Введение к работе
Актуальность темы. Освоение Ненецкого автономного округа (НАО) на нефть и газ с 70-х годов по настоящее время сопровождается негативными воздействиями на окружающую среду и, в частности, на тундровые покровы [Неронов, 1991; Беляева и др., 1996]. Возрастающие техногенные нагрузки, повсеместная заболоченность, наличие близких к поверхности многолетнемерзлых грунтов (ММГ), активные процессы снегопереноса в зимние периоды, ограниченное применение природосберегающих технологий - в совокупности приводят к существенным изменениям водно-теплового режима почвогрунтов на осваиваемых территориях, развитию термокарстовых и эрозионных процессов, нарушениям поч-венно-растительного покрова, формированию деградированных земель [Radford, 1972; Природа..., 1995; Wilshire, 1995; Мониторинг..., 1997; Юдахин, Губайдул-лин, Коробов, 2002; Экология..., 2002 и др.]. Площади нарушенных земель в НАО по имеющимся данным превышают 8000 км2 (порядка 7 % от территории округа) [Неронов, 1991; Уткин, 1991 и др.] и, в основном, вызваны строительством, эксплуатацией нефтегазопроводов, временных и постоянных дорог. На долю других нефтегазопромысловых объектов (разведочных и эксплуатационных скважин, насосных и компрессионных станций, пунктов сбора и подготовки нефти, промыш-ленно-бытовых комплексов и др.) приходится не более 10 % от общей площади землеотвода. Развитие нефтегазового комплекса в регионе сопровождается увеличением площадей нарушенных земель [Дорожукова, Янин, 2002].
При наличии результатов исследований защиты тундрового покрова от техногенных воздействий, рекультивации нарушенных земель до настоящего времени отсутствуют практические решения, соответствующие современным экологическим требованиям [Сумина, 1992 и др.]. По нашему мнению, это вызвано недостаточно полным учетом в исследованиях прогнозных изменений водно-теплового режима обводненных тундровых земель, специфических особенностей техногенных нагрузок, исходного экологического состояния осваиваемых районов, а также взаимосвязей и взаимообусловленностей перечисленных выше факторов. Все это наряду с использованием в НАО недостаточно эффективных способов защиты, восстановления загрязненных и нарушенных земель, разработанных применительно к южным регионам России, не позволяет минимизировать негативные воздействия на почвенно-растительный покров, приводит к значительным затратам, низкой эффективности рекультивационных работ по трассам нефтегазопроводов, необходимости проведения восстановительных работ на протяжении 3-5 лет [Пи-калова, 1984; Таскаев, 2004 и др.].
Основным объектом исследований являются тундровые земли по трассам нефтегазопроводов в НАО, а предметом исследований - изучение воздействий строительства и эксплуатации трубопроводов на почвенно-распггельный покров, условий естественного и искусственного восстановления земель на Севере.
РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БМБ.иИіШХА
амчрх
Цель и задачи исследований. Целью работы является изучение особенностей воздействий строительства и эксплуатации трубопроводов на состояние тундровых земель, условий их естественного и искусственного восстановления. В составе темы решались следующие задачи:
анализ влияния природно-климатических условий и техногенной деятельности на состояние тундровых земель НАО;
исследование водно-теплового режима почвогрунтов в естественных и измененных условиях;
разработка методики прогноза экологической опасности, экономической целесообразности проведения рекультивационных работ по трассам трубопроводов;
исследование процессов естественного и искусственного восстановления почвенно-растительного покрова;
разработка эффективных способов защиты почвенно-растительного покрова от техногенных воздействий, рекомендаций по восстановлению тундровых земель на трассах трубопроводов.
Методы исследований. Для решения поставленных задач разработаны и использованы методики, включающие анализ и обобщение показателей водно-теплового режима почвогрунтов, техногенной деятельности, экологического состояния тундровых земель по трассам нефтегазопроводов в НАО, методы эколого-экономической оценки целесообразности существующей (намечаемой) деятельности, математической статистики и компьютерных программ.
Научная новизна результатов исследований. Выполнен комплексный анализ причин формирования нарушенных земель по трассам трубопроводов в северном регионе с использованием результатов исследований из различных областей знаний: инженерного мерзлотоведения; технологий строительства, нефтегазопроводов и инженерной экологии, отражающих взаимосвязь и взаимообусловленность природных процессов с техногенной деятельностью.
Выявлена зависимость степени нарушенности тундровых земель по трассам трубопроводов от объемов, масштабов техногенной деятельности, показателей водно-теплового режима почвогрунтов и экологического состояния осваиваемого района.
Предложена классификация техногенных воздействий и последствий на природные объекты, состояния тундровых земель по трассам трубопроводов. Разработана методика прогноза экологической опасности, экономической целесообразности проведения техногенной деятельности, а на заключительной стадии рекультивационных работ. Оценка состояния нарушенных тундровых земель основана на проведении экспертного анализа, как компонентов, так и в целом среды осваиваемого района. Анализ предусматривает учет экологических норм и ограничений, пространственно-временных масштабов техногенных воздействий и последствий на природные объекты, а также затрат на восстановление нарушенных земель.
По результатам исследований предложены новые способы защиты почвен-но-растительного покрова от техногенных нагрузок, проведения технического и биологического этапов рекультивации на Севере, учитывающие природно-климатические условия НАО (наличие горизонтальной составляющей снегопереноса, высокое положение УГВ, возможность развития термокарстовых процессов, ограниченные сроки вегетации растений) и повышенную «ранимость» тундровых покровов при техногенных воздействиях. Подтверждена их целесообразность и эффективность практического применения [Патент. .., 2003; Патент..., 2004; Калашников, 2004].
Обоснованность и достоверность результатов работы. Теоретические результаты работы подтверждены лабораторными и полевыми исследованиями тундровых земель по трассам трубопроводов Северо-Сарембойского, Южно-Хыльчуюского и Инзырейского месторождений НАО, проведенными автором в период с 1999 по 2004 г.г. с использованием имеющихся результатов из областей инженерного мерзлотоведения, проектирования нефтегазопроводов и инженерной экологии.
Личный вклад. Автором с учетом рекомендаций руководителей сформулированы цель и задачи исследований, выбраны и уточнены методические подходы к их решению. Непосредственно диссертантом в течение 1999-2004 г.г. проведены теоретические и экспериментальные исследования, выполнен анализ полученных данных, сформулированы выводы, разработаны практические рекомендации по рекультивации нарушенных земель по трассам трубопроводов.
Апробация и публикации работы. Результаты данной работы внедрены при строительстве и эксплуатации трубопроводов, расположенных на лицензионных участках ОАО «Архангельскгеолдобыча», ООО «Нарьянмарнефте-газ». Основные положения и результаты исследований доложены на: областной конференции молодых ученых, посвященной 290-летнему юбилею М.В. Ломоносова (Архангельск, 2001); Международной конференции «Экология северных территорий России. Проблемы, прогноз ситуации, пути развития, решения» (Архангельск, 2002); Международной научно-технической конференции «Опыт строительства и реконструкции зданий и сооружений на слабых грунтах» (Архангельск, 2003). По материалам исследований опубликовано 5 работ, получено 2 патента на изобретения.
Практическое значение результатов исследований связано с: установлением основных причин, закономерностей формирования нарушенных земель при строительстве и эксплуатации нефтегазопроводов в северных регионах России; разработкой методики прогноза экологической опасности техногенной деятельности, экономической целесообразности проведения рекультивацион-ных работ; разработкой и апробацией на практике способов защиты тундровых покровов от техногенных воздействий, рекомендаций по восстановлению земель на трассах нефтегазопроводов. Результаты исследований внедрены в производство и могут быть успешно использованы при проектировании и проведении в НАО рекультивационных работ по трассам нефтегазопроводов.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 172 страницах машинописного текста и состоит из введения, 5 глав и заключения, включая 4 приложения. Список литературы содержит 175 наименований. Тест иллюстрирован 39 таблицами и 17 рисунками.
