Введение к работе
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
4 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 на 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 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 (ЛИС), объединяющих средства графической визуализации с предоставляемыми инструментами пространственного анализа и обмена данными, которые способствуют эффективной организации и управления данными. ГИС 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, возникающих при транспортировке нефти в прибрежно-морской зоне, важной задачей является выбор приоритетов зашиты 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
5 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 прибреж-но-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;
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 и связанными с ней аварийными ситуациями.
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 разработан комплекс требований и определены принципы для создания карт чувствительности прибрежно-морской зоны к нефтяному загрязнению.
6 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.
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.
Впервые разработан алгоритм интерпретации результатов оперативного мониторинга посредством геоинформационной системы принятия решений при аварийных разливах нефти на водной поверхности и в береговой зоне юга Дальнего Востока, позволяющий скоординировать деятельность центров, участвующих в ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.
Практическая значимость работы.
-
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.
-
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 - Сахалинморнефте-газ»), Приморского (АМП Находка, АМП Восточный, ОАО «Восточный порт» и др.) и Хабаровского краев (АМП Ванино и др.).
-
Разработана и апробирована процедура выбора технических и технологических решений при ликвидации аварийных разливов нефти / нефтепродуктов в прибрежно-морской зоне юга Дальнего Востока.
-
Разработанная информационная система обеспечения экологической безопасности при аварийных разливах нефти в прибрежно-морской зоне, осно-
7 ванная 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.
-
Данные оперативного мониторинга и создаваемый на его основе картографический материал являются основой системы оптимизации природопользования в прибрежно-морской зоне юга Дальнего Востока.
-
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 зои 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 і конференция «Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики» М (Тольятти, 2004); международная конференция ИНТЕРКАРТО-10 «Устойчивое раз-Ж
витие территорий: геоинформационное обеспечение и практический опыт» (Влади- Щ
і восток - Чанчунь, 2004); международная конференция «Информационные техноло- л
гии 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 природо-
8 пользования 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 матерная. 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. ГЛ. 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.
-
Критерии, лежащие в основе карт чувствительности прибрежно-морской зоны к загрязнению нефтью / нефтепродуктами.
-
Требования к содержанию карт чувствительности прибрежно-морской зоны к нефтяному загрязнению юга Дальнего Востока.
-
Систему оценки технической и технологической базы с учетом чувствительности прибрежно-морской зоны к загрязнению нефтью.
-
Алгоритмы выбора технологий ликвидации аварийных ситуации 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 IS таблиц, 78 рисунков, 3 приложений. Список литературы содержит 199 наименований, в том числе 59 иностранных.
