авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 |

Геоэкологическое и океанологическое обоснование освоения нефтегазовых месторождений арктического шельфа россии

-- [ Страница 8 ] --

Dki - тензор турбулентной диффузии;

<Vk> - k-я компонента случайного поля скорости течения;

d/dt,d/dxk - частные производные;

bki - символ Кронекера.

Для учета возможности распада примеси (например, с периодом полураспада ln2/p), к левой части уравнения следует добавить слагаемое p<C>. Аналогично можно учесть гравитационное оседание диффундирующей примеси (если, например, оно происходит с постоянной скоростью W, то к левой части (1) следует добавить слагаемое - Wd<C>/dz ).

Для построения базовой имитационной модели используются два апробированных на практике приближенных метода.

Первый из них - метод плавных возмущений - успешно используется в задачах описания взаимодействия внутренних и поверхностных океанских волн, распространения световых полей в случайно-неоднородных средах.

Суть метода состоит в предположении о малости флуктуаций градиентов функций, входящих в задачу, в исследуемых пространственно-временных масштабах вне зоны источников. При этом речь идет о линеаризации по этим малым параметрам как, собственно уравнений, так и граничных условий.

Второй - приближение локальной замороженности, как поля скорости, так и концентрации примеси. Область применимости приближения достаточно полно рассмотрена в вышеупомянутых работах. Использование последнего приближения позволяет получать простые аналитические решения уравнения для любых гладких функций <Vk(x,y,z)>. На данном этапе рассматривается модельная среда, имеющая следующие параметры:

- водоем имеет постоянную глубину H (модельное значение: H=м);

- волнение отсутствует;

- рассматриваемая зона загрязнения находится на значительном удалении от горизонтальных границ водоема, так что в рамках модели водоем считается бесконечно широким;

- потоки примеси через верхнюю и нижнюю границы водоема (водную поверхность и дно) отсутствуют, т.е. примесь не диффундирует в атмосферу и грунт, а также не аккумулируется на границах;

- среднее значение вертикальной компоненты поля скорости равно нулю;

- поле течений в исследуемом водоеме известно, стационарно и имеет простую структуру:

<Vx(x,t)>= <Vx(x)>; <Vy(x,t)>= <Vy(x)>; <Vz(x,t)> =0;

причем направление вектора скорости зависит только от горизонтальных координат, а его абсолютное значение зависит только от глубины z;

- коэффициент турбулентной диффузии D не стратифицирован по глубине.

Прямоугольная система координат вводится так, что ось OZ совпадает с нормалью к водной поверхности, причем z=0 на верхней границе и z=H на дне водоема. Пусть также вектор средней скорости направлен вдоль оси OX. Пространственный вектор обозначается x = (x1,x2,x3) = (x,y,z).

Пример реализации модели приведен на рисунке 3, где показано распределение примеси от стационарного источника мощностью 10 кг/час с координатами Xo= -1000 м, Yo = - 100 м, Zo =Н=30 м.

На графике показан вертикальный профиль модуля вектора скорости течения <V(z)> = (<Vx(z)>2 + <Vy(z)>2)1/2. Ниже выводятся исходные параметры: KL = (Dm+Dxx) = (Dм+Dyy); Kz = (Dm+Dzz); прошедшее после выброса время T = t - t0 30 часов; мощность источника М (30 кг/час); координаты источника Xo, Yo, Zo ; параметр Р характеризует «неконсервативность» примеси (период полураспада вещества Тр = ln2/Р).

В центре, вверху, в виде карты псевдоцветов выводятся значения концентрации примеси <С(x,z)> (вертикальное сечение – расстояние по осям координат X и Z указано в метрах) в мг/м3, внизу в виде карты псевдоцветов выводятся значения концентрации примеси <С(x,y)> - горизонтальное сечение (координаты X и Y) на горизонте z=10 м. Белыми стрелками показаны вектора скорости течений.

Расчеты дрейфа пятна выполнялись для сезона эксплуатации терминала (май-сентябрь) в юго-восточной части Баренцева моря по реальным гидрометеорологическим данным за 10 лет (1985-1994 гг.). В этот период вошли все наиболее сильные штормовые ситуации, наблюдавшиеся в Баренцевом море. Гипотетический разлив выполнялся каждые несколько часов (при разливе объемом 0,5 м3 - через 6 часов, а при разливе объем 3000 м3 - 1 раз в сутки) в точке строительства терминала с координатами: 68o52.9' с.ш., 58o09.8' в.д. Последующий перенос и диссипация пятна под влиянием региональных гидрометеорологических условий прослеживался до его полного распада (достижения толщины 4 мкм). Контуры пятна на каждом расчетном шаге наносились на карту. По перемещению пятна оценивались вероятность загрязнения различных участков акватории и побережья, скорость распространения нефти, характер загрязнения побережья, а так же возможное время существования пятна.

 Распределение примеси от стационарного источника мощностью 10 кг/час в точке Xo,-5

Рис. 3. Распределение примеси от стационарного источника мощностью 10 кг/час в точке Xo, Yo, Zo, функционировавшего 2 часа

Результаты траекторных расчетов показывают, что при однонаправленном действии ветра и отсутствии контакта с берегом, форма и размеры дрейфующего пятна в модели хорошо соответствуют оценкам по формулам.

За первые 12 часов примерно 25% объема нефти испаряется, а 10-20% эмульгируется и переходит в растворенную форму.

Реальное расстояние переноса обычно значительно меньше теоретического из-за извилистости траектории дрейфующего пятна. Максимальное время существования пятна, меньше теоретического из-за отсутствия длительных периодов слабого ветра. Кроме того, в реальных условиях, при переменном по направлении ветре, форма пятна может существенно отличаться от эллипса и пятно, как правило, имеет большую площадь, что в конечном счете приводит его к более быстрому распаду. Контакты с берегом деформируют, а осаждение нефти на побережье еще более ускоряет распад пятна. Корректные граничные условия модели проявляются в растекании нефти вдоль побережья, что соответствует данным наблюдений.

По траекторным полям были рассчитаны карты вероятности выноса нефти в различные районы моря. Наблюдается тенденция выноса загрязнения на северо-восток к о. Долгий. Зона возможного загрязнения при разливе 3000 м3 под действием преобладающих ветров и течений охватывает, практически, всю восточную часть Печорского моря и достигает побережья Новой Земли. Вероятность частичного выброса нефти на ближайшее побережье составляет более 50%, за минимальное время выноса нефти на этот участок около 3-4 часов. Хотя вероятность выброса на любой конкретный участок побережья невелика (для о. Долгий эта вероятность не превышает 25-30% за период менее суток), то, что остатки нефтяного пятна, хотя бы частично окажутся на берегу, очень вероятно. Размеры длины участка загрязненного берега сильно зависят от продолжительности дрейфа пятна и локальных условий, для района Варандей эта длина может достигать 35-40 км.

При разливе 100 м3 нефти зона возможного загрязнения ограничена с востока районом о. Долгий. В этом случае вероятность выброса пятна на берег составляет 50-75% (рисунок 4).

Рис. 4. Минимальное время (сутки) выноса нефтяных пятен в разные районы моря при различных объемах разлива. Рамкой показаны границы зоны расчета при меньшем объеме разлива. На врезках - цветная шкала времени (сутки)

Для анализа и прогноза экологического состояния Обско-Тазовской губы по результатам натурных наблюдений, выполненных в 2006-2008 г.г. построен ряд карт.

Карты построены с помощью пакета программ SURFER-8.
Исходная информация о гидрохимических, биохимических и биологических
параметрах среды, собранная на 52 станциях на площади Обско-Тазовской
губы, интерполировалась в точки грида 2х2 км между станциями и
экстраполировалась в узлы грида в область ближнего окружения станций.
Карты строились по значениям параметров, рассчитанным в узлах грида.

Количественная оценка уязвимости экосистемы Обско-Тазовской губы


При количественных оценках уязвимости экосистемы Обско-Тазовской губы в расчет приняты как измеренные параметры, характеризующие современное состояние этой акватории (гидрохимические, биохимические и биологические данные), так и общие геоэкологические характеристики среды, а также данные о размещении потенциально опасных объектов – буровых скважин.

За основу количественной оценки состояния среды взята схема Н.К. Андросовой, предложенная в 2000 г. В соответствии с этой схемой:

- Состояние геологической среды будет считаться естественным, если среда подвержена техногенному изменению не более чем на 10%. Это состояние предложено характеризовать оценкой в 2 балла.

-Повышенные концентрации элементов подразделяются на четыре степени экологической опасности:

• допустимую (3 балла);

• умеренно-опасную (4 балла);

• опасную (кризисная ситуация – 5 баллов);

• чрезвычайно-опасную (катастрофическая ситуация – 10 баллов).

Интегральный критерий оценки экологического состояния рассчитывается по среднему баллу

Бср=Б/n, где (3)

Б - сумма баллов по всем показателям,

n - количество показателей.

Пусть E, F, G, H, I,..., J – показатели, по которым оценивается степень экологическое состояние объекта (акватории).

qi – коэффициент (в долях единицы или в %), соответствующий влиянию i-того показателя на общее экологическое состояние объекта – определяется экспертом.

qe, qf, qg, qh, qi,..., qj – коэффициенты, соответствующие влиянию на общее экологическое состояние объекта показателей E, F, G, H, I,..., J.

Si – вычисленная степень экологической опасности (в баллах) по i-тому показателю,

Ti – допустимая степень экологической опасности (в баллах) по i-тому показателю,

Si/Ti = Qi – относительная степень экологической опасности по i-тому показателю.

Qe, Qf, Qg, Qh, Qi,... Qj - относительная степень экологической опасности по показателям E, F, G, H, I,..., J.

Тогда интегральный показатель экологической опасности Q можно выразить как:

Q = 1/q(qe*Qe+qf*Qf+qg*Qg+qh*Qh+qi*Qi+...+qj*Qj) (4)

Если территория характеризуется опасным и чрезвычайно опасным радиоактивным или чрезвычайно опасным химическим загрязнением, то экологическое состояние независимо от суммы баллов считается весьма неблагоприятным.

В соответствии с этими общими подходами к оценке экологического состояния среды были выполнены расчеты по результатам гидрохимических измерений в Обско-Тазовской губе в август 2008 года. В основу расчетов взяты следующие параметры:

- Величина pH поверхностных и придонных вод изменяется в пределах от 6.5 до 8. Двум баллам соответствует pH в пределах 5.85-8.25.

- Содержание кислорода в поверхностных и в придонных водах изменяется в пределах от 8.5 до 10.8 мг/л, что значительно выше нормы (6 г/л). Однако с учетом того обстоятельства, что в зимнее время содержание кислорода должно снизиться, за оптимальное (2 балла) принято высшее из измеренных значений, а низшему присвоена оценка в 2.5 балла.

- Содержание Nорг в поверхностных и в придонных водах изменяется в пределах от 0.3 до 0.86 мг/л, при этом в поверхностных водах диапазон изменений несколько уже, по-видимому, за счет меньшего поступления Nорг из донных осадков. В соответствии с оценками, содержащимися в разделе 3, значения до 0.6 мг/л приняты как допустимые.

- Содержание Nорг в поверхностных и в придонных водах изменяется в пределах от 0.02 до 0.34 мг/л. В соответствии с оценками, содержащимися в разделе 3, значения до 0.05 мг/л приняты как нормальные (2 балла), а до 0.2 мг/л приняты как допустимые (3 балла).

- Содержание Fe2+, растворенного в поверхностных и в придонных водах, изменяется в пределах от 0.09 до 0.57 мг/л. В соответствии с оценками, содержащимися в разделе 3, значения до 0.1 мг/л приняты как оптимальные (2 балла), а до 0.3 мг/л приняты как допустимые (3 балла). Локальные повышения концентрации свыше 0.5 мг/л признаются умеренно-опасными.

В ходе биохимических исследований в августе 2007 выполнены измерения содержания Сорг, растворенного в поверхностных и придонных водах, а также во взвеси в поверхностных и придонных водах и в донных осадках. Наивысшие содержания растворенного Сорг, до 17 мгС/л, зафиксированы в поверхностных и придонных водах. Во взвеси и в донных осадках содержание Сорг значительно ниже. В то же время допустимыми признается содержание до 24 мгС/л.

 Интегральная оценка экологической уязвимости акватории Обско-Тазовской губы-7

Рис. 5. Интегральная оценка экологической уязвимости акватории Обско-Тазовской губы по состоянию на 2008 год (по осям обозначены географические координаты, цифрами в пределах полигона обозначены номера станций)

Исследование массы биомассы зообентоса, выполненное в августе-сентябре 2006 г., показало изменение этого показателя на площади Обско-Тазовской губы в пределах от 0 до 30 г/м2, причем заметное снижение зафиксировано вблизи пробуренных скважин. Отсутствие зообентоса принято за опасную ситуацию, а величина биомассы выше 16 г/м2 признается естественной.

Другая ситуация с биомассой фитопланктона, изменяющейся от 0 до 1.5 г/м3. Здесь вблизи действующих скважин зарегистрированы наивысшие значения, что указывает на нарушение нормального состояния среды.

В качестве важных параметров при оценке уязвимости экологической среды Обско-Тазовской губы приняты данные о распределении глубин, составе осадков и о размещении скважин. Большая уязвимость свойственна тонкозернистым глинистым донным осадкам, залегающим на дне при глубинах воды более 10 м, меньшая – песчаным донным осадкам, залегающим преимущественно на глубинах от 2 до 6 м. Наибольшую опасность для экосистем представляют скважины глубокого бурения. Менее опасны, но тем не менее составляют значительную нагрузку на среду, - инженерно-геологические скважины.

Общий вывод, который можно сделать из рассмотрения представленных данных, заключается в том, что, несмотря на избыточную экологическую нагрузку от скважин и менее благоприятные природные условия в осевой более глубоководной части Обско-Тазовской губы, в целом ситуация оценивается значениями менее 3 баллов, то есть в пределах допустимых отклонений.

Данные для разных признаков комплекса задаются в одних и тех же точках наблюдений (в каждой точке - свой вектор параметров). В случае отсутствия данных, значения количественных или качественных признаков задаются кодами гашения.

Для конкретной задачи система искомых конкурирующих альтернатив неизменна. Для корректного решения необходимо задать дополнительную, фоновую альтернативу, поскольку искомый объект не находится в вакууме. Таким образом, фактически назначаемое число альтернатив не может быть менее двух.

Искомые альтернативные объекты характеризуются:

• эталонными числовыми выборками или параметрами статистических распределений, моделирующих эталонные выборки;

• классами;

• таблицами экспертных баллов, отражающих вероятность возможных дискретных состояний качественного признака для искомых альтернатив.

Накопление полезной информации при комплексировании количественных и качественных (дискретных) признаков различной физической природы является мощным средством повышения эффективности интерпретации. Это повышение достигается, однако, лишь при правильном учете информационной значимости (весов) комплексируемых данных. Незаслуженное завышение или занижение весов замедляет процесс накопления информации, усиливая влияние мешающих факторов.

В качестве особенностей технологии применяемого пакета алгоритмов и программ можно выделить следующие:

• наряду с количественными могут быть использованы также и качественные признаки;

• в случае статистической зависимости (корреляции) признаков в технологию включена процедура их раскорреляции;

• при принятии решений используются оптимальные многоальтернативные критерии;

• неизмененная среда может и должна рассматриваться как одна из искомых альтернатив;

• до проведения трудоемкой интерпретации обеспечивается оценка ее эффективности;

• значения исходных признаков преобразуются в безразмерные апостериорные вероятности осуществления искомых альтернатив, хранимые в первичных базовых файлах;

• для комплекса признаков рассчитывается обобщенный базовый файл;

• предусмотрена экспресс-процедура комплексирования коррелированных количественных признаков в многомерном пространстве признаков;

• распознавание и классификация осуществляется путем анализа обобщенного базового файла в каждой апробируемой точке;

• при принятии решений обеспечивается учет априорных мнений интерпретатора о частоте встречаемости искомых альтернатив;

• возможно комплексирование различных мнений независимых экспертов;

• результаты интерпретации представляются в виде карт решений об альтернативных искомых объектах и вероятностей этих решений.

Вся работа по выработке оценок состоит из двух этапов: обучение и распознавание. В качестве данных для обучения используются:

-числовые выборки, характеризующие эталоны искомых альтернативных объектов;

-параметры статистических распределений, характеризующие искомые альтернативные объекты;

-классы, количественно характеризующие искомые альтернативные объекты;

-таблицы экспертных баллов, характеризующие возможные дискретные состояния качественного признака для тех или иных искомых альтернатив.

Обучение проводится по каждому признаку отдельно. Законы распределений значений признаков, используемых при задании эталонных выборок или классов, могут быть произвольными (полимодальными). Сами эталонные выборки и классы должны быть достаточно представительны. Процедура обучения базируется на статистическом оптимальном оценивании указанных данных с применением критерия максимального правдоподобия.

Первые оценки негативных экологических воздействий по отношению к уровню, принимаемому за уровень экологической безопасности, могут быть даны вскоре после формирования баз данных и получения экспертных оценок, характеризующих опасность отдельных факторов воздействия на среду. В дальнейшем, по мере пополнения баз данных и появления возможности более полного учета долговременного воздействия, оценки должны подвергаться перерасчету для принятия возможных оперативных руководящих решений.

Определена цель экологического менеджмента, как системы управления производственными процессами, направленной на достижение баланса между экологическими и экономическими показателями деятельности компаний.

Наличие эффективной системы экологического менеджмента на добывающем предприятии способствует снижению эксплуатационных расходов.

Оптимальная система экологического менеджмента нефтегазодобывающей компании включает: нормативно-правовой блок, оперативный блок, экономический блок, социальный блок, информационно-аналитический блок.

Для оценки степени эффективности экологического менеджмента предлагается использовать следующее соотношение:

Э = Фс/Фк, (5)

где: Э - показатель эффективности экологического менеджмента;

Фс – затраты на обеспечение стимулирующей функции в деятельности компании;

Фк - затраты на обеспечение компенсирующей функции в деятельности компании.



Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

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.