Мониторинг экологической безопасности транспортировки углеводородных энергоносителей в Черноморско-Каспийском регионе

К началу

Важнейшими стратегическими грузами, перемещаемыми по транспортным коридорам Черноморско-Каспийского региона (ЧКР), являются газ, нефть и продукты её переработки. С одной стороны – это наиболее распространённые энергоносители, с другой – значительная угроза окружающей природной среде, связанная с опасным для гидробионтов и человека загрязнением жидкими нефтепродуктами поверхностных вод морских и речных акваторий, почвенного покрова и подземных вод, а также с загрязнением приземной атмосферы углеводородами и продуктами сгорания нефти и газа при возможных авариях и пожарах, возникающих в процессе их добычи, транспортировки и хранения.

Наличие такой угрозы, чреватой не только локальными и региональными экологическими катастрофами, но и огромными экономическими потерями и человеческими жертвами, требует организации на путях транспортировки нефти и газа из районов их добычи до мест переработки и потребления действенного постоянного мониторинга за состоянием как различных компонент природной среды, так и обеспечивающих эту транспортировку многочисленных технических объектов – магистральных газо- и нефтепроводов, танкерного флота, железнодорожных цистерн, многочисленных перекачивающих станций, нефтеперегонных заводов и резервуарных парков длительного и временного хранения нефти и продуктов её переработки. При этом мониторингу подлежат не только характеристики экологического состояния природной среды и надежности перечисленных технических объектов, но и многочисленные факторы природного и антропогенного происхождения, прямо или косвенно влияющие на эти характеристики.

К таким факторам относятся: всевозможные гидрометеорологические параметры, определяющие перенос и рассеяние вредных примесей в различных компонентах природной среды; загрязнённость этих компонент другими примесями, усугубляющими негативное воздействие загрязнения её углеводородами; отдельные динамические характеристики как водной, так и воздушной среды и литосферы, способные разрушающе воздействовать на обеспечивающие транспортировку и хранение нефти и газа технические объекты; некоторые космо- и геофизические факторы (солнечная активность, геомагнитные бури, неравномерность вращения Земли, солнечно-лунные приливные воздействия и др.), определяющие закономерную циклодинамику гидрометеорологических и отдельных динамических характеристик природной среды.

Заметим, что часть подлежащих мониторингу характеристик окружающей среды и технических объектов, обеспечивающих функционирование транспортных коридоров, контролируется уже существующими специализированными службами - гидрометеорологической и сейсмической, службой Солнца, службой технического контроля трубопроводов и др. Получаемые ими данные могут в требуемом режиме передаваться по каналам связи службе экологического мониторинга транспортных коридоров, которую целесообразно создавать не автономной, а как специализированную подсистему международной системы мониторинга и обеспечения общей эколого-экономической безопасности всего Черноморско-Каспийского региона. Такой подход даст возможность привлечь для организации экологического мониторинга транспортных коридоров ЧКР финансовые и технические ресурсы всех заинтересованных стран этого региона, а следовательно – обеспечит его практическую реализацию на самом современном научно-техническом уровне с использованием надёжных и эффективных средств навигации и связи, компьютерных технологий сбора и обработки информации, а также искусственных спутников Земли. Последние необходимы как для решения задач навигации и связи, а также своевременного выявления готовящихся или осуществляемых террористических актов относительно танкеров, нефтепроводов или резервуарных парков, так и для непрерывного одновременного контроля методами дистанционного зондирования за загрязнением природной среды (водных акваторий – нефтепродуктами, а приземной атмосферы – углеводородами) на всём протяжении тысячекилометровых водных и наземных нефтяных и газовых трасс. Кроме того, спутниковые наблюдения дадут возможность оперативно выявлять и точно определять координаты неожиданно случающихся крупных аварий на нефте- и газопроводах, зон опасного проявления стихийных природных процессов, которые могут привести к таким авариям, а также отслеживать и прогнозировать чреватые разрывами магистральных трубопроводов медленные однонаправленные геодинамические деформации земной поверхности.

В пределах территории и водных акваторий Украины мониторинг экологической безопасности транспортировки углеводородных энергоносителей должен реализовываться как и составная часть мониторинга государственных систем эколого-экономической, энергетической и национальной безопасности. При этом для мониторинга экологической безопасности целесообразно предусмотреть три режима функционирования: штатный – используемый при нормальном течении всех определяющих эту безопасность природных и технологических процессов, специальный – используемый при угрозе возникновения природно-обусловленных или техногенных экологически опасных аварийных ситуаций, и чрезвычайный - обеспечивающий контроль всех необходимых параметров природной среды и технических объектов при возникновении и развитии аварий, катастроф, стихийных бедствий и других экологически опасных явлений. Все эти режимы отличаются друг от друга лишь числом и составом контролируемых параметров, частотой их контроля, а также количеством и сложностью решаемых задач анализа и прогноза возможного опасного развития событий.

Исходя из современных концепций планирования и реализации природоохранных мероприятий для крупномасштабных и длительно эксплуатируемых технических объектов, а также учитывая опыт ликвидации последствий ряда крупных техногенных аварий, в частности катастрофы Чернобыльской АЭС, намечаемая к созданию система мониторинга экологической безопасности транспортировки углеводородных энергоносителей в Черноморско-Каспийском регионе должна охватывать все основные стадии жизни реализующих эту транспортировку крупных технических объектов: проектно-изыскательскую, строительно-монтажную, эксплуатационную и постэксплуатационную. На первых двух стадиях, то есть при проектировании и строительстве нефте- и газопроводов, а также обслуживающих их перекачивающих станций и резервуарных парков, выявляются, локализуются и исследуются природно-обусловленные аварийно-опасные зоны, к которым принадлежат в первую очередь чреватые оползнями и повышенной сейсмичностью геодинамически неустойчивые районы расположения крупных геологических блокоразделов, узлы пересечения их границ и места резкого изменения направленности этих границ.

Такие зоны лучше всего обойти при строительстве, но если уж этого сделать нельзя - располагаемые в таких зонах объекты нужно строить по специальным проектам, а обслуживающие их системы мониторинга должны в таком случае работать по специальным программам. Всё это обусловлено тем, что, как показали многочисленные исследования, к таким зонам приурочено до 80% всех аварий, зафиксированных на транспортных трубопроводах, а также в нефте- и газохранилищах. Расположенные в таких зонах нефтедобывающие скважины при длительной их эксплуатации (особенно же при использовании заводнения пластов) могут приводить к заметным проявлениям сейсмичности, срезке скважин, разрывам нефтепроводов, пожарам. Кроме того, опасные сейсмические и оползневые явления в зонах геодинамической неустойчивости часто проявляются циклически, синхронизируясь с полугодовым сезонным и 11-летним солнечным циклами, а также с изменениями угловой скорости вращения Земли, с которыми чётко коррелируются вертикальные колебания земной коры.

При проведении проектно-изыскательских работ для строительства новых трасс магистральных трубопроводов, а также при контроле уже существующих подобных трасс геодинамически неустойчивые зоны легко выявляются по спутниковым фотоснимкам, на которых они оказываются приуроченными к видимым системам линеаментов (линейных морфологических структур) с преобладанием эрозионных ландшафтных индикаторов над водораздельными, а также к местам расположения локальных положительных кольцевых морфоструктур, особенно в их периферийной части. На проектно-изыскательской стадии к местам повышенной экологической опасности относят также переходы магистральных трубопроводов через реки, овраги, горные районы, болота, лесные массивы, через места их пересечения с железными дорогами и автотрассами, прохождения через зоны расположения опасных химических производств. Организация мониторинга экологической безопасности для каждой такой потенциально опасной зоны требует детального исследования с целью выявления всех естественных и антропогенных факторов, определяющих вероятность возникновения в пределах этой зоны экологически опасных ситуаций, определения возможного дальнейшего их развития с учетом типовых карт и схем переноса загрязнений и выбора необходимых для контроля и преодоления последствий таких ситуаций специальных методов и средств.

Основной и наиболее длительной стадией мониторинга экологической безопасности является эксплуатационная. Она существует на протяжении всего срока эксплуатации магистрального трубопровода или других средств транспортировки углеводородных энергоносителей. Одной из важнейших функций эксплуатационной стадии мониторинга является текущий контроль и заблаговременный прогноз возможного возникновения экологически опасной ситуации до первых явных признаков её проявления, а также прогноз наиболее вероятного сценария развития этой ситуации после появления таких признаков.

На эксплуатационной стадии в режиме нормальной эксплуатации главными задачами мониторинга магистральных трубопроводов является контроль технической исправности всех их основных технических устройств (выявление наличия или возможного возникновения протечек и разрушений), контроль загрязнённости контактирующих с этими устройствами компонент природной среды и определяющих уровень её загрязнённости параметров состояния этой среды. Не рассматривая конкретных средств технической реализации экологического мониторинга, отметим лишь, что в решении задач выявления и контроля путей миграции зон загрязнения поверхностных вод нефтью очень эффективно могут быть использованы методы дистанционного зондирования земной поверхности с искусственных спутников Земли.

В частности, с их помощью можно оперативно отслеживать пути миграции крупных нефтяных пятен от попавшей в воду нефти при авариях танкеров, подводных или прибрежных нефтепроводов; выявлять в лесных зонах возникающие близ районов расположения нефтепроводов и нефтехранилищ очаги лесных пожаров; методами дистанционной фотограмметрии определять грозящие разрывами трубопроводов невидимые непосредственно на земной поверхности медленные деформации протяженных газо- и нефтепроводов и т.д.

Постэксплуатационная стадия мониторинга экологической безопасности охватывает весь период от прекращения технической эксплуатации средств транспортировки углеводородных энергоносителей до их полного демонтажа, утилизации и восстановления в естественном виде нарушенных ими компонент природной среды. Это наименее насыщенная операциями контроля, но уже признанная в ряде опасных производств обязательной (в частности для АЭС) стадия мониторинга.

При разработке мониторинга экологической безопасности транспортировки углеводородных энергоносителей как подсистемы общей системы мониторинга эколого-экономической безопасности всего Черноморско-Каспийского региона следует иметь в виду, что этот регион представляет собой сложную эколого-экономическую систему, чего нельзя не учитывать в процессе организации мониторинговых работ. Основными признаками системной сложности любых эколого-экономических систем являются: пространственная распределенность, многоуровневая иерархичность и разветвленность структурной организации системы; множественность и разнородность основных подсистем и блоков системы (многокомпонентность и многопараметричность системы); множественность и разнородность связей между компонентами системы, параметрами их состояния и наличие среди них множества перекрестных прямых и замкнутых обратных связей (многосвязность системы); наличие запаздываний реакций элементов системы на оказываемые на них воздействия (лаговость связей) и сложность логики, определяющей взаимодействие этих элементов; нестационарность состава и свойств элементов системы, переменность структуры и вида их связей, а также нелинейность, постепенное эволюционирование и эпизодически резкие изменения целевых установок и соответствующих им правил поведения и взаимодействия компонент и элементов системы и т.д.

Анализ и прогноз функционирования сложных эколого-экономических систем вызывает дополнительные трудности, порождаемые предметно-целевой многоаспектностью и многоплановостью задач анализа и прогноза. Рассмотрим эти задачи как в каждом из существенных аспектов, так и в различных их сочетаниях в предметных областях, каждой из которых свойственны свои специфические процессы самой разной природы (географо-геологические, биолого-экологические, социально-экономические, демографические, производственно-технологические, юридические, политические и др.), трудно поддающиеся единообразному математическому описанию. Поэтому выработка единых средств такого описания и решения на основе использования конкретных прогнозно-аналитических задач, охватывающих различные предметные области, часто представляется практически неосуществимой. В то же время все чисто системные особенности строения и функционирования любой сложной системы (в первую очередь такие, как состав и структура ее компонент) совершенно не зависят от предметной специфики ее подсистем и протекающих в них процессов; они вполне могут быть формализованы и описаны на едином и понятном для всех предметных специалистов математическом языке. Такой язык, в частности, может быть построен на основе совместного использования базовых понятий языка теории множеств, теории графов и теории матриц, а также (для стохастических пяти систем) теории вероятностей. Общедоступной и понятной основой для создания такого языка может стать наглядное граф-схемное изображение и соответствующее ему матрично-структурное представление состава и взаимосвязей компонент сложной системы и характеризующих её состояние параметров. Для методологии анализа сложных систем важно то, что направленными графами и соответствующими им матрицами можно изображать не только иерархическую структуру этих систем и все определяемые ею организационные и параметрические внутренние и внешние связи системы, но и любые функциональные и причинно-следственные связи внутри системы, между системами, а также между характеризующими их состояние параметрами

Анализ эколого-экономических, как и большинства любых сложных систем, чаще всего осуществляется на одном из трех уровней: объектном, событийном или параметрическом, а иногда – с использованием их различных комбинаций. На объектном уровне основными компонентами и элементами системы являются составляющие ее объекты, а функционирование системы рассматривается как движение в ней потоков масс, энергии, информации между этими объектами. На событийном уровне основными компонентами сложной системы выступают различные события или комплексы событий, а ее функционирование рассматривается как последовательность реализации таких событий или их комплексов. На параметрическом уровне компонентами системы являются параметры состояния составляющих ее элементов, а функционирование системы рассматривается как реализация взаимовлияний и взаимозависимостей этих параметров в системе. Для решения задач разработки систем эколого-экономического мониторинга на любом из перечисленных уровней в СОПС Украины НАНУ разработана специальная методология, математический аппарат и эффективно реализующее анализ сложных систем программное обеспечение.

 

Преступления власти

Права человека 

Справочник

Страны. Мир в цифрах. Адреса.
Статистика.
Посольства

Секреты политики

Статьи. Доклады. Комментарии