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 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |

Иванович

-- [ Страница 4 ] --

Также различны по степени накопления тяжелых металлов и фитоценозы разных геоморфологических уровней. В растениях пойменных ландшафтов отмечена наиболее высокая концентрация цинка, марганца и железа. Содержание свинца, кадмия, никеля и кобальта максимально в растениях водоразделов. Наиболее высокие значения коэффициентов биологического накопления растениями территории наблюдались для цинка, марганца, кадмия и свинца (рис. 4)

.

Выполненные комплексные геохимические исследования позволили установить, что территория центрального Ямала отличается общим фоновым загрязнением, обилием геохимических барьеров и незначительной геохимической контрастностью. Максимальные концентрации отдельных тяжелых металлов и углеводородов нефтяного ряда приурочены к геодинамически нестабильным зонам и связаны с восходящей миграцией элементов вдоль активных дегазирующих разломов и зон повышенной проницаемости пород. Высокое содержание фенолов и аммонийного азота в компонентах природной среды обусловлено такими факторами, как глобальное загрязнение биосферы, трансграничный перенос и низкая буферная емкость тундровых ландшафтов.

Глава 6. Специфика взаимодействия объектов газовой отрасли с северными геосистемами

Под техногенным воздействием на природную среду понимается процесс привноса или изъятия любой материальной субстанции (вещества, энергии, информации), вызывающий изменение состояния её компонентов.

На основании анализа существующих общих классификаций техногенного преобразования природной среды (П.Я. Бакланов, В.В. Снакин, В. Т. Трофимов, Н.Л. Чепурко и др.), химического загрязнения ландшафтов (М.А. Глазовская, Ю.Г. Ермаков и др.) и воздействий на ММП (В.В. Баулин, Л.С. Гарагуля, Г.И. Дубиков, С.Е. Гречищев, Э.Д. Ершов, В.И. Соломатин, В.Г. Чигир, И.И. Шаманова и др.) автором обосновано, что при достаточности существующих классификаций и действующих нормативных документов для обоснования хозяйственной деятельности в криолитозоне, разработка механизмов обеспечения геоэкологической безопасности объектов газовой отрасли требует систематизации воздействий конкретных технологических процессов и типов сооружений на различных стадиях освоения.

Автором выполнен комплексный анализ геоэкологических последствий многолетней эксплуатации газодобывающих и газотранспортных объектов Западной Сибири, на основании которого установлены закономерности взаимодействия объектов отрасли с северными геосистемами, ранжированы факторы техногенного воздействия по степени изменения природных условий и выполнена типизация наиболее значимых последствий техногенных воздействий на разных фазах жизненного цикла объектов.

Как наиболее значимые для условий криолитозоны выделены, систематизированы и детально рассмотрены следующие группы воздействий: загрязнение природной среды (приводят к изменению геохимической структуры ландшафтов); нарушение геокриологических условий (определяют надежность эксплуатации инженерных сооружений) и изменение геодинамического состояния верхних горизонтов осадочного чехла (контролируют интенсивность развития опасных геологических, в т.ч. экзогенных процессов).

Загрязнение природной среды

Определены различия уровней и последствий загрязнения на разных стадиях освоения месторождений, каждая из которых различается масштабом, интенсивностью, набором приоритетных полютантов, токсичностью потоков загрязняющих веществ и другими характеристиками воздействия.

На этапе разведки источники поступления токсикантов в экосистемы сосредоточены в пределах буровых площадок. Основные загрязнители содержатся в буровых растворах, современная рецептура которых определяет их высокую токсичность и представляют собой практически неразлагаемые в природных условиях высокомолекулярные соединения, концентрация которых может превышать ПДК в 20 и более тысяч раз. В значительно меньшей степени загрязнение при геологоразведочных работах связано с аварийными выбросами пластовых флюидов на поверхность и разливами ГСМ. Главные последствия загрязнения на этой стадии – формирование локальных геохимических аномалий в окрестностях буровых площадок.

На этапе обустройства масштабы загрязнения значительно больше за счет увеличения плотности расположения эксплуатационных скважин и их концентрации на кустовых площадках. К буровым отходам добавляются потоки загрязняющих веществ, возникающих в процессе строительства объектов добычи, транспорта газа и инфраструктуры. Объемы выбросов в атмосферу незначительны. Основные загрязнители содержатся в различных категориях сточных вод. Кроме регламентированных загрязнений большой объем поллютантов смывается дождевыми и паводковыми водами с промышленных площадок, накапливаясь в депонирующие средах (почвы, растительность) и мигрируя на значительные расстояния при попадании в надмерзлотные воды и аквасистемы. Значительное загрязнение водных объектов происходит при строительстве переходов через водотоки и водоёмы, что приводит к ухудшению условий обитания ихтиофауны и других гидробионтов.

В процессе эксплуатации объектов основные источники поступления токсикантов - выбросы в атмосферу технологическими установками линейных и дожимных компрессорных станций, пунктов комплексной подготовки газа, газотурбинных электростанций, станций охлаждения газа, факельных установок. Наиболее токсичные выбросы - оксид углерода, окислы азота, углеводороды и технический углерод. Их рассеивание сопровождается фотохимическими реакциями в атмосфере и образованием кислот и аэрозолей, угнетающе действующих на фитоценозы, гидробионты и др. элементы природной среды. Объем и состав выбросов различны в зависимости от состава добываемого газа, особенностей технологии добычи и комплекса предусмотренных природоохранных мероприятий. На старейшем в отрасли газовом месторождении Медвежье ежегодно в атмосферу выбрасывается более 20 тыс. т. загрязняющих веществ (рис. 5).

Таким образом, при современном уровне технологии добычи, подготовки и транспорта газа, объекты газовой отрасли оказывают значительное воздействие на биогеохимическую организованность территорий освоения.

Нарушение геокриологических условий

Факторы техногенного воздействия на ММП предложено подразделять на две группы: изменение условий тепловлагообмена на контакте “грунт - атмосфера” и прямое воздействие на массив мерзлых пород (рис. 6). Первая более характерна для стадии обустройства и связана с комплексом строительно-монтажных работ, вторая – для этапа эксплуатации объектов.

Последствия нарушения почвенно-растительного покрова, играющего в тундровых ландшафтах основную системообразующую и стабилизирующую роль, зависят как от характеристик воздействия (интенсивность, степень, площадь нарушений), так и от природных факторов (состав и льдистость подстилающих грунтов, приуроченность к элементу мезорельефа и др.). На плоских и дренируемых водоразделах, сложенных слабольдистыми песчаными грунтами морского генезиса, последствия, как правило, незначительны и ограниваются незначительным увеличением мощности СТС, понижением среднегодовой температуры грунтов, реже - развитием процессов дефляции с образованием массивов и воронок выдувания. На слабодренируемых участках, сложенных сильнольдистыми дисперсными грунтами, эти же нарушения сопровождаются термопросадками, а на участках развития пластовых льдов и ПЖЛ приводят к возникновению термокарста. На склонах нарушения провоцируют активизацию процессов их комплексной термоденудации.

Изменение условий снегонакопления - наиболее значимый фактор воздействия на тепловое состояние ММП, определяющий динамику изменения мощности слоя сезонного оттаивания и температуру мёрзлой толщи на уровне нулевых годовых амплитуд. В работе приведены результаты снегомерной съемки на различных объектах газовой отрасли. Максимальное изменение естественных условий снегозаносимости характерно для техногенных отрицательных форм рельефа и территорий застройки, где мощность снежного покрова, по сравнению с естественными условиями, может увеличиваться в 3-4 раза и более (табл. 3.) Последствия – возможная инверсия среднегодовых температур, развитие многолетнего оттаивания и потеря несущей способности грунтов оснований.

Таблица 3.

Изменение мощности и плотности снега на территории застройки различных объектов газовой отрасли

Характеристика снежного покрова
Наименование объекта Характеристика ландшафтов Естественные условия Застроенная территория
М, м , г/см3 М, м , г/см3
  1. УКПГ-11 Уренгойс-кого ГКМ
  2. ГП Юбилейного ГМ
  1. Вахтовый поселок
Бованенковского ГКМ
Заболоченный хасырей Лиственничное редколесье Водораздел морской террасы 0.3-0.9 0.5-1.2 0.15-0.2 0.31-0.34 0.21-0.25 0.21-0.28 0.7-4.2 0.5-3.8 0.4-2.5 0.33-0.67 0.24-0.28 0.26-0.38

Изменение гидрологического и гидрогеологического режима территории в меньшей степени влияет на температурный режим ММП, но во многом определяет характер протекания водноэрозионных процессов. Последствия этого вида воздействия предложено свести в три большие группы: подтопление территории; активизация склоновых процессов и формирование техногенных хасыреев. Особенности этих процессов в криолитозоне обусловлены преобладанием поверхностного стока, на долю которого приходится более 90% в общем годовом балансе стоков.

Размещение объектов в поймах крупных рек приводит к существенному изменению их гидрологического режима. Математическое моделирование процесса прохождения паводка в междуречье рек Сё-Яха и Мордыяха, где расположено подавляющее большинство объектов Бованенковского ГКМ, показало, что их возведение приведёт к увеличению абсолютных отметок водной поверхности от 0.5 до 1.5 м при паводках с разными расходами и обеспеченностью.

Тепловое загрязнение мёрзлых оснований характерно для стадии эксплуатации и отличается меньшей площадью влияния, но большей интенсивностью воздействия. В работе на конкретных примерах рассмотрены последствия прямых тепловых воздействий на массив ММП. Добыча газа с положительной температурой (+360С для газа сеноманских залежей) приводит к формированию приустьевых воронок и ореолов оттаивания вокруг ствола скважины, что сопровождается обвалами грунта и деформациями обсадных колонн. Вокруг трубопроводов с положительной температурой транспортируемого газа образуются техногенные талики, что сопровождается локальным термокарстом, термоэрозией и приводит к всплытию трубы на поверхность, развитию деформаций и возникновению аварийных ситуаций.

При транспорте охлажденного газа поднятие верхней границы ММП приводит к затруднению грунтового стока и развитию склоновых процессов. Процессы сегрегационного льдообразования и пучения промерзающих грунтов на переходах через водотоки служат причиной деформации газопроводов. В меньшей мере прямое тепловое воздействие на массив ММП оказывают здания и сооружения. Особым видом воздействия является предварительное оттаивание мерзлых оснований при использовании II-го принципа строительства.

Механические нагрузки на массив ММП локализованы по площади, незначительно изменяют природную геокриологическую обстановку и, в силу их реологических свойств, более важны при оценке устойчивости оснований и надежности фундаментов, особенно при динамических нагрузках в районах распространения засолённых мёрзлых грунтов со сложным криогенным строением или на участках пластично-мёрзлых пород с высокими среднегодовыми температурами.

Важным для практических целей последствием техногенного изменения геокриологических условий является снижение несущей способности мерзлых оснований и угроза безаварийной эксплуатации сооружений.

Изменение экзогеодинамических условий территории возможно не только при нарушении граничных условий тепловлагообмена на дневной поверхности, но и в результате ее оседания при отборе углеводородов. В отличие от месторождений Надым-Пуровской НГО, где видимых последствий проседания не отмечено, осадка поверхности территории Ямальских месторождений может привести к негативным последствиям в силу специфики современного геоэкологического состояния полуострова. Опасность снижения абсолютных отметок территории заключается в изменении общего базиса эрозии; активизации процессов денудации территории; возможности затопления низких пойменных уровней морскими водами; сокращении лайды Карского моря и активизации интенсивности термоэрозионно-абразионного разрушения морских берегов, а также в возникновении техногенно-индуцированной сейсмоопасности и деформационной активности разломных зон.

Глава 7. Принципы и методы обеспечения геоэкологической

безопасности объектов газовой отрасли в криолитозоне

Практическая реализация любого проекта добычи и транспорта газа неизбежно приводит к возникновению природно-технических комплексов (ПТК), обладающих качественно новыми свойствами по сравнению с природными геосистемами. Последние рассматриваются нами как целостные открытые неравновесные системы с взаимосвязанными и сложно друг другу соподчиненными компонентами. Неизменным свойством геосистем является их самоорганизация, под которой по современным представлениям (Арманд, 2003; Летников, 1992; Марков, 1973; Поздняков, 2002; Рундвист, 1971; Скрыльник, 2003; Хакен, 1980; Черванев, 2003 и др.) понимается совокупность антиэнтропийных процессов, протекающих без целенаправленного начала, направленных на поддержание системы в состоянии динамического равновесия и обеспечиваемых за счет поступления энергии, вещества и информации из внешней среды и выделения их за пределы своих границ.

В отличие от геосистем, природно-технические комплексы не являются целостными системами, не обладают качеством саморазвития и представляют собой временные образования, параметры развития и свойства которых во многом заданы человеком и определяются реакцией природной компоненты на воздействия со стороны технической. Очевидно, что достижение равновесного и сбалансированного состояния между двумя составляющими природно-технических комплексов, при котором обеспечивается эксплуатационная надежность промышленных сооружений и стабильность развития природной среды, и которую автор определяет как их геоэкологическую безопасность, возможно лишь при условии соответствия уровней техногенных нагрузок пределам саморегуляции геосистем.

Автором разработана совокупность способов, методов, средств и методик, реализация которых позволяет свести к минимуму экологические и технические риски при освоении ресурсов углеводородного сырья в криолитозоне. Обосновано, что механизмы управления геоэкологической ситуацией территорий освоения различны для проектируемых и уже существующих газопромысловых объектов.

Для новых перспективных газоносных регионов базовым принципом обеспечения геоэкологической безопасности является смена парадигмы “контроль техногенного воздействия” на “предупреждение потенциально опасного воздействия”, а фундамент будущей экологической стабильности должен закладываться уже на стадии разработки предпроектных решений в рамках процедуры ОВОС. Автором разработана и реализована при экологическом обосновании строительства объектов Ямальского газового комплекса последовательность принятия проектных решений, обеспечивающая их соответствие сложным горно - геологическим условиям территории (рис. 9).

Обеспечение эксплуатационной надежности и экологической безопасности действующих ПТК, созданных при отсутствии опыта строительства в криолитозоне и до ужесточения требований к экологическому обоснованию хозяйственной деятельности - еще более сложная проблема и ее решение возможно только на основе тщательно организованных потоков информации о динамике развития подверженных техногенезу геосистем. Основанием для оценки геоэкологической ситуации и разработки управляющих ею методов должны служить детальные данные о фактическом состоянии компонентов ПТК, получаемые в процессе комплексного геоэкологического мониторинга, концептуальные основы организации и выполнения которого рассмотрены ниже.

В работе обосновано, что проблема обеспечения геоэкологической безопасности промышленных объектов в криолитозоне не столько экологическая, сколько техническая, связана с аварийными ситуациями в результате обратной реакции мерзлой литогенной основы геосистем на воздействия, превышающие их устойчивость и может быть успешно решена только при внедрении в практику проектирования, строительства и эксплуатации ПТК соответствующих критериев и принципов экологического нормирования.

Нормирование техногенных воздействий рассматривается как деятельность, направленная на обеспечение устойчивого развития геосистем и экологической безопасности природно-технических комплексов.

В работе выполнен анализ существующих подходов к экологическому нормированию и оценке устойчивости геосистем (Александрова, 1990; Башкин, 1993; Галиулин, 1990, 1993; Гродзинский, 1987; Семенов, Мартынов, 1977, 1994; Снакин, 1987, 1992, 1993; Солнцева, 1983; Сороковикова, 1992, 1993 и др.), который показал, что в настоящее время общий вектор экологического нормирования направлен в сторону регламентации потоков загрязняющих веществ. Автором обосновано, что при освоении природных ресурсов в криолитозоне приоритетным является разработка нормативов воздействий на ММП, которые определяют не только биогеохимические особенности и устойчивость тундровых геосистем к техногенным воздействиям, но и надежность функционирования инженерных сооружений.

На основе концептуального подхода разработан алгоритм нормирования техногенных воздействий на природные геосистемы (рис.10). Основной задачей при этом является количественное определение нормы их состояния (интервалов природного изменения характерных параметров) и величин пороговых и критических нагрузок, приложение которых выводит геосистемы за пределы нормы. Пороговыми предлагается считать воздействия, в результате которых под влиянием рассматриваемого фактора начинают происходить изменения, но которые не приводят к выходу за пределы природной изменчивости параметров состояния. Под критическими же понимаются воздействия, приводящие к качественным скачкам в свойствах геосистем, выходу за область гомеостаза и потере устойчивости.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |
 





 
© 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.