмент оценки экологической безопасности при разработке нефтяных месторождений на континентальном шельфе.
  2. Критерии, лежащие в основе карт чувствительности прибрежно-морской зоны к загрязнению нефтью / нефтепродуктами.
  3. Требования к содержанию карт чувствительности прибрежно-морской зоны к нефтяному загрязнению юга Дальнего Востока.
  4. Систему оценки технической и технологической базы с учетом чувствительности прибрежно-морской зоны к загрязнению нефтью.
  5. Алгоритмы выбора технологий ликвидации аварийных ситуаций в прибрежно-морской зоне, лежащие в основе системы управления экологическим состоянием окружающей среды при организации природопользования, связанного с разработкой углеводородного сырья.

Публикации. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований изложены в 67 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, изложенных на 325 страницах, выводов, списка литературы и включает в себя 15 таблиц, 78 рисунков, 3 приложений. Список литературы содержит 179 наименований, в числе которых 56 иностранных.

Автор выражает свою признательность коллегам по совместной работе над созданием Планов ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов (сотрудникам Института защиты моря Морского государственного университета имени адмирала Г.И. Невельского), куда были включены элементы системы обеспечения экологической безопасности при оперировании нефтью / нефтепродуктами в прибрежно-морской зоне. Значимую помощь в разработке концепции информационной системы оказал ведущий научный сотрудник Тихоокеанского института географии ДВО РАН д.б.н., проф. Бочарников В.Н. При разработке методической основы получены ценные советы от научного консультанта, заведующего кафедрой промышленной экологии факультета химической технологии и экологии РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина д.т.н., проф. Мещерякова С.Н.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность, научная новизна, практическая значимость, определяются цель и задачи работы.

Глава 1. Состояние окружающей среды в районах добычи и транспортировки нефти в прибрежно-морской зоне юга Дальнего Востока

1.1 Структура прибрежно-морской зоны. Береговая зона представляет собой арену напряженного взаимодействия всех поверхностных земных сфер – литосферы, гидросферы, атмосферы, биосферы и ноосферы, с явным преобладанием последней, обусловленной активизацией человеческой деятельности.

1.1.1. Геоморфологическая характеристика берегов. Берегом называется полоса суши, прилегающая к береговой линии, которая находится под воздействием моря (приливы, волнения, нагоны). Береговая линия – граница раздела суши и моря. Морское мелководье, подверженное воздействию морских волн (обычно до глубин 20 – 50 м) называется подводным береговым склоном. Берег и подводный береговой склон составляют береговую зону моря. Среди основных факторов образования берегов Дальневосточного побережья следует отметить тектонические процессы, колебания уровня моря и гидрометеорологический режим. Это обусловило формирование серии геоморфологических комплексов, слагающих морское побережье: рыхлые четвертичные отложения, песчаники с алевролитами, скальные и полускальные породы, вулканогенные образования, сланцы, известняки и интрузивные породы.

1.1.2. Характеристика биоразнообразия. Прибрежно-морская зона Дальнего Востока уникальны по своим природным условиям, что является причиной высокого видового разнообразия. Здесь весьма высок процент эндемичных форм. Здесь встречается более 600 видов рыб. Значительны ресурсы морских зверей. Численность тюленей достигает 2 млн. голов, моржей – 250 тыс., белухи – 30 тысяч. Поголовье котиков составляет 350 тыс., каланов – 10 тысяч. Дальний Восток в настоящее время является ведущим регионом, определяющим стратегию развития российского рыболовства. Так, например, в 2000 году только в Сахалинской области было добыто 440 тыс. тонн рыбы и морепродуктов.

1.1.3. Характеристика системы природопользования. Приморское положение российского Дальнего Востока является важным фактором его развития и специализации. Это определяется освоением его ресурсов. Протяженность береговой линии Дальнего Востока составляет более 18 тыс. км. Здесь располагается 39 морских портов и около 300 портовых пунктов. Каждый порт представляет собой ядро, вокруг которого формируется социально-экономическая жизнь прилегающего района. Дальневосточный регион является важным рыболовным районом мира. Объем биологических ресурсов составляет 26 млн. тонн рыбы и морепродуктов. Развитие рекреационного комплекса Дальнего Востока обуславливается значительным природно-ресурсным потенциалом. Континентальный шельф обладает значительными запасами углеводородного сырья. С 1998 года ведется разработка нефти и газа на охотоморском шельфе.

Разнообразие прибрежно-морских ресурсов и их распределение в непосредственной близости друг от друга приводит к тому, что их пользователями становятся многие отрасли морского хозяйства, которые, непосредственно соприкасаясь и тесно взаимодействуя, обусловливают максимальную нагрузку на прибрежно-морскую зону. Как следствие, здесь часто возникают конфликтные ситуации, наиболее острым из которых является загрязнение прибрежно-морской зоны, в частности, в результате аварийных разливов нефти.

1.2. Влияние нефти и нефтепродуктов на прибрежно-морскую зону. 1.2.1. Чувствительность берегов к нефтяному загрязнению. Многообразие динамических факторов, действующих в береговой зоне, обуславливают многообразие типов морских побережий. В свою очередь структура побережий предопределяет способы и технологические особенности ликвидации последствий нефтяного загрязнения. В соответствии с этим разработана система ранжирования отдельных участков береговой черты по степени их чувствительности к нефтяному загрязнению. Система индексации побережий по степени их чувствительности к нефтяному загрязнению (табл. 1) сочетает в себе данные о качественной характеристике побережья и процессах, происходящих при попадании нефти на берег.

Таблица 1

Индексация побережий по степени чувствительности

к загрязнению нефтью

Индекс

Тип берега

Характеристика

1

Открытые выходы непроницаемых коренных пород

Грунт непроницаем и нефть остается на поверхности, где естественные процессы способствуют ее быстрому удалению. Уборка нефти не требуется и не рекомендуется.

2

Скально-глыбовые развалы

Нефть удаляется с побережья естественным путем. В уборке нет необходимости, за исключением загрязненных обломков и нефтяной полосы на уровне высокой воды.

3

Мелкопесчаные пляжи

Степень проникновения нефти не высокая, т.к. побережье сложено полупроницаемыми осадками, однородными и уплотненными. Уборка упрощена наличием плотного грунта.

4

Крупнопесчаные пляжи

Уборка затруднена в связи с большой подвижностью осадка, механизмы вязнут в сыпучем песке. Высокая степень проникновения и захоронения нефти.

5

Песчано-гравийные пляжи

Высокая проницаемость грунта позволяет нефти проникать глубоко в песок, что приводит к разрушению поверхностного слоя во время уборки. Берега подвергаются естественному перемешиванию осадка.

6

Гравийные и щебнистые пляжи

Породы позволяют нефти просачиваться довольно глубоко, а низкий уровень естественной ротации замедляет естественные процессы удаления нефти. Медленный процесс накопления гравия делает удаление загрязненного грунта крайне нежелательным.

7

Осыхающие отмели

Осадки насыщены водой, что приводит к низкой степени проникновения нефти вглубь. Если побережье сухое, то степень проникновения нефти высока. Нефть плохо закрепляется или просачивается, попадая, на плотные, водонасыщенные отложения песка. Приливное течение может смыть нефть и перенести вдоль берега. Уборка нефти затруднена из-за возможности смешивания нефти с песком во время этих мероприятий.

8

Закрытые песчаные, песчано-галечные, галечные пляжи, скально - глыбовые развалы и антропогенные сооружения

Разлитая нефть покрывает поверхности горной породы в защищенных местах и может сохраняться на них долгое время. Уборка этих береговых линий всегда трудоемкая и может оказать негативное воздействие на биологические сообщества.

9

Защищенный осыхающий берег

Отложения насыщены водой, что не позволяет глубоко проникать нефти. Обычны заросли морских трав. Высокая концентрация. Степень естественной очистки низкая. Любые попытки уборки нефти приводят к перемешиванию нефти с илом и еще большим ее углублением.

10

Зарастающие, заболоченные земли

Уборка нефти здесь затруднена не только из-за труднопроходимости, но и вследствие высокой степени проникновения нефти вглубь болот.

1.2.2. Чувствительность и уязвимость биоты. Нефть оказывает значительное влияние на живые организмы, обитающие в прибрежно-морской зоне. Так, внешнее загрязнение птиц разрушает оперение, спутывает перья, вызывает раздражение глаз. Птицы, которые большую часть жизни проводят на воде, наиболее уязвимы к разливам нефти на поверхности водоемов. Птицы заглатывают нефть, когда чистят клювом перья, пьют, употребляют загрязненную пищу и дышат испарениями, что вызывает гибель. Даже небольшое количество нефти может оказаться достаточным для гибели в период инкубации.

О воздействии нефти на млекопитающих известно меньше, однако выявлено, что морские млекопитающие (морские выдры, тюлени, морские котики) также гибнут после контакта с нефтью. Загрязненный нефтью мех начинает спутываться и теряет способность удерживать тепло и воду. Взрослые сивучи, тюлени и китообразные (киты, морские свиньи и дельфины) выделяются наличием жирового слоя, на который влияет нефть, усиливая расход тепла. Кроме того, нефть может вызвать раздражение кожи, глаз и препятствовать нормальной способности к плаванию. Попавшая в организм нефть может вызвать желудочно-кишечные кровотечения, почечную недостаточность, интоксикацию печени, нарушение кровяного давления. Пары от испарений нефти ведут к проблемам органов дыхания у млекопитающих, которые находятся около или в непосредственной близости с большими разливами нефти.

Как показали исследования, рыбы подвергаются воздействию разливов нефти в воде при употреблении загрязненной пищи и воды, а также при соприкосновении с нефтью во время движения икры. Так, концентрация 0.5 миллионной доли или менее нефти в воде способна привести к гибели форели. Практически летальный эффект нефть оказывает на сердце, изменяет дыхание, увеличивает печень, замедляет рост, разрушает плавники, приводит к различным биологическим и клеточным изменениям, влияет на поведение. Личинки и молодь рыб наиболее чувствительны к воздействию нефти, разливы которой могут погубить икру рыб и личинки, находящиеся на поверхности воды, а молодь на мелководье.

Беспозвоночные являются хорошими индикаторами загрязнения от сбросов в силу своей ограниченности в передвижении. Опубликованные данные разливов нефти часто отмечают гибель, чем воздействие на организмы в прибрежной зоне, в отложениях или же в толще воды. Влияние разливов нефти на беспозвоночных определяется типом нефти и обстоятельствами разлива и может длиться от недели до 10 лет. То же следует отметить и для морских трав и водорослей.

1.2.3. Воздействие на объекты природопользования. Загрязнение акватории нефтью приводит к ухудшению состояния окружающей среды, которое проявляется либо в снижении качества природных ресурсов морской экосистемы, либо в уменьшении их количества, либо в том и другом одновременно. Так, значительное влияние будет оказано на территориальный ресурс, в том числе береговой. Он служит пространством для хозяйственной деятельности человека и используется в транспортных целях. Сами по себе нефтяные загрязнения морских акваторий не оказывают воздействия на функционирование морского транспорта, но аварийные разливы нефти могут стать причиной простоев судов. В случае аварийного разлива нефти на морской акватории нарушается функционирование морских перевозок, поскольку в ходе работ по уборке нефти, загрязненная часть акватории не может использоваться в навигационных целях. При этом возникают убытки у судовладельцев, связанные с простоями судов, а также затратами на изменение путей транспортирования. Убытки от разливов нефти испытывают все производства, ведущие деятельность в прибрежно-морской зоне. Наиболее высокие требования к качеству окружающей среды предъявляют рекреационная индустрия и морской промысел, включая марикультурные хозяйства.

Глава 2. ГИС как инструмент для решения задач обеспечения экологической безопасности природопользования. Современное общество в своей деятельности часто входит в зону риска и нестабильных состояний, которые связаны с возникновением чрезвычайных ситуаций различного масштаба. В соответствии с этим возникает потребность в выявлении и прогнозировании потенциально опасных условий и разработке адекватных методов управления ими.

2.1. Информационные технологии в управлении качеством природопользованием. Обеспечение экологической безопасности основывается не только на наличии определенных инструментов и навыков, но и умении моделировать ситуацию, прогнозировать ее развитие и принимать решения, адекватные сложившейся ситуации.

Развитие отношений общества и природы требует использования новых средств обработки информации, лежащей в основе системы принятия решений в управлении качеством окружающей среды. В этом случае информационные технологии рассматриваются как наиболее оптимальный инструмент. В данном случае под информационными технологиями понимается совокупность методов, производственных и программно-технологических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, хранение, обработку, вывод и распространение информации. При этом экологически обоснованные решения зависят не только от качества и количества информации, но и своевременного ее поступления.

2.2. Информационное обеспечение природопользования. Информация – одно из основных условий социального общения. Развитие знаний об окружающей среде, использование их в различных сферах природопользования приводит к возникновению различной терминологии, расширению предметных связей и переосмыслению взаимоотношений общества и природы.

В настоящее время в научной методологии наблюдается широкое распространение системного подхода. Первые его упоминания при анализе сложных сущностей связаны с именами Аристотеля и Людвига фон Берталанфи. В 1977 году группа отечественных экологов пришла к выводу о необходимости внедрения новой экологической парадигмы, одной из основ которой должен стать системный подход, основанный на известном общенаучном положении, идущем еще от Платона, о несводимости свойств целого к сумме свойств его частей.

Системный подход пронизывает большинство исследований, в том числе и обеспечения экологической безопасности природопользования, и, по мнению Ю. Одума, должен служить первой рабочей заповедью экологов. Добыча и транспортировка нефти и нефтепродуктов не является исключением. При исследовании систем решается ряд задач: описание поведения системы, объяснение поведения, управление поведением и, наконец, создание систем с заданным поведением.

Разработка и внедрение адекватных результатов на различных этапах природопользования невозможны без анализа информации, приходящей из множества источников, часто непосредственно не связанных между собой. Это определяет необходимость использования геоинформационных систем (ГИС), объединяющих средства графической визуализации с предоставляемыми ГИС инструментами пространственного анализа и обмена данными, которые способствуют эффективной организации и управления ими. Таким образом, ГИС могут выступать как интегрирующая составляющая природопользования.

Выполнение задач природопользования и обеспечения экологической безопасности основано на осуществлении информационного процесса. При этом каждая из них требует наличия специальных устройств, обеспечивающих целенаправленное действие. Поскольку выполняемые задачи находятся в тесной взаимосвязи друг с другом и направлены на достижение единой цели, используемые устройства и механизмы целесообразно определить как информационную систему.

Управление информационными ресурсами в области природопользования позволяет скоординировать деятельность различных структур, ведущих деятельность на одной территории, что является необходимым при формировании единого информационного пространства. В свою очередь целостное информационное поле позволяет устранить дублирование информации, упорядочить процедуры сбора, хранения и предоставления информации, а также предотвращать негативные последствия, вызванные конфликтами в использовании природных ресурсов.

2.3. Использование геоинформационного подхода в организации системы экологической безопасности добычи и транспортировки нефти и нефтепродуктов. Последние десятилетия характеризуются повышением интереса к освоению нефтегазоносных районов, которых в Мировом океане насчитывается более 1 000. Оценка запасов этих месторождений варьирует от 320 до 2 000 млрд. т условного топлива в пересчете на нефть. География добычи нефти на континентальном шельфе охватывает практически все его участки: интенсивно осваиваются месторождения Мексиканского и Персидского заливов, Карибского, Северного и Дальневосточных морей.

Освоение месторождений углеводородного сырья на шельфе является важным элементом государственной стратегии развития Российской экономики. Федеральной программой на 1994 – 2000 гг. недрам континентального шельфа отводилась существенная роль в добыче запасов углеводородного сырья (около 4 % нефти и 38% газа). Освоение месторождений нефти на континентальном шельфе Дальневосточного региона связано с бурением, эксплуатацией скважин, сбором, хранением, транспортировкой добытого сырья. В некоторых случаях предусматривается первичная переработка. Для осуществления технологического процесса используется оборудование, обеспечивающее электро- и теплоснабжение, водяные и нефтяные насосные станции, компрессоры, нефтесборные пункты, резервуарные парки с причальным хозяйством. Помимо этого предусматривается быстрая и удобная доставка персонала, оборудования и материалов, что подразумевает обустройство на промысле жилых и бытовых объектов.

На выбор схемы разработки месторождения и организации транспортировки влияют ряд природных и технологических факторов. Среди первых выделяются мощность водной толщи, удаленность от берега, геологические и климатические особенности месторождения. Вторые включают технологические возможности проведения работ, связанные с эксплуатацией месторождения.

Расширение масштабов нефтепромысловых работ на шельфе не только привлекает пристальное внимание специалистов самых широких кругов, но и приводит в возникновению не менее широкого круга проблем, связанных с загрязнением окружающей среды, что определяет интерес к проблемам обеспечения экологической безопасности.

Для эффективного управления процессом нефтеразработки необходимы не только достоверные данные и их своевременное поступление, но и возможность их оперативной интерпретации, что обусловило использование геоинформационного подхода. Он объединяет средства графической визуализации с предоставляемыми ГИС инструментами пространственного анализа и обмена данными, которые способствуют эффективной организации и управления данными.

Геоинформационный подход и ГИС-картографирование позволили нам выработать представление о системе регулирования информационных потоков, начиная от картографического обеспечения и заканчивая системой принятия решений, обуславливая эффективное участие в механизмах регулирования деятельности. В качестве базовой основы системы экологической безопасности использованы цифровые топографические карты и планы. Поскольку ведется шельфовая разработка нефти, картографический материал представлен большей частью морскими навигационными картами, картами шельфа и прибрежных территорий. Различие картографических проекций ставит задачу согласования базовой основы для адекватного восприятия информации. Геоинформационный подход предоставил нам возможность оптимизировать программу экологического мониторинга в зоне разработки месторождения, поддерживая различные аналитические операции, обеспечивая управление пространственными данными и сервис передачи информации, а также их картографическое представление на этапе принятия решений. Выявление соотношения качественных и количественных категорий позволило оценивать и расставлять приоритеты в использовании различных данных.

Глава 3. Структура карт чувствительности прибрежно-морской зоны к загрязнению нефтью

3.1. Особенности карт чувствительности. Карты чувствительности могут быть рассмотрены как часть научно-методического обеспечения системы экологической безопасности транспортировки нефти. Они позволяют выработать стратегию реагирования при планировании мероприятий по ликвидации разливов нефти. Это один из основных ресурсов, на которые опираются руководящие и исполняющие органы при принятии решений, оценке последствий разлива, а также расчете необходимых средств реагирования и мест их дислокации, исходя из типичных для данного района условий (рис. 1).

Карты чувствительности представляет собой генерализованное изображение земной поверхности, показывающее распределение объектов живой природы и хозяйственной деятельности человека, которые могут подвергнуться нефтяному загрязнению. Они содержат не только сведения о состоянии окружающей среды района потенциального разлива и позволяют оценить уязвимость того или иного объекта к нефтяному воздействию (например, уязвимость птиц различается во время высиживания птенцов и во время пролета, что находит отражение на карте). Помимо этого карты чувствительности дают возможность оперативно определять приоритеты при ликвидации разливов, моделировать и прогнозировать процесс, связанный с разливами нефти, а также оценивать ущерб, нанесенный в результате выброса нефти на побережье.

Карты чувствительности прибрежно-морской зоны относятся к категории карт многоцелевого назначения, поскольку они служат для получения справочных сведений о состоянии окружающей среды в районе потенциального разлива, а также планирования мер по предупреждению и ликвидации чрезвычайной ситуации и обладают следующими функциями:

  • получение серии тематических карт, характеризующих распределение биоресурсов и социально-экономических объектов в прибрежно-морской зоне о. Сахалин;
  • получение характеристик о степени чувствительности ресурсов к нефтяному загрязнению в зависимости от времени года, выраженных в индексах;
  • оценки и прогноза чрезвычайных ситуаций, вызванных нефтяными разливами, а также выбор приоритетов при проведении операций по ликвидации загрязнения;
  • оценка ущерба, нанесенного окружающей среде и зон риска возникновения чрезвычайных ситуаций.

Одной из основных причин создания карт чувствительности прибрежно-морских зон к загрязнению нефтью является трудность на начальных стадиях разлива адекватно спланировать мероприятия по его ликвидации.

Карты позволяют представить вероятность попадания нефти на определенные участки береговой черты, и также оценить сравнительный ущерб и затраты на ликвидацию последствий аварии. Одно из первых упоминаний о картах чувствительности относится к 1976 году, когда они были составлены для залива Кука. Первоначально они составлялись на бумажных носителях.

Статичность бумажных карт, с одной стороны, является достаточно удобной при выполнении их нормативных функций. Так, например, в соответствии с Постановлениями Правительства РФ № 613 от 21.08.2000 г. и № 240 от 15.04.2002 г. все владельцы потенциально опасных объектов обязаны быть готовыми к ликвидации разлива нефти при наименее благоприятных условиях. Под готовностью понимается наличие плана ликвидации разливов нефти, который содержит определенный комплект данных, способствующих принятию правильных решений в чрезвычайных ситуациях. Таким образом, карты чувствительности прибрежно-морских зон к нефтяному загрязнению должны стать одной из основных составляющих плана, утверждаемого соответствующими органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации, а также всеми взаимодействующими организациями, включенными в план. То есть карты чувствительности отражают существующую в определенный момент обстановку в районе потенциального разлива, фиксируя ее на уровне юридического документа.

С другой стороны, чрезмерная нагруженность уменьшает их наглядность и усложняет процесс чтения. Помимо этого динамичность объектов прибрежно-морской зоны обусловливает достаточно быстрое старение карт. Так как обновление бумажных карт является достаточно трудоемким и дорогостоящим процессом, очевидным становится преимущество электронных карт чувствительности, выполненных на основе ГИС-технологий.

В России первые карты чувствительности были составлены для побережья о. Сахалин в связи с разработкой проекта «Сахалин-1». Это вариант карт на твердом (бумажном) носителе был составлен в 1990-е годы. Существуют карты экологической чувствительности среднего Каспия, выполненные на основе данных дистанционного зондирования. В настоящее время ведется создание электронных версий карт чувствительности. В Дальневосточном регионе России первый опыт создания интерактивного продукта был осуществлен нами в 2000 году для прибрежно-морской зоны залива Посьета (Японское море).

Рассматривая структуру карт чувствительности, очевиден факт их комплексности. Данные, содержащиеся в них, представляют своеобразную информационную базу кадастровой системы. Действительно, карты чувствительности, есть не что иное, как элемент прибрежно-морского кадастра, однако рассмотрение данной проблемы не входит в задачи настоящего исследования.

Карты чувствительности представляют собой не просто совокупность электронных карт с возможностью моделирования различных картографических конфигураций, но и предоставляют доступ к базе данных об объектах, обозначенных на этой карте. Наличие атрибутивной информации картографических объектов и связь с базами данных дает качественно новые возможности для анализа имеющейся информации. Так, например, обозначив ареал зоны потенциального загрязнения и выявив ресурсы, имеющие в данный момент наибольшую / наименьшую чувствительность к нефтяному загрязнению, мы определили контуры областей, имеющих безусловный приоритет для защиты. Являясь информационной системой, выполненной на базе ГИС, карты чувствительности позволяют осуществлять запросы и измерения по интересующим пользователя объектам. Данная возможность является весьма удобной при расчете ущербов и определении вариантов мероприятий по ликвидации разливов (например, использование различных средств реагирования при одинаковых внешних факторах позволит сократить затраты на ликвидационные мероприятия и минимизировать ущерб). Так, при аварийном разливе нефти в зоне ответственности Администрации морского порта Владивосток велика вероятность загрязнения традиционных мест отдыха горожан. Это определяет необходимость оперативной локализации разлива и отклонения нефтяного пятна от пляжной зоны. Если достижение нефтью берега неизбежно, следует, используя каскадную технологию бонопостановки, перенаправить пятно к менее чувствительным скалистым участкам.

Таким образом, для представления сложного реального мира создана модель действительности, на основе которой предполагается решение следующих задач:

  • дать представление о состоянии и динамике прибрежно-морской среды в определенный месяц года;
  • выявить наиболее ценные объекты и прибрежно-морские комплексы, включая промысловые участки;
  • показать экологически уязвимые к нефтяному загрязнению области прибрежно-морской среды.

3.2. Геоинформационный подход в решении вопросов экологической безопасности транспортировки нефти. Предметная область системы обеспечения экологической ситуации при разработке нефтяных месторождений на шельфе является аварийная ситуация. Геоинформационный позволяет интегрировать базу данных и модели механизмов взаимодействия субъектов и объектов для описания пространственно-временной изменчивости явлений. Он представляет собой процесс сопоставления потенциала субъекта с характеристиками внешней среды, в которой этот субъект функционирует. Ситуационный аспект в данном случае является одним из вариантов территориального подхода, в основе которого лежит концепция управления экологической безопасностью. Это означает, что обеспечение экологической безопасности включает в себя подбор факторов организации, соответствующих ситуаций в окружающей среде. При этом рассматриваются все возможные варианты развития ситуации, для каждого из которых определяется соответствующая стратегия реагирования.

Для адекватного воспроизведения территориальной ситуации важным аспектом является учет разнообразных факторов, включая погодные условия на момент разлива, время реагирования, обеспеченность средствами ликвидации аварии. Используя геоинформационный подход, создается расслоение реальности, т.е. представление всего разнообразия задач с использованием принципа, «что будет, если…». Информационное содержание данного аспекта весьма важно при принятии решений. Работа системы обеспечения экологической безопасности включает в себя элементы моделирования, где представляется анализ ситуации и прогноз ее изменения. Моделирование реализуется по принципам системного анализа, когда сформирован геоинформационный образ объекта, и реализуются стадии анализа – постановка проблемы, выбор критерия безопасности, создание модели, анализ стратегий. Таким образом, создается многовариантная модель, основанная на ряде обстоятельств. Пространственный анализ показывает, что решение проблем лежит в плоскости создания эффективных механизмов регулирования ситуации, когда исследуются взаимодействие групп интересов с разными характеристиками и показателями отклонения их состояния от равновесного. Критериями оптимальности решений могут быть быстродействие, минимум отклонения состояния различных групп интересов от равновесного, достижение к определенному моменту времени декларируемых в концепции показателей деятельности и состояния окружающей среды.

3.3. Принципы составления карт чувствительности. Значительный объем данных, содержащихся в картах чувствительности, возможность оптимальной организации, обработки и оперирования ими, определили необходимость создания информационной системы, позволяющей осуществлять оперативный доступ к данным, необходимым для принятия решения при угрозе загрязнения прибрежно-морских ресурсов нефтью. Принципиальная схема карт чувствительности представлена на рисунке 2.

Для создания карт чувствительности южной части Дальневосточного региона РФ использовались данные собственных экспедиционных исследований, космических снимков, результатов анализа данных мониторинга, полученных из открытых и ведомственных отчетов и наблюдений, проводимых в зоне потенциального разлива. Полученные данные были систематизированы, оцифрованы и представлены в виде базы данных. Анализ информации с помощью мощного пакета Arc GIS 9 дал возможность визуализировать данные.

3.3.1. Источники информации. Данные, необходимые для создания карт чувствительности, могут быть получены из нескольких источников. Одним из таких источников выступают данные дистанционного зондирования.

Космические снимки, полученные из фонда спутниковых снимков Landsat 7, позволили определить площадь районов потенциального риска, области ледовитости и т.д., и провести измерения на основе установленного метрического разрешения. На этом этапе проведена экспертная работа и интерактивный анализ, в результате чего была создана серия тематических карт, сопряженных с дистанционными данными. Для представления полноты ситуации получены результаты собственных экспедиционных наблюдений, выполненные в рамках программы экологического мониторинга в районе транспортировки нефти. Информация о наличии и характеристиках сил и средств реагирования была предоставлена организациями, для которых составлялись карты.

На поведение нефтяного пятна оказывают влияние динамические природные факторы: погодные условия и гидродинамика. Информация, необходимая для создания данного блока базы данных, получена от гидрометслужбы, лоций, отчетов, статистических источников.

3.3.2. Построение базовой карты. В качестве базовой карты использована топографическая основа района потенциального разлива с прилегающими участками территории и акватории определенного масштаба, обеспечивающего необходимую деталировку. Как правило, в них включаются помимо абриса береговой черты и изобат, населенные пункты и коммуникации. Для создания системы были оцифрованы навигационные карты масштаба 1 : 250 000 и 1 : 100 000. Для подробного представления наиболее уязвимых объектов (лагуны, области высокого риска разлива нефти и нефтепродуктов) использовались карты масштабов 1 : 50 000, 1 : 25 000 и 1 : 10 000. Для детализации обстановки в портовых зонах проведена оцифровка планов. В информационной системе базовые карты представлены двумя типами: растровые и векторные. Первые, как правило, используются для обзора местности. Вторые являются более функциональными и используются для моделирования, данные хранятся в табличной форме.

В состав базовой карты включены данные о климатических и гидрологических условиях района потенциального разлива. Они важны для определения возможности попадания загрязнения на побережье, поведения нефтяного пятна и выбора метода его ликвидации и могут оказать как позитивное, так и негативное влияние на процесс устранения последствий загрязнения. Так, например, интенсивное волнение может воспрепятствовать процессу ликвидации загрязнения и увеличить ширину загрязненного побережья, либо наоборот, не допустить попадания нефти на побережье за счет возникновения отраженной волны от вертикальной стенки скального обрыва или способствовать быстрому удалению нефти со скалистого побережья (процесс естественной очистки).

3.3.3. Индексация побережий по степени чувствительности к нефтяному загрязнению. Проведенный нами анализ мероприятий, связанных с ликвидацией аварийных разливов, а также научные исследования показали, что наиболее подверженным нефтяному загрязнению участком прибрежно-морской зоны является литораль – зона непосредственного контакта суши и моря. При этом тип берега и местные условия определяют поведение на нем нефти, степень ее воздействия на прибрежно-морские экосистемы и методы ликвидации загрязнения. Таким образом, следующим важным элементом карт чувствительности являются данные о геоморфологической структуре побережья.

Наиболее точная и достоверная информация о береговой зоне может быть получена путем проведения полевых исследований в районе. При этом нами были изучены береговая черта юга Дальнего Востока, восточного побережья Сахалинской области, центральное побережье Хабаровского края. Первичные же данные получены из открытых литературных источников, отчетов предшествовавших исследований, аэро- и космических снимков.

Комплексная характеристика структуры побережья и его гидродинамических особенностей, находят свое выражение в индексации побережья по десятибалльной шкале, где каждому участку береговой зоны присваивается собственный индекс чувствительности.

В основе индексации выявление связи между строением и структурой берега и физическими процессами, происходящими при попадании нефти на берег. Индекс позволяет определить наиболее ранимые и более устойчивые к загрязнению районы и впоследствии облегчить процесс выбора приоритетных участков при ликвидации загрязнения.

3.3.4. Чувствительность биоты к нефтяному загрязнению как элемент карт чувствительности. Воздействие на прибрежно-морские экосистемы происходит на всех стадиях обустройства и эксплуатации нефтяного месторождения. Неспособность морских организмов справляться с нефтяными углеводородами по мере их поступления в морскую среду приводит к накоплению данных загрязняющих веществ и, как следствие, к деградации или гибели сообществ. Наиболее опасным нефтяное загрязнение считается для прибрежных холодноводных акваторий, поскольку низкие температуры способствуют замедлению процесса деградации нефти и накоплению нефтяных углеводородов в морских организмах. Нефть и нефтепродукты оказывают губительное влияние на биоту прибрежно-морских зон на различных уровнях организации. Это факт приводит к тому, что информация о биологическом разнообразии, продуктивности участков прибрежно-морской зоны и воздействии на них нефтяного загрязнения в различных частях прибрежно-морской зоны является наиболее обширной и значимой составляющей карт чувствительности. Органический мир прибрежно-морской зоны Дальнего Востока чрезвычайно разнообразен и уникален, и от концентрации биоты на побережье будет зависеть величина чувствительности прибрежно-морской зоны. Так, например, основная масса морских птиц является наиболее чувствительной в период высиживания птенцов. Морские млекопитающие имеют более высокую чувствительность на побережье, нежели в воде, поскольку чаще всего здесь происходит их непосредственный контакт с загрязняющим веществом. Таким образом, чем выше плотность и разнообразие биологических компонентов на участке побережья, тем более высокой чувствительностью он характеризуются.

Однако чаще объекты живой природы подвергаются большему риску при очистных мероприятиях. Согласно статистическим данным не более 20 % птиц и млекопитающих способны к полноценному функционированию после очистки их от загрязнителя, поэтому, определяя приоритеты при ликвидации разливов, следует учитывать и концентрацию здесь живых организмов, особенно ценных и занесенных в Красную книгу. Так, например, популяции морских котиков относятся к категории особо охраняемых, вследствие чего их защита во время разлива нефти является одной из основных.

3.3.5. Объекты природопользования как элемент карт чувствительности. Данный компонент карт чувствительности определяется как пространственно ограниченные комплексы (территориальные сочетания) конкретных предприятий и других хозяйственных образований, использующие располагающиеся в их пределах (или непосредственной близости) природные ресурсы, в рамках имеющихся или планируемых технологий, технических ресурсов, материальных и трудовых ресурсов. К ним относятся: марикультурные, портовые и рекреационные хозяйства, рыбопромысловые участки и предприятия, очистные сооружения и места выброса сточных вод, месторождения минеральных ресурсов, особо охраняемые природные территории и частные постройки. Загрязнение этих объектов приводит к значительному ущербу. Карты чувствительности показывают распределение данных объектов, их состав и особенности специализации. Кроме того, информация об их экономической составляющей позволяет определить не только степень уязвимости и ее сезонные особенности, но и оценить урон в случае нефтяного загрязнения.

Полнота предоставленной информации по объектам природопользования и живой природы определяет величину ущерба в случае аварийного разлива нефти, а также стоимость реабилитации загрязненного участка.

Все составляющие природных комплексов находятся в тесной взаимосвязи, и изменение функционирования одного компонента неизбежно ведет и изменению всей системы. Вследствие этого при определении чувствительности прибрежно-морских зон и разработке мероприятий, связанных с ликвидацией последствий разливов, необходимо использование комплексного подхода и рассмотрение объектов не только как самостоятельных единиц, но и как составляющих прибрежно-морских геосистем. Это дает основание для определения чувствительности природных комплексов прибрежно-морской зоны. В настоящее время этот вопрос находится в стадии изучения. Однако уже сейчас можно говорить о различной степени чувствительности подводных ландшафтных комплексов, являющихся средами обитания для многих ценных объектов живой природы.

Результаты анализа карт чувствительности, используются не только при реагировании на нештатные ситуации, связанные с аварийными разливами нефтепродуктов, но и являются основой мониторинга и экологической экспертизы практической деятельности по освоению ресурсов шельфа, поскольку содержат комплексные сведения о состоянии прибрежно-морской среды.

В диссертационном исследовании выполнена комплексная оценка чувствительности прибрежно-морской зоны острова Сахалин, юга Хабаровского и Приморского краев, которая показала, что наиболее чувствительными к нефтяному загрязнению являются береговые лагуны, эстуарии и осушки, находящиеся в гидродинамической тени. Это обеспечило информационную основу для разработки и создания Планов ликвидации аварийных разливов нефти и карт чувствительности прибрежно-морской зоны к загрязнению нефтью для следующих нефтедобывающих компаний и предприятий, оперирующих нефтью и нефтепродуктами в пределах сахалинского шельфа: ОАО «НК «Роснефть»-Сахалинморнефтегаз», ЗАО «Элвари Нефтегаз», ABB LGI, Сахалин Энерджи Инвестмент Кампани, Лтд.

Для оптимизации выбора технологии очистки побережья от нефтяного загрязнения автором составлен алгоритм, являющийся частью информационно-аналитической системы обеспечения экологической безопасности, позволяющий с учетом имеющихся сил и средств достичь наиболее эффективного результата.

Глава 4. Карты чувствительности прибрежно-морской зоны как элемент системы предупреждения и ликвидации аварийных разливов нефти

Карты чувствительности могут быть представлены как основа информационно-аналитического ресурса, на который опираются руководящие и исполняющие органы при принятии решений, оценке последствий разлива, а также определении необходимого оборудования и мест дислокации постов ЛАРН, исходя из типичных для данного района условий.

4.1. Принципы создания системы. Методологическая основа информационно-аналитической системы базируется на следующих положениях.

  1. При создании информационно-аналитической системы мы учитывали природно-хозяйственные особенности региона. Производится комплексный анализ данных о состоянии окружающей среды, особенностях разработки нефти на континентальном шельфе.
  2. Значительный объем данных обуславливает использование их, как локальными, так и распределенными субъектами, что подразумевает различные системы доступа к информации.
  3. Оптимизированный совместимый с другими программными продуктами интерфейс системы позволяет вести работу с имеющимися данными, производить обновление. Экспорт-импорт информации осуществляется благодаря открытости системы, что достигается в силу ее модульности и гибкости для развития.
  4. Блок создания моделей позволяет вести расчеты, определяющие решение в нештатной ситуации. Использование оперативного анализа сложившейся обстановки дает возможность сократить сроки проведения работ по обоснованию эффективных вариантов.

Система, сформированная на базе карт чувствительности прибрежно-морской зоны к загрязнению нефтью, позволит решать практически любую пространственную задачу, выявлять взаимосвязи и способы их представления, исследовать данные в динамике, что позволяет оптимизировать природопользование в районе разработки нефти. Таким образом, мы представляет данную систему как эффективный инструмент не только для организаций, занимающихся ликвидацией последствий аварийных разливов, но и для природоохранных, муниципальных и других структур.

Информационно-аналитический блок системы поддержки принятия решений обеспечивает:

  • накопление и предоставление информации, необходимой для принятия решений в чрезвычайных ситуациях;
  • выявление риска загрязнения прибрежно-морской зоны и выбор оптимальных методов ликвидации загрязнения;
  • определение экологически уязвимых к нефтяному загрязнению областей прибрежно-морской среды;
  • расчет ущерба, нанесенного разливом;
  • представление о наиболее ценных объектах, располагающихся в районах нефтяных разработок;
  • возможность интегрирования информации для выполнения пространственных операций.

Основные задачи, выполняемые с помощью информационно-аналитической системы, заключаются в следующем:

  • инвентаризация ресурсов окружающей среды в районе оперирования нефтью;
  • обработка и анализ данных мониторинга с целью оценки экологического состояния и разработки мер по уменьшению негативного воздействия на окружающую среду;
  • моделирование и прогноз ситуаций при проведении командно-штабных учений и возникновении аварийных ситуаций.

Разработка и транспортировка нефти в пределах шельфа имеют достаточно высокий риск попадания загрязняющих веществ в Мировой океан. Каждая группа операций, начиная с поиска и разведки и заканчивая транспортировкой конечного продукта и утилизацией нефтеотходов, требует разработки комплекса мер, направленных на обеспечение экологической безопасности и сохранения окружающей среды. Эта проблема не может быть успешно решена без научного обоснования и информационно-методического обеспечения. Комплексное решение данных проблем, подготовка прогнозных сценариев и основных направлений развития, критериев и механизмов их реализации немыслимы без широкой информатизации и оперативного владения информацией по самым различным аспектам деятельности.

Исходя из требований экологической политики, с помощью информационно-аналитической системы мы разработали рекомендации для решения проблем обеспечения экологической безопасности. Так, анализ природно-климатических условий района риска дает основание для определения состава необходимого и достаточного количества средств реагирования. Моделируя поведение пятна при разливе нефти, и выявив побережья, требующие приоритетной защиты, определяется место дислокации команды реагирования, формируются базы экологического мониторинга. В зависимости от задач ее использования происходит выбор параметров и зависимостей, на основе которых строятся модели. Динамичность информации определяет уровень сложности и подробности визуализируемой информации. Использование систем глобального позиционирования и данных дистанционного зондирования позволяет корректировать картографическую модель и вести точные расчеты доставки средств реагирования с учетом местных особенностей. Эффективность деятельности различных блоков информационно-аналитической системы нами был повышен за счет использования распределенных баз данных и создании комплексных моделей. Она включает пять ключевых составляющих: аппаратные средства, программное обеспечение, данные, методы и исполнители. Используемые информационные материалы имеют разную детальность, что обуславливает необходимость их приведения к единой основе. Схема создания картографической модели заключается в следующем. Во-первых, нами создан банк картографических данных, в котором содержатся цифровые карты топографических и навигационных карт района разработки. Во-вторых, установлены функциональные связи между картографической системой и базами данных. Открытость системы позволяет подключение дополнительных баз. С установленной периодичностью ведется проверка достоверности информации, содержащейся в базах данных. Ценность системы определяется возможностью использования накопленной в базах данных информации для решения специальных задач, достижения конкретных целей. На основе набора различных тематических слоев по разработанным алгоритмам созданы производные специальные карты. Таким образом, разработанный нами картографический банк данных, сопрягаемый с любыми пространственно распределенными данными района разработки, стал основой всей системы.

4.2. Геоинформационная основа принятия решений. В системе геоинформационного обеспечения экологической безопасности нефтяных разработок наиболее объемной и значимой представляется содержательная интерпретация данных. При заданном объеме задач достаточной является картографическая интерпретация информации. При анализе карт чувствительности и сопряженной с ними информации о технической базе формируются алгоритмы принятия решений, которые позволяют извлекать новые данные, сопряженные с графической средой. Знания, закладываемые в информационную систему, основаны на классификациях, например, индексах чувствительности.

Основной функцией информационно-аналитической системы обеспечения экологической безопасности транспортировки нефти в прибрежно-морской зоне является принятие решений при аварийных разливах нефти. Результатом работы системы стал не только выбор оптимальных решений, но и прогноз возможных последствий чрезвычайной ситуации, построение карт чувствительности района к нефтяному загрязнению, необходимых для определения приоритетов для оперативного реагирования при ликвидации загрязнения. Это осуществляется в результате работы модулей анализа текущей ситуации, поведения пятна и оптимизации работ по ликвидацию загрязнения в береговой зоне и на море. Огромный массив данных, содержащихся в системе, способствует выявлению новых закономерностей, решаемых на стадии планирования работ.

Функциональный анализ представлен не только определением индексов чувствительности береговой зоны к нефтяному загрязнению, но и проведением функционального зонирования. При этом выявляются свойства и функции каждой функциональной зоны, на основе которых можно выполнять инвентаризационные работы. Геоинформационная основа принятия решений основана на использовании типологии прибрежно-морской зоны, в задачу которой входит систематизация объектов в соответствии с их содержанием извлечение из этого знания новых сведений для принятия решений в чрезвычайной ситуации. Информационно-аналитическая система представляет результаты не только в форме отчета, но и в виде соответствующей тематической карты (рис. 3). Применение информационной системы позволяет алгоритмизировать и частично автоматизировать эти процедуры. В основе типологии лежат разнообразные процедуры распознавания образов объектов.

Информационно-аналитическая система развивается за счет внедрения новых позиций, документов, знаний и данных. Результатом использования информационно-аналитической системы принятия решений в зоне транспортировки нефти в прибрежно-морской зоне является построение ряда тематических карт, выделение участков разной степени защищенности. Это позволяет вести эффективное управление объектом, определять приоритеты при планировании мероприятий по предупреждению и предотвращению загрязнения в результате аварийных разливов, в соответствии с нормативно-правовой базой и природной ситуацией.

Глава 5. Геоинформационная система обеспечения экологической безопасности при добыче и транспортировке нефти и нефтепродуктов в прибрежно-морской зоне юга Дальнего Востока

5.1. Экологическая безопасность при транспортировке нефти. Понятие «экологической безопасности» в нефтегазовом комплексе, в том числе при транспортировке нефти и нефтепродуктов, имеет многогранную структуру, где одинаково важны как природоохранные, так и правовые, социальные и экономические аспекты. Вопросы обеспечения экологической безопасности тесно связаны со стратегией обеспечения устойчивого развития. Угроза загрязнения акватории имеют пространственно-временной аспект. Расположение в прибрежно-морской зоне, т.е. подверженность гидродинамическим процессам Мирового океана, обуславливает возможность перехода угрозы из локальной в региональную, что определяется масштабами разлива. Одной из главных причин возникновения угрозы экологической безопасности является неравномерность экологической и антропогенной нагрузки и нарушение экологического равновесия.

Экологическая безопасность при организации перевозки нефти на акватории зависит от надежности инженерных решений, соблюдения установленных режимов эксплуатации, надежности функционирования технологических систем, организации и соблюдения установленной последовательности выполнения работ и операций. Учитывая выполнение вех работ при непосредственном участии специалистов разных уровней, безопасность принимаемых решений в большей степени зависит от квалификации и исполнительности персонала. Таким образом, уменьшение экологического риска при соблюдении определенных требований и условий вполне выполнимая задача.

Согласно методике Хелком общая вероятность аварийных разливов нефти при транспортировке равна 0.4 на 1000 рейсов. Вероятность риска разлива принимается равной 0,05 на 1000 рейсов в открытом море и 0,25 в опасных местах. С учетом вероятной частоты аварии с посадкой на мель и столкновением средний размер нефтяного разлива может быть оценен как 1/48 от количества перевозимой за рейс нефти. Экологическая безопасность морского транспорта подразумевает не только предотвращение загрязнения моря с судов в процессе их нормальной эксплуатации, но и готовность к реагированию на чрезвычайные ситуации, связанные с угрозой разливов нефти и их ликвидацией.

5.2. Система предупреждения аварийных ситуаций. Добыча нефти на континентальном шельфе является важным элементом государственной стратегии развития российского Дальнего Востока. Несмотря на меры предосторожности, практически на всех стадиях оперирования нефтью, в том числе и при транспортировке, возможны аварийные разливы нефти, предоставляющие наибольшую опасность. Как показывает статистика, в моря России может попадать от 4 до 20 тыс. т нефти и нефтепродуктов ежегодно.

Заранее предугадать точное место, время и масштабы разливов нефти невозможно. Однако, в целях обеспечения эффективности мероприятий по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов, защиты населения и окружающей природной среды от их вредного воздействия правительством РФ был разработан и утвержден комплекс нормативных документов, регламентирующих деятельность всех предприятий, осуществляющих добычу, транспортировку, переработку и реализацию нефти и нефтепродуктов.

Процесс моделирования системы предупреждения аварийных разливов и обеспечения экологической безопасности при транспортировке включает в себя этап построения модели местности, содержащей различные слои цифровой картографической информации, включая карты чувствительности, а также модель поведения нефти.

Результатом моделирования движения пятна по водной поверхности является расчет наиболее важных характеристик загрязнения, таких как площадь, конфигурация нефтяного пятна и концентрация загрязнителя. Геоинформационное моделирование аварийных разливов нефти и нефтепродуктов является сложным многофакторным процессом, включающим в себя целый ряд самостоятельных моделей. Итогом является оценка и расчет вредного воздействия аварийных разливов на население, территорию, биологическую составляющую окружающей среды, а также планирования мероприятий по ликвидации последствий этого разлива: утилизации разлившейся нефти и почвы, расчета сил и средств для этих работ.

Информационная система позволяет также оптимизировать и отображать в картографической форме маршруты выдвижения сил и средств в зону разлива, места складирования и утилизации, создавать схемы оповещения и связи для локализации и ликвидации последствий аварийных разливов нефти (рис. 4).

Применение ГИС для решения задач прогнозирования возможных разливов нефти и оценки воздействия этих разливов на население и прилегающие территории позволяет заблаговременно принять меры по снижению рисков и обеспечению безопасности населения и территорий. В целях организации эффективного предупреждения и оперативной ликвидации последствий таких разливов принято выполнять прогнозирование, которое позволяет с высокой эффективностью спланировать мероприятия, направленные на предупреждение аварийных разливов и определить оптимальное количество сил и средств, необходимых для оперативной ликвидации их последствий. Так, внедрение нами информационно-аналитической системы в работу управления магистральными нефтегазопроводами ОАО «НК Роснефть – Сахалинморнефтегаз» позволило своевременно выявить факторы, ведущие к аварийным ситуациям. Например, статистический материал, содержащийся в базах данных системы, служит источником информации для модуля моделирования и прогнозирования ситуации, а также помогает организовать адекватные меры по предупреждению аварийных разливов.

По установленным нормам время готовности к выдвижению аварийной бригады составляет 1 час. Принимая во внимание особенности трассы, погодных условий и расстояние до объекта, время доставки сил и средств ликвидации разлива до места назначения составляет в среднем 3 – 5 часов. Зная количество пересекаемых нефтепроводом рек в районе аварии и скорость распространения загрязнения, рассчитывается средняя скорость доставки необходимых средств реагирования. Линейный размер разлива зависит от объема вытекшей жидкости и условий растекания. Однако в настоящее время в различных точках трассы условия растекания установить невозможно, по причине отсутствия картографического материала должного масштаба. В этом отношении продолжает вестись работа. Данный сценарий апробирован для Корпоративного плана по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти для объектов ОАО «НК Роснефть – Сахалинморгефтегаз». Апробирование информационной системы, включающей в себя карты чувствительности, было проведено во время командно-штабных учений в Приморском крае в июне 2003 года. Прогноз движения нефтяного пятна способствовал определению приоритетов в организации защитных мероприятий. Получение и анализ данных с помощью информационного модуля позволили руководству компании оперативно оценить ситуацию.

Так, согласно данным о текущем изменении погодных условий, нефтяное пятно в течение двух часов должно было достичь высокочувствительного побережья, где отмечается не только высокая концентрация биоты, но и марикультурные хозяйства, специализирующиеся на выращивании товарного бентоса. Для предотвращения значительного ущерба бурсировщиками были выставлены боновые заграждения каскадным способом для отклонения нефтяного пятна от берега. Локализованное нефтяное пятно было собрано скиммерами с борта специализированных судов.

5.3. Система принятия решений при ликвидации последствий нефтяного загрязнения на побережье. В обеспечении экологической безопасности при аварийных ситуациях в прибрежно-морской зоне важной задачей является выбор приоритетов защиты тех или иных участков при организации ликвидационных мероприятий. Решение ее возможно при использовании карт чувствительности прибрежно-морских зон к нефтяному загрязнению – основного блока информационно-аналитической системы. Стратегия принятия решений при ликвидации аварийных разливов нефти различается на водной поверхности и непосредственно в береговой зоне. В соответствии с этим информационно-аналитическая система предлагает алгоритмы действий, позволяющие выбрать адекватные ситуации технологии ликвидации разлива. Существующие в настоящее время способы очистки прибрежно-морской зоны можно сгруппировать в три блока: естественное восстановление; физическая очистка, включающая смывание, удаление нефти и обработку на месте и химическая /биологическая очистка.

При освоении нефтяных месторождений, транспортировке, хранении весьма остро встают проблемы загрязнения окружающей среды. Наибольшее воздействие при этом испытывает береговая черта, являющаяся областью напряженного взаимодействия всех основных оболочек Земли. Чувствительность прибрежно-морской зоны к нефтяному загрязнению определяет наиболее оптимальные способы ликвидации нефти. Для некоторых побережий наиболее приемлемым способом удаления основной массы нефти может явиться применение техники. В то же время для других ее применение может принести больше вреда для биоты, чем непринятие мер вообще. В данном случае карты чувствительности являются эффективным инструментов для оценки адекватности очистных мероприятий. Выявив на карте участки береговой зоны различной чувствительности, предлагается комбинация способов, оптимальных для данных условий. Так, на берегах, характеризующихся невысокой чувствительностью (индексы 1 и 2), в случае загрязнения сырой нефтью или мазутом, наиболее оптимальны технологии смывания. Для берегов, представленных индексами 3 и 4 (песчаные побережья), подходит механическая уборка, просеивание, а при локальных разливах выемка. Берега, оцененные индексом 6, следует обрабатывать органическим сорбентом. В таблице 2 представлена матрица рекомендаций по выбору технологий ликвидации загрязнения для различных типов нефтей.

Решение задачи выбора наилучшей технологии очистки побережья представлено последовательностью операций, позволяющих алгоритмизировать данную процедуру. Очень важно, чтобы каждый участок береговой черты, представленный на карте, был отнесен к определенному индексу, чтобы пользователь имел возможность выбрать адекватную технологию. Заполнив предлагаемую модулем форму, включающую данные об объеме и типе пролитой нефти, пользователь в результате получает обоснование выбора технологии, наиболее приемлемой в данных условиях. Такая работа была выполнена для прибрежно-морской зоны акваторий юга Дальнего Востока.

Карты чувствительности, разработанные для северо-восточного побережья о. Сахалин, где находится поисковая скважина № 1 на площади Пела-Лейч (индивидуальный рабочий проект № 31ИМ), позволили определить зоны потенциального загрязнения береговой зоны. В данный район попадают участки береговой черты, имеющие различную чувствительность к нефтяному загрязнению. Рассмотрим процедуру выбора технологии при следующих начальных условиях.

В пределах береговой зоны наименьшей чувствительности к загрязнению (индекс 1) происходит разлив светлых нефтепродуктов локального значения (до 500 т). В течение первых 12 часов в зону загрязнения, имеющую ограниченную доступность со стороны суши, выдвигается команда реагирования. Погодные условия гипотетического разлива оцениваются следующим образом: температура воды и воздуха +20оС, временами дождь, ветер 2 балла (незначительное волнение). Легкие типы топлива высокотоксичны для прибрежно-морской биоты, отмечается тенденция быстрого испарения. На подводные комплексы практически не влияют. Последовательность мероприятий по ликвидации разлива в данном случае следует организовать следующим образом: оперативное ограждение бонами проблемного участка для избегания попадания нефтепродуктов в незагрязненные области и следующий сбор. При незначительных разливах экономически благоприятной будет использование стратегии невмешательства (естественного восстановления), поскольку дождь способствует смыванию загрязненных пород. Другие технологии уборки нецелесообразны вследствие высокого риска воспламенения. Разлив при этих же условиях сырой нефти определяет необходимость следующих решений. Как и в предыдущем случае, необходимо оперативное ограждение бонами загрязненного участка, при слабых осадках возможно применение промывки под напором и сбор образовавшейся в воде эмульсии скиммером или вакуумными насосами. В соответствии с представленной ситуацией алгоритмы стали основанием выбора технологических решений, позволяющих минимизировать ущерб от нефтяного загрязнения.

Таблица 2

Матрица рекомендаций по очистке побережья

тип нефти

Очень легкая

Легкая

Сырая

Тяжелая


действие

Индексы чувствительности побережья

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Естественное восстановление

Ручная уборка

Уборка сорбентами

Удаление мусора

Дренажная система

Удаление осадка

Смывание холодной водой без давления

Промывка холодной водой под давлением

Промывка теплой водой

Промывка горячей водой

Пескоструйная очистка

Откачивание вакуумными насосами

Рекультивация загрязненного осадка

Просеивание осадка

Удаление растительности

Химическая обработка

Сжигание на месте

Биоремидиация

Условные обозначения:  - в зависимости от местных условий; - рекомендовано;  - не рекомендовано

Согласно характеристике потенциальных аварийных ситуаций в рассматриваемой области может произойти загрязнение дизельным топливом и сырой нефтью. Поскольку наибольшая протяженность береговой линии в рассматриваемом районе представлена наиболее чувствительными к нефтяному загрязнению берегами (индексы 9 и 10, 412 и 290 км соответственно), то согласно алгоритму при разливе дизельного топлива (II тип нефти) и оперативном реагировании, наиболее оптимальными технологиями ликвидации является биоремидиация. При ограниченном доступе в данные районы нами рекомендуется технология естественного восстановления (невмешательства), т.к. во-первых, существуют сложности с доставкой техники и повышенным риском для безопасности персонала. Во-вторых, наличие техники на болотистых участках может привести к усугублению ситуации и разрушению ранимых болотных экосистем, в-третьих, относительно высокая испаряемость дизельного топлива делает эту стратегию более рентабельной. Аналогичны технологии и при разливе незначительных объемов сырой нефти. Использование химических реагентов способствует оперативной первичной очистке загрязненных болотных угодий. Более экологичной является биоремидиация. Наличие загрязненной болотной растительности обуславливает организацию ее уборки (скашивания). При неблагоприятных погодных условиях (штормовом ветре, ограниченном доступе, интенсивных осадках) наилучшими стратегиями будут биологические технологии и естественное восстановление. Имеющиеся в рассматриваемом районе берега с наименьшей чувствительностью протяженностью около 60 км (индекс 2) предполагают организацию следующих процедур. Загрязненный участок рекомендуется обоновать во избежание распространения нефти. При благоприятных погодных условиях и доступе к месту разлива (разлив дизельного топлива) нами рекомендуются следующие технологии: смыв водой и сбор скиммерами, или сбор сорбентами, с последующей механической уборкой имеющимися в наличии техническими средствами. В случае попадания на открытые скальные побережья сырой нефти также необходимо оперативное огораживание зоны бонами с последующим смывом водой (в зависимости от степени загрязненности варьируется ее температурный режим и давление) или сбором сорбентами. Каждая из технологий предваряется сбором мусора и его разделением на загрязненный и незагрязненный нефтью. Ограниченный доступ к месту разлива обуславливает использование диспергентов. Количество задействованной техники и оборудования зависит от объемов объема разлива.

Система принятия решений при авариях на водной поверхности несколько отличается от таковых в береговой зоне. Общая стратегия ликвидации аварийного разлива нефти может быть представлена следующим образом: уведомление об инциденте уполномоченных органов по ликвидации аварийных разливов (предусмотрено Планом ликвидации аварийных разливов нефти), обеспечение техники безопасности персонала, организация мер по предотвращению взрывов и пожара, локализация загрязнения (с учетом времени истечения нефти / нефтепродукта в море и погодных условий), очистка водной поверхности и оборудования (рис. 6). Таким образом, информационное обеспечение экологической безопасности при ликвидации аварийного разлива на открытых участках акватории, позволяет выбрать адекватную технологию реагированию применительно к конкретным условиям окружающей среды и материально-технической базы команды реагирования с целью минимизации экологического и экономического ущерба в прибрежно-морской зоне. Разработанные алгоритмы используются в планах ЛАРН АМП Владивосток, Находка, Восточный.

Картографическое обеспечение экологической безопасности при транспортировке нефти должно быть достаточным для постановки и реализации задач по обеспечению экологической безопасности при нефтяных разработках. При этом учитывается масштаб рассматриваемой территории и наличие особо чувствительных объектов к нефтяному загрязнению.

6.1. Карты чувствительности побережья Сахалинской области. Расширение нефтепромысловых работ на шельфе о. Сахалин и активизация транспортировки нефти определяет необходимость картирования районов потенциального загрязнения прибрежно-морской зоны острова. Карты чувствительности прибрежно-морской зоны Сахалина относятся к локальному и региональному уровням, что по традиционной картографической классификации соответствует масштабам 1 : 10 000 – 1 : 100 000 и 1 : 1 000 000. Карты отражают современное экологическое состояние прибрежно-морской зоны области. Детальное картирование проведено в районах добычи и транспортировки нефти: северо-западное побережье острова и залив Анива.

6.2. Карты чувствительности побережья Приморского края. В рамках декларации о намерениях строительства нефтепровода для транспортировки российской нефти в страны Азиатско-Тихоокеанского региона было принято решение о строительстве нефтепровода Сибирь – Тихий океан. Это обусловливает проведение работ по созданию карт чувствительности прибрежно-морской зоны Приморского края. В качестве альтернативных вариантов рассмотрены бухты Перевозная (Амурский залив) и Козьмино (залив Находка). Карты чувствительности заливов Амурского и Находка составлены для каждого сезона года. Анализ карт позволил выявить соотношение протяженности берегов высокой и низкой чувствительности, а также распределение областей потенциальных рисков разливов нефти (табл. 3). При этом на долю береговой зоны с низкой чувствительностью (индексы 1 и 2) приходится 11 % (Амурский залив) и 42 % (залив Находка) длины побережья. Протяженность берега с наиболее высокой степенью чувствительности в заливах Амурском и Находка составляет 42 и 27 % соответственно (рис. 7). Карты показывают, что береговая зона Амурского залива является наиболее чувствительной к загрязнению, что и послужило основанием для определения крайней точки нефтепровода в заливе Находка.

Глава 6. Общая характеристика карт чувствительности прибрежно-морской зоны Дальнего Востока к загрязнению нефтью

Таблица 3

Характеристика чувствительности береговой зоны к загрязнению нефтью

Индекс

Длина (км)

Характерные участки

зал. Амурский

зал. Находка

зал. Амурский

зал. Находка

1

11

37

южное побережье п-ва Ломоносова

мысы Попова и Лихачева

2

33

22

северное побережье п-ва Брюса

юго-западное побережье

3

14

10

бух. Нарва

кутовая часть

4

13

бух. Табунная

5

110

18

южное побережье п-ва Песчаный

бухта Новицкого

6

65

15

о. Рикорда

о. Лисий

7

43

5

бух. Песчаная

северное побережье

8

50

32

бух. Новик

бухта Находка

9

56

бух. Мелководная

10

28

лагуна Лебяжья

6.3. Карты чувствительности побережья Хабаровского края. Побережье Хабаровского края является менее освоенным по сравнению с берегами Сахалинской области и Приморского края. Наибольший риск загрязнения нефтью отмечается в районе прохождения трубопровода ОАО «НК – Роснефть – Сахалинморснефтегаз» в проливе Невельского, а также в бухтах Ванино и Советская Гавань и заливе Чихачева. Это – районы интенсивной транспортировки сахалинской нефти. В соответствии с этим карты чувствительности составлены для данных участков. Анализ информации, содержащейся в картах, показывает, что зоной наибольшего риска загрязнения является пролив Невельского и залив Чихачева. По сравнению с берегами Сахалинской области и Приморского края, протяженность побережий высокой чувствительности в Хабаровском крае значительно меньше. Здесь преобладают берега, характеризуемые индексами 1, 2, 6.

6.4. Информационная система управления экологическим состоянием окружающей среды при организации природопользования. В структуре системы управления экологическим состоянием окружающей среды основной составляющей является база данных, обеспечивающая систему информацией и определяющая ее структуру, функции и способности решения управленческих задач, основанных на моделировании ситуации. Значительное количество информации уже организовано в базы данных, особенно это касается информации, содержащей сведения о мониторинге окружающей среды.

Интеграция баз данных различных структур позволила нам использовать систему для решения различных прикладных задач в области управления природопользованием. Принципиальная схема интегрированной системы управления окружающей средой представлена на рисунке 8. Данная система является открытой, следовательно, в зависимости от возникающих задач возможно построение новых модулей, их алгоритмическое и программное обеспечение, а значит, и их визуализация.

Полноценное решение задач управление экологическим состоянием окружающей среды, в частности, в районах разработки и транспортировки нефти, зависит от систематического анализа большого количества разнородных данных, а так же решение множества географических, технологических и производственных задач. Достоверность и своевременность получения необходимой информации часто играет решающую роль в вопросах оптимизации природопользования, что становится весьма важным в условиях интенсификации антропогенной деятельности в прибрежно-морской зоне Дальнего Востока.

Развитие систем управления окружающей средой при организации природопользования на основе современных информационных технологий позволит не только сократить частоту возникновения ситуаций, связанных с загрязнением прибрежно-морской зоны, но и оптимизировать организацию природопользования, поскольку высокая концентрация ресурсов может привести к появлению в смежных районах взаимоисключающих видов антропогенной деятельности. В этом случае система управления экологическим состоянием окружающей среды призвана определить наилучшие варианты развития природопользования с учетом экологических и экономических факторов. Схема предложенной системы управления экологическим состоянием окружающей среды может успешно применяться для решения разнообразных задач по организации и оптимизации природопользования. Использование ее в системе обеспечения экологической безопасности при разработке нефтяных месторождений на шельфе и ее транспортировке – одна из таких задач.

Основные ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ работы сводятся к следующему:

        1. В соответствии с поставленной целью разработана геоинформационная система «Карты чувствительности прибрежно-морских зон к загрязнению нефтью» для решения задач экологической безопасности при добыче и транспортировке нефти. Результатом работы следует обозначить не только составление карт, но и выбор на их основе оптимальных решений при ликвидации аварийных ситуаций, а также прогноз возможных последствий разливов нефти. Концептуальная модель предложенной информационно-аналитической системы используется при организации природопользования в прибрежно-морской зоне. Методология информационной поддержки принятия решений лежит в основе мероприятий по предотвращению и ликвидации аварийных разливов нефти в прибрежно-морской зоне Дальнего Востока.
        2. Определены принципы построения карт чувствительности прибрежно-морских зон к нефтяному загрязнению с использованием геоинформационных технологий с учетом природных особенностей Дальневосточного региона. При решении задач по анализу воздействия разливов нефти на различные объекты наиболее удобным инструментом являются ГИС, которые дают возможность моделировать последствия аварийных ситуаций, оценивать экономический и экологический ущерб, организовывать мероприятия, позволяющие снизить негативное воздействие на окружающую среду.
        3. В процессе апробации подготовлено 35 карт, характеризующих чувствительность прибрежно-морской зоны Дальневосточного региона к загрязнению нефтью и нефтепродуктов. Карты используются в действующих планах по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти АМП Владивосток, Находка, ОАО «Роснефть – Сахалинморнефтегаз» и других предприятий, в зоне ответственности которых осуществляется транспортировка нефти и нефтепродуктов. Созданная серия карт чувствительности северо-восточного побережья о. Сахалин и юга Дальнего Востока является основой принятия решений в чрезвычайных ситуациях, при проведении экологического мониторинга и паспортизации акватории и прилегающего к ней участка побережья.
        4. Проведена оценка состояния окружающей среды в районах разработки и транспортировки нефти / нефтепродуктов на основе данных мониторинга и дистанционного зондирования. В соответствии с конкретными условиями среды и материально-техническим обеспечением команды реагирования разработана и внедрена система принятия решений для ликвидации аварийных разливов нефти, в основе которой лежат карты чувствительности прибрежно-морской зоны о. Сахалин и юга Дальнего Востока.
        5. Разработана методика автоматизированного выбора технологий очистки побережья при ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, основанная на определении степени экологической чувствительности прибрежно-морской зоны, вариантах реагирования, обеспечивающих наименьшее воздействие на окружающую среду, что позволяет оптимизировать эколого-экономический результат ликвидации аварийных последствий.
        6. Предложен и внедрен принципиально новый алгоритм интерпретации результатов мониторинга посредством информационно-аналитической системы обеспечения экологической безопасности. В структуре системы управления экологическим состоянием окружающей среды базовой составляющей является информационно-аналитическая система «Карты чувствительности», содержащая базы данных, концептуальные основы которой разработаны в диссертационном исследовании, обеспечивающая систему информацией и определяющая ее структуру, функции и способности решения управленческих задач, основанных на моделировании ситуации. Полноценное решение задач управление экологическим состоянием окружающей среды, в частности, в районах разработки и транспортировки нефти, зависит от систематического анализа большого количества разнородных данных, а так же решение множества географических, технологических и производственных задач. Достоверность и своевременность получения необходимой информации играет решающую роль в вопросах оптимизации природопользования.
        7. Разработанная информационно-аналитическая система позволяет организовать систему управления экологическим состоянием окружающей среды, которая используется в реализации программ NOWPAP и MALITA, а также при проведении командно-штабных учений компаний-операторов нефтедобычи. На примерах АМП Владивосток, АМП Находка и др. представлены алгоритмы выбора технологий для предупреждения и ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов, что подтверждается 7 актами внедрения.

По теме диссертации опубликовано 65 работ, наиболее значимые из которых представлены ниже.

Монографии:

  1. Блиновская, Я.Ю. Информационное обеспечение экологической безопасности при разработке нефтяных месторождений на шельфе [Текст] / Я.Ю. Блиновская. – Владивосток: Изд-во МГУ им. Г.И. Невельского, – 2006. – 232 с.

Статьи в центральных периодических изданиях:

  1. Блиновская, Я.Ю. Принципы создания информационной системы «Карты чувствительности прибрежно-морских зон к загрязнению нефтью» / Я.Ю. Блиновская // Вестник Дальневосточного отделения российской академии наук. – 2004. – № 4. – С. 63 – 73.
  2. Блиновская, Я.Ю. Карты чувствительности к нефтяному загрязнению береговой зоны Охотского моря / Я.Ю. Блиновская // Геодезия и картография. – 2005. – № 4. – С. 49 – 53.
  3. Блиновская, Я.Ю. Влияние нефтяного загрязнения на побережье Южного Приморья / Я.Ю. Блиновская // Геодезия и картография. – 2005. – № 11. – С. 44 – 47.
  4. Блиновская, Я.Ю. Информационная поддержка принятия решений при аварийных разливах нефти / Я.Ю. Блиновская // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2005. – № 12. – С. 15 – 18.
  5. Блиновская, Я.Ю. Оценка чувствительности береговой зоны Южного Приморья к нефтяному загрязнению / Я.Ю. Блиновская // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2005. – № 12. – С. 19 – 20.
  6. Блиновская, Я.Ю. Управление системой экологической безопасности в нефтяной отрасли на основе геоинформационных технологий / Я.Ю. Блиновская // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. –2006. – № 1. – С. 16 – 17.
  7. Блиновская, Я.Ю. Картографирование прибрежно-морской зоны для обеспечения экологической безопасности при разработке нефтяных месторождений на шельфе / Я.Ю. Блиновская // Вестник Московского университета. Серия 5. География. – 2005. – № 6. – С. 31 – 37.
  8. Блиновская, Я.Ю. Геоинформационный подход в обеспечении экологической безопасности разработки нефти на шельфе / Я.Ю. Блиновская // Геоинформатика. – 2006. – № 1. – С. 52 – 55.
  9. Блиновская, Я.Ю. Способы и особенности очистки береговой черты от нефтяного загрязнения / Я.Ю. Блиновская // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2006. – № 4. – С. 3 – 6.
  10. Блиновская, Я.Ю. Система принятия решений при аварийных разливах нефтепродуктов в береговой зоне / Я.Ю. Блиновская // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2006. – № 5. – С. 19 – 24.

Статьи в научных сборниках:

  1. Блиновская, Я.Ю. Амурский залив: зона экологического риска / Я.Ю. Блиновская // Экология. Культура. Общество. – 2003. – № 4. – С. 16 – 17.
  2. Блиновская, Я.Ю. Мусорно на берегах Японского моря / Я.Ю. Блиновская, В.В. Сергеев // Экология и бизнес. – 2002. – № 1. – С. 45.
  3. Блиновская, Я.Ю. Информационная система «Карты чувствительности прибрежно-морских зон к загрязнению нефтью» / Я.Ю. Блиновская, С.Ю. Монинец, В.А. Хованец // ArcReview. – 2003. – № 4 (27). – С. 18 – 19.
  4. Блиновская, Я.Ю. Индексация побережий по степени их чувствительности к загрязнению нефтью / Я.Ю. Блиновская // Географические и геоэкологические исследования на Дальнем Востоке. – Владивосток: Дальнаука, – 2004. – С. 90 – 96.
  5. Блиновская, Я.Ю. Анализ состояния окружающей среды в районе нефтепровода Оха – Комсомольск-на-Амуре (Сахалинская часть) / Я.Ю. Блиновская // Вестник Морского государственного университета. Серия «Теория и практика защиты моря». – Владивосток: Мор. гос. ун-т. – 2004. – № 3. – С. 94 – 108.
  6. Блиновская, Я.Ю. Оценка степени загрязненности прибрежно-морской зоны юго-западного побережья приморского края / Я.Ю. Блиновская // Информационно-аналитический бюллетень Центра международных исследований. Владивосток: Мор. гос. ун-т. – 2006. № 2. С. 108 – 115.

Материалы конференций:

  1. Блиновская Я.Ю. Структура донных ландшафтов бухт залива Посьета (Японское море) / Я.Ю. Блиновская // Комплексные исследования и переработка морских и пресноводных гидробионтов. Тезисы докладов Всероссийской конференции молодых ученых 22 – 24 апреля 2003 г. – Владивосток: ТИНРО-центр, 2003. – С. 88 – 90.
  2. Блиновская, Я.Ю. Оценка чувствительности прибрежно-морских зон к загрязнению нефтью / Я.Ю. Блиновская // Экология и безопасность жизнедеятельности. Сб. материалов международной научно-практической конференции. – Пенза: Приволжский дом знаний, 2002. –С. 208 – 210.
  3. Блиновская, Я.Ю. Оптимизация природопользования в прибрежно-морских областях / Я.Ю. Блиновская // Экология и безопасность жизнедеятельности. Сб. материалов международной научно-практической конференции. – Пенза: Приволжский дом знаний, 2002. – С. 242 – 244.
  4. Блиновская, Я.Ю. Птицы как один из наиболее чувствительных объектов живой природы к нефтяному загрязнению / В.Н. Бочарников, Ю.Н. Глущенко, Я.Ю. Блиновская, И.С. Ситникова // Материалы международной научно-практической конференции «Морская экология – 2002». – Владивосток: МГУ, 2002. – С. 22 – 26.
  5. Блиновская, Я.Ю. Информационные технологии в исследовании влияния нефтяного загрязнения на прибрежно-морскую зону / Я.Ю. Блиновская // Материалы международной научно-практической конференции «Морская экология – 2002». – Владивосток: МГУ, 2002. – С. 43 – 46
  6. Блиновская, Я.Ю. Чувствительность побережья Амурского залива к загрязнению нефтью / Я.Ю. Блиновская // Материалы международной научно-практической конференции «Морская экология – 2002». – Владивосток: МГУ, 2002. – С. 47 – 52
  7. Блиновская, Я.Ю. Моделирование воздействия нефтяного загрязнения на окружающую среду / Я.Ю. Блиновская // Труды Пятой Международной конференции «Математическое моделирование физических, экономических, технических, социальных систем и процессов (16 – 18 июня 2003 г.) / Под ред. Ю.В. Полянскова, В.Л. Леонтьева. – Ульяновск: УлГУ, 2003. – С. 27 – 29.
  8. Блиновская, Я.Ю. Использование информационных технологий в туризме / В.Н. Бочарников, Я.Ю. Блиновская // Информационные технологии в управлении и учебном процессе вуза. Материалы III Всероссийской очно-заочной научно-практической конференции 16 – 18 октября 2002 г. – Владивосток: изд-во ВГУЭС, 2003. – С. 21 – 23.
  9. Блиновская, Я.Ю. ГИС-технологии в обеспечении экологической безопасности нефтяных разработок / Я.Ю. Блиновская // Материалы международной научной конференции 21 – 24 апреля 2004 г. // Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики. Часть II. Актуальные проблемы экологии и охраны окружающей среды. – Тольятти: Волжский университет им. В.Н. Татищева, 2004. – С. 25 – 28.
  10. Блиновская, Я.Ю. Использование карт чувствительности прибрежно-морских зон к нефтяному загрязнению при планировании мер по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти / Я.Ю. Блиновская // Устойчивое развитие территорий: геоинформационное обеспечение и практический опыт. Материалы международной конференции. – Владивосток – Чанчунь, 12 – 19 июля 2004 г. – С. 357 – 359.
  11. Блиновская, Я.Ю. Эффективность использования информационных систем в медицине / Я.Ю. Блиновская, А.Н. Шестернин // Информационные технологии в образовании, технике и медицине. Материалы международной конференции. – Волгоград: ВолгГТУ, 18 – 22 октября 2004 г. Т. 3. – С. 179 – 180.
  12. Блиновская, Я.Ю. Экологическое состояние окружающей среды в районе прохождения нефтепровода Оха - Погиби (о. Сахалин) / Я.Ю. Блиновская // Стратегия природопользования и сохранения биоразнообразия в XXI веке. Материалы второй международной научной конференции молодых ученых и специалистов 6 – 9 декабря 2004 г. – Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2004. – С. 13 – 15 с.
  13. Блиновская, Я.Ю. Сравнительная оценка рисков для альтернативных вариантов строительства нефтяного терминала на юге Приморского края / Я.Ю. Блиновская, С.Ю. Монинец, А.А. Лентарев // Морская экология – 2005. Материалы международной научно-практической конференции 5 – 7 октября 2005 г. – Владивосток: МГУ им. адм. Г.И. Невельского, 2005. – С. 12 – 18.
  14. Blinobskaya, Y.Y. Primorsky kray shoreline pollution monitoring methods and results / Y.Y Blinovskaya // First International workshop on marine litter in the Northwest Pacific Region 14 – 15 November 2005. – Ministry of the environment of Japan. 2005. – P. 98 – 104.
  15. Blinovskaya, Y.Y. Principals of arrangements for litter monitoring in harbor waters / Y.Y. Blinovskaya // The 1st NOWPAP Workshop on Marine Litter 8 – 9 June 2006. – Korean Ministry of Maritime Affairs and Fisheries. – P. 75 – 79.
  16. Блиновская, Я.Ю. Структура и характеристика информационно-справочной системы защиты моря / Я.Ю. Блиновская // Материалы 3-го семинара пользователей программных продуктов ESRI & LEICA GEOSYSTEMS «Использование ГИС для управления территориями, городами, предприятиями» 27–29 апреля 2004 г. – г. Анапа // http://www.cbt.ru/conf2004/d22.php

Учебные пособия:

  1. Блиновская, Я.Ю. Информационное обеспечение туристической деятельности [Текст]: учеб. пособие / В.Н. Бочарников, Е.Г. Лаврушина, Я.Ю. Блиновская. – М: Флинта:МПСИ, 2008. – 360 с.
  2. Блиновская, Я.Ю. Морская экология [Текст]: учеб. пособие / Я.Ю. Блиновская. – Владивосток: Мор. гос. ун-т им. адм. Г.И. Невельского, 2006. – 140 с.

Научно-исследовательские разработки:

  1. Карты чувствительности прибрежно-морской зоны бухты Врангеля (залив Находка Японское море) к нефтяному загрязнению // План ликвидации аварийных разливов нефти ОАО «Восточный порт». – Договор № 46/17-05-03 от 07.05.2003 г.
  2. Карты чувствительности прибрежно-морской зоны залива Славянка (Японское море) к нефтяному загрязнению // План ликвидации аварийных разливов нефти ЗАО «Востокбункер». - Договор № 46/17-10-03 от 21.05.2004 г.
  3. Геоинформационная система принятия решений при аварийных разливах нефти в прибрежно-морской зоне северо-западного Сахалина // Оптимизация ресурсной базы корпоративной системы ЛАРН ОАО «НК «Роснефть» - Сахалинморнефтегаз». Договор № 46-007/2002/00041502/0563Д от 01.09.2002г.
  4. Карты чувствительности прибрежно-морской зоны бухты Находка (залив Находка Японское море) // План ликвидации аварийных разливов нефти ОАО Находкинская база активного морского рыболовства. – Договор № 46/17-11-03 от 21.05.2004 г.
  5. Карты чувствительности прибрежно-морской зоны залива Ольги (Японского моря) к нефтяному загрязнению // План ликвидации аварийных разливов нефти в зоне оперативной ответственности Ольгинского филиала АМП Владивосток. – Договор № 46/17-12-03 от 16.12.2003 г.
  6. Геоинформационная система принятия решений при аварийных разливах нефти и нефтепродуктов в прибрежно-морской зоне северо-восточного Сахалина // Подготовка информационных материалов для составления Плана ЛАРН при проведении строительных работ в компании ABBLGI по обустройству объектов в рамках проекта Сахалин-1. Договор № 46/01-03 от 29 января 2003г.
  7. Карты чувствительности прибрежно-морской зоны залива Находка (Японское море) к нефтяному загрязнению ОАО «Находкинский морской торговый порт». – Договор № 46/17-02-04 от 22.09.2004 г.
  8. Геоинформационная система «Карты чувствительности прибрежно-морской зоны южного Приморья к нефтяному загрязнению» //Подготовка информационно-картографического обеспечения района строительства нефтяного терминала в Приморском крае в рамках реализации проекта строительства нефтепровода Восточная Сибирь – Дальний Восток. Договор № 12/2005 от 15.08.2005 г.

Блиновская Яна Юрьевна

Разработка технологии обеспечения экологической безопасности при оперировании нефтью и нефтепродуктами в прибрежно-морской зоне

автореферат

Печатается в авторской редакции с готового оригинал-макета

2,13 уч.-изд. л.                                               Формат 60 х 84 1/16

Тираж 100 экз.                                                 Заказ №

Отпечатано в типографии

 





© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.