Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Геоэкологический риск: понятие и классификация 10
1.1. Определение и классификация рисков 10
1.2. Экологический и геоэкологический риски 16
1.3. Основные направления и особенности использования риск-анализа в геоэкологии 21
1.4. Подходы к риск-анализу эксплуатации нефтяных месторождений и транспортировки нефти 27
ГЛАВА 2. Методика геоэкологического риск-анализа эксплуатации нефтепромыслов 43
2.1. Принципы и этапы реализации методов риск-анализа в нефтедобывающей отрасли 44
2.1.1. Этап: источники, реципиенты и факторы риска 46
2.1.2. Геоэкологический риск-анализ эксплуатационного этапа нефтепромысла 53
2.1.3. Особенности анализа и оценки геоэкологического риска на этапе «рекультивации» нефтепромысла 64
2.2. Региональные особенности геоэкологических рисков 68
ГЛАВА 3. Картографический риск-анализ функционирования нефтяных месторождений саратовской области 75
3.1. Инф рмационное обеспечение картографического риск-анализа нефтепромыслов Сара овской области... 78
3.2. Картографирование природных факторов риска эксплуатации нефтяных промыслов 80
3.2.1. Ландшафтные особенности территории как основной природный фактор геоэкологического риска 80
3.2.2. Природные факторы риска эксплуатации месторождений прибрежной части водохранилища 89
3.3. Моделирование факторов техногенно обусловленных рисков 101
3.3.1. Моделирование факторов вероятной пожароопасной ситуации на нефтесборных пунктах как возможной причины техногенных рисков 102
3.3.2. Техногенно обусловленные риски нефтепромысла, расположенного в пределах городской черты 113
ГЛАВА 4. Геоинформационные системы как инструмент риск-анализа 119
4.1. Методика создания геоинформационной системы «ГИС-Нефтепромысел» для нефтяных месторождений Саратовской области 120
4.2. Структура и методика создания блока «Управление рисками» в рамках проекта «ГИС-Нефтепромысел» 134
4.3. Реализация функций ГИС в риск-анализе нефтедобывающей отрасли 142
Заключение 151
Список литературы 153
- Основные направления и особенности использования риск-анализа в геоэкологии
- Особенности анализа и оценки геоэкологического риска на этапе «рекультивации» нефтепромысла
- Природные факторы риска эксплуатации месторождений прибрежной части водохранилища
- Методика создания геоинформационной системы «ГИС-Нефтепромысел» для нефтяных месторождений Саратовской области
Введение к работе
з
Актуальность темы исследования. Задачи поиска новых методов и приемов оценки геоэкологического состояния, разработки на основе этой оценки рекомендаций по рациональному природопользованию, определения параметров устойчивого развития территорий не теряют своей актуальности.
Ухудшению геоэкологического состояния, а также возникновению и развитию разнообразных геоэкологических проблем способствует наличие огромного числа отраслей хозяйственной деятельности, так или иначе оказывающих негативное воздействие на природу и вызывающих ее соответствующий отклик. Одним из исключительно опасных промышленных производств является нефтедобывающая отрасль. Изучение ее влияния на природную среду и человека - приоритетное направление в ряду геоэкологических исследований.
В последние годы в научных исследованиях все шире используется методика риск-анализа. Изучение технологических и технических отказов, социальных взрывов, финансовых потрясений - далеко не полный перечень возможного приложения данной методики. Используются методы риск-анализа и при изучении деятельности нефтедобывающих предприятий. Однако их применение чаще всего ограничивается анализом возможных аварий, обусловленных ошибками персонала, изношенностью оборудования, нарушениями технологии добычи и т.п. Гораздо в меньшей степени проработаны вопросы геоэкологического риск-анализа эксплуатации нефтяных месторождений, способного обеспечить нефтедобывающие предприятия информацией о возможных источниках и факторах геоэкологического риска, оценить степень опасности для реципиентов риска, оказать влияние на регламентирующую документацию.
Ценность и актуальность исследования возможностей применения методов риск-анализа для оценки геоэкологического состояния нефтепромыслов усиливается использованием современных методов геоинформационного
4 картографирования на основе географических информационных систем (ГИС) месторождений.
Цель работы. Разработка методики геоэкологического риск-анализа эксплуатации нефтяных месторождений на основе использования геоинформационных технологий (ГИС-технологий).
Основные задачи исследования:
Проанализировать и обобщить опыт использования методов риск-анализа в научных исследованиях.
Предложить и обосновать классификацию геоэкологических рисков.
Разработать методику геоэкологического риск-анализа эксплуатации нефтяных месторождений.
Разработать основы информационного обеспечения и организации баз данных атрибутивной и пространственной геоэкологической информации территорий нефтепромыслов.
Определить региональные особенности геоэкологических рисков нефтяных месторождений Саратовской области.
Апробировать методы геоинформационного картографирования природных и техногенных факторов геоэкологического риска эксплуатации нефтепромыслов ОАО «Саратовнефтегаз».
Разработать структуру, содержание и информационное наполнение блока «Управление рисками» в рамках проекта «ГИС-Нефтепромы-сел».
Фактический материал
Материалом для исследования послужили топографические и тематические карты разных масштабов на территории месторождений Саратовской области, данные дистанционного зондирования Земли (аэро- и космические снимки различного разрешения) и глобального позиционирования, фондовые материалы научно-исследовательской лаборатории урбоэкологии и регионального анализа, учебно-научной лаборатории геоинформатики и тематического картографирования Саратовского государственного университета, фон-
5 довые материалы ОАО «Саратовнефтегаз», архивные и литературные источники, данные полевых исследований.
Объектами исследования являются геосистемы нефтепромыслов.
Предметом исследования стали источники и факторы геоэкологического риска эксплуатации нефтепромыслов ОАО «Саратовнефтегаз», изученные методами геоинформационного картографирования.
Теоретическая и методологическая основы исследования
Работа выполнена на основе теоретических и методологических принципов геоэкологического, картографического и геоинформационного риск-анализа, разрабатываемых в исследованиях В.А. Акимова, A.M. Берлянта, П.А. Ваганова, Н.С. Касимова, В.З. Макарова, В.И. Осипова, А.Л. Рагозина, В.В. Разумова, Н.П. Солнцевой, B.C. Тикунова, А.Н. Чумаченко, О.И. Яниц-кого и др.
Научная новизна работы:
Предложена и обоснована классификация геоэкологических рисков.
Разработана методика геоэкологического риск-анализа территорий нефтяных месторождений на этапе подготовки месторождения к работе, этапе добычи нефти и этапе рекультивации месторождения.
Выявлены и введены в систему оценки региональные факторы геоэкологического риска, способные оказать воздействие на функционирование нефтедобывающей отрасти Саратовской области.
С помощью предложенной методики выполнено геоинформационное картографирование природных и техногенных факторов геоэкологического риска эксплуатации нефтяных месторождений Саратовской области.
5. Разработаны структура и содержание блока «Управление риска-
ми», представляющего собой универсальный модуль «ГИС-Нефтепромысел».
Основные положения, выносимые на защиту:
Геоэкологический риск - сочетание вероятности и последствий проявления опасности, вытекающее из комплексного негативного воздействия компонентов среды. Его целесообразно систематизировать, опираясь, на базовую классификацию рисков, выделяя природно-геоэкологические, техногенно-геоэкологи-ческие, социально-геоэкологические и экономико-геоэкологические риски.
Схему анализа геоэкологических рисков можно разложить на составные части, включающие в себя: идентификацию риска (что плохого может произойти?); выявление источников возможного риска (что приведет к возникновению риска?); определение факторов риска (что усилит или ослабит риск?); определение реципиентов риска (кто или что примет на себя воздействие риска?); выбор методов оценки риска, оценку вероятности аварий, создание прогнозов и сценариев изменения геоэкологической ситуации, разработку рекомендаций по снижению риска (как часто может случаться риск? какие могут быть у него последствия?).
Учет региональных природных особенностей территории, проводимый в комплексе с локальными особенностями каждого конкретного нефтепромысла - основа корректного геоэкологического риск-анализа. Для нефтяных месторождений Саратовской области основными региональными факторами геоэкологического риска являются: расположение месторождений в пределах водоохранных зон, высокая степень расчленения рельефа правобережных районов области, низкие гипсометриче-
7
ские уровни расположения большинства месторождений Лево
бережья, аридность климата, слабая устойчивость ландшафтов,
занятых месторождениями.
4. Основой управления геоэкологическими рисками выступает
знание природы их возникновения и развития, а также современные технологии обработки информации. Внедрение модуля «Управление рисками» в ГИС «Нефтепромысел» позволяет провести всесторонний геоинформационный анализ и оценку факторов геоэкологического риска эксплуатации нефтяных месторождений, представить новые картографические сценарии развития ситуации на нефтепромыслах, выработать рекомендации для нефтедобывающих компаний по снижению воздействия риска или его полного предотвращения. Теоретическое и практическое значение работы
Основные положения работы могут служить научным обоснованием природоохранных мероприятий на территории нефтяных месторождений не только Саратовской области, но и других нефтедобывающих регионов со сходными природными особенностями развития геоэкологической ситуации. Представленная в диссертации структура «ГИС-Нефтепромысел» с блоком анализа и оценки геоэкологического риска, успешно реализована и используется в подразделениях ОАО «Саратовнефтегаз». Данная структура может применяться в качестве основы для создания других подобных ГИС.
Материал диссертационного исследования использовался автором при разработке рабочих программ и лекционных курсов по дисциплинам «Геоинформационные системы в геологии», «Геоинформационное обеспечение экологических рисков», «Компьютерные технологии в экологии и природопользовании», внедренных в учебный процесс Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского и Саратовского государственного технического университета. Апробация работы
Научные результаты и положения исследования были представлены на конференциях: Международная конференция «InterCarto-InterGIS-14» (Саратов-Урумчи, 2008); Научно-практическая конференция «Картография - туризму» (Санкт-Петербург, 2008); Всероссийская молодежная выставка-конкурс прикладных исследований, изобретений и инноваций (Саратов, 2009); Всероссийская научно-практическая конференция «Геоинформационное картографирование в регионах России» (Воронеж, 2009); Научно-практическая конференция «Presenting Academic Achievements to the World» (Саратов, 2010); Международная конференция «InterCarto-InterGIS-16» (Ростов-на-Дону - Зальцбург, 2010); Всероссийская молодежная научная школа «Современные проблемы географии и гидрологии суши» (Москва, 2010); Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Экология: синтез естественнонаучного, технического и гуманитарного знания» (Саратов, 2010).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 150 наименований, в том числе и 14 на английском языке. Общий объем работы составляет 169 страниц. Работа проиллюстрирована 6 таблицами, 41 рисунком, в том числе и 20 картами.
Основные направления и особенности использования риск-анализа в геоэкологии
Анализ риска, или риск-анализ, — это систематическое использование имеющейся информации для выявления опасностей и оценки риска для отдельных лиц или групп населения, имущества1 или окружающей среды [16].
Методологическое обеспечение риск-анализа — совокупность методов, методик и программных средств, позволяющих всесторонне выявить опасности и оценить риск чрезвычайной" ситуации, источником- которой может являтьсяшромышленный объект [16].
В отличие от США, где концепции риск-анализа.уже давно введены в природоохранное законодательство [15], в России вкладом в» реализацию; Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» и определенным шагом на пути решения-проблемы оценки риска следует считать разработку Госгортехнадзором Россииі «Методических указаний по проведению анализа1 риска опасных производственных объектов (РД 03-418-01)» [95]; Впервые в отечественную нормативную систему был введен документ, содержащий терминологию и методологию риск-анализа.
Анализ риска базируется на собранной информации и определяет меры контроля безопасности технологической системы, поэтому основная задача анализа риска заключается в том, чтобы обеспечить рациональное основание для принятия решений в отношении риска [140].
Знание природы возникновения и развития геоэкологических рисков является, основойих управления. Исходя из РД 08-120-96 [97], риск-анализ должен отвечать на 3 основных вопроса:, 1. Чтоплохого может произойти (идентификция опасностей)? 2. Как часто этоможет случаться (анализ частоты)? ! 3. Какие могут быть последствия (анализ последствий)? Однако накопленный нами опыт позволил расширить данный перечень до 6 вопросов (табл. 1). Идентификация риска и выявление его источников - первоочередная задача риск-анализа. Определив риск и его источников можно переходить к анализу факторов риска. В целом факторы геоэкологического риска можно подразделить на 3 большие группы: природные, социальные и техногенные. Обычно данные группы факторов работают в комплексе, где трудно оценить значимость каждого из них. Тем не менее природные факторы как неотъемлемая часть любого процесса представляют собой комплексное воздействие всех компонентов природной среды, а именно почвенной, биотической, атмосферной, литоморфологической и гидрологической. Социальные факторы отражают сферу жизни человека. К ним могут относиться любые социальные процессы, способные таить в себе потенциальный риск для объекта, например безработица, кризисные процессы, алкоголизм работников предприятий или объектов, диверсионные настроения и работы, социальный статус работников и персонала, уровень образования и профессиональных навыков и пр. Техногенные факторы могут быть следующими: соседствующее положение объекта с объектами промышленности, которые могут представлять риск в случае аварийной ситуации; аварийные -процессы на предприятии или объекте, технологические сбои, способные привести к аварии или аварийной ситуации, отказ оборудования и пр. В данном исследовании наибольшее внимание уделялось природным и техногенным факторам риска. Социальные факторы не рассматривались. При выборе методов оценки риска важно различать количественные и качественные, которые могут быть подразделены, в свою очередь, на [40]: - инженерные методы с использованием статистики, когда произ водится расчет частот, проводится вероятностный анализ безопасности и построение дерева опасности; — модельные методы — основаны на построении моделей воздей ствия опасных и вредных факторов на отдельного человека, профессио нальные и социальные группы населения, а так же на среду как промежуточного реципиента; — экспертные методы — включают определение вероятностей различных событий на основе опроса опытных специалистов-экспертов; — социологические методы, которые основаны на опросе населения; — методы использования аналогов; - картографические методы. Для отражения различных аспектов риска эти методы применяются в комплексе. Количественный анализ как один из возможных методов анализа геоэкологического риска позволяет определить характеристики риска, например, количественные вероятности аварий и несчастных случаев, величину риска и последствий. Методы расчета вероятностей, коэффициента пораженности и статистический анализ- являются его составными частями [105]. Количественные оценки необходимы в следующих случаях: 1. При анализе различных по своей природе рисков, в том числе и геоэкологического. Параметры природной среды являются неотъемлемой частью моделей, имитирующих как чисто природные, так и техногенно обусловленные аварии, катастрофы и прочие неблагоприятные факторы риска. 2. При ранжировании проблем, связанных со здоровьем людей и состоянием среды обитания, и принятии соответствующих мер. Такое ранжирование способствует выделению приоритетов при распределении средств, предназначенных для экологических мероприятий. Количественные оценки важны при сопоставлении и сравнении различных рисков. Недостатками количественных методов анализа рисков является тот факт, что зачастую исследователи не обладают достаточным объемом информации, необходимой для количественных расчетов по существующим -методикам. В связи с этим могут возникнуть неточности на разных этапах работы и как следствие ошибочные итоговые результаты. Использование количественных показателей (в частности, вероятности возникновения аварии) в качестве критериев безопасности для сложных производств, как правило, не оправданно [97]. Качественные методы анализа риска позволяют определить источники риска, потенциальных аварий и несчастных случаев, последовательность развития событий, пути предотвращения аварий (несчастных случаев) и смягчения последствий. Выбор качественного метода анализа риска зависит от цели анализа, назначения объекта и его сложности [16]. Качественные методы включают: - предварительный-анализ риска; - анализ последствий воздействия факторов геоэкологического риска (возникновение/предотвращение, усиление/ослабление и последствия); - причинно-следственный анализ; - анализ опасностей с помощью «древа причин»; - анализ опасностей с помощью «древа последствий». В целом качественные методы анализа геоэкологического риска эффективны при использовании в комплексе с количественными и другими методами, поскольку носят в основном субъективный характер и требуют высокой квалификации от людей, которые их применяют. Отдельной группой методов анализа геоэкологических рисков стоят картографические. Картографические методы анализа геоэкологических рисков позволяют создавать математико-картографические модели, отражающих динамику или взаимосвязи процессов и явлений, находить оптимальные решения по предотвращению рисков, осуществлять визуализацию данных, полученных количественными методами риск анализа, экспертными оценками либо качественными «древами, отказов». Более того, использование картографического обеспечения в риск-анализе позволяет не только составлять инвентаризационные и оценочные карты I рисков, моделировать происходящие процессы, но и разрабатывать прогнозы развития ситуации, давать рекомендации на основе этих прогнозов, разрабатывать нормативные документы, оптимизирующие производственную деятельность [81-83, 134].
Особенности анализа и оценки геоэкологического риска на этапе «рекультивации» нефтепромысла
Анализируя общую схему этапов функционирования нефтепромысла, стоит также не забывать о наличии последнего, 3 этапа, послеэксплуатационного. Чаще всего данный этап не берется во внимание, в связи с тем, что, по сути, представляет собой этап завершающих работ, после которого функционирование нефтепромысла заканчивается. Причина этого заключается в том, что для нефтяных компаний важно проводить оценку геоэкологического риска только на тех технологических этапах функционирования нефтепромысла, при которых компания ожидает либо уже получает прибыль, и расходы на проведение риск-анализа покрываются.
Однако с точки зрения рационального природопользования и природоохранной политики послеэксплуатационный этап имеет исключительную важность, поскольку представляет собой комплекс мер, направленных на изменение хозяйственного использования земель и их последующее восстановление, а также реализацию принципов геоэкологического мониторинга.
В целом схему послеэксплуатационного этапа можно представить в виде последовательности по крайней мере 3 этапов: 1) консервация скважин; 2) демонтаж объектов инфраструктуры; 3) проведение рекультивационных мероприятий, направленных на восстановление почв, растительности, животного разнообразия и гидрологических объектов (рис. 9).
Среди основных источников риска для данного этапа выступают захламление нефтепромысла и прилегающей к нему территории демонтированным оборудованием, промышленным и бытовым мусором, йварии и пожары, имеющие место вследствие нарушения технологического регламента консервации скважин или перевода их из эксплуатационных в наблюдательные, активизация некоторых опасных экзогенных процессов вследствие изменения гидрологического режима подземных и поверхностных вод, а также в результате воздействия на грунты и почвы строительной техники. Отдельно стоит выделить группу источников риска, относящихся к рекультивационным работам. В данном случае риск может быть связан с неверно выбранной методикой восстановления нарушенных компонентов природной среды, с некачественным выполнением работ, уровнем подготовленности и квалификации обеспечивающего работы персонала, техникой, выполняющей рекультивацию.
В целом же послеэксплуатационный период функционирования нефтепромысла представляет собой исключительно важный этап с точки зрения разработки методик демонтажных и рекультивационных работ как одних из основных возможных источников геоэкологического риска и для природной среды, и для человека. На любом этапе функционирования нефтепромысла присутствуют разного рода источники, факторы и реципиенты геоэкологического риска. В зависимости от этапа функционирования данные показатели могут изменяться, усиливаясь или уменьшаясь на каждом из этапов. Отдельно стоит отметить, что часто природа источников риска на всех 3 этапах схожа (опасные экзогенные процессы, загрязнение, воздействие строительной техники). Реципиенты риска для всех этапов остаются неизменными — человек, биотические и абиотические компоненты природной среды, элементы обустройства нефтепромысла. Данная особенность связана с тем, что так или иначе на каждом этапе функционирования нефтепромысла комплексное воздействие источников риска на природную среду находит свой отклик в воздействии на человека, а объекты инфраструктуры подвержены риску в результате аварийных ситуаций, также присутствующих на каждом этапе функционирования нефтепромысла. Но их сочетание в каждом конкретном случае разнообразно и требует своего рассмотрения. Подобное влияние может быть представлено в виде своеобразной цепочки «источник риска — фактор риска — реципиент риска» и зачастую представляет собой «дерево риска». К примеру, горящий факел скважины оказывает воздействие на атмосферный воздух, почву, поверхностные воды. Загрязненный воздух в свою очередь способен стать причиной заболеваний дыхательных путей у населения или оказать воздействие на природную среду и т.п. (рис.11).
Использование методов анализа геоэкологического риска эксплуатации нефтепромыслов, позволяет во многом избежать возможных серьезных последствий активизации риска на реципиентов, выработать рекомендации и составить прогнозы развития ситуации. Однако точность и актуальность использования подобных методов снижаются без учета региональных особенностей территории.
Природные факторы риска эксплуатации месторождений прибрежной части водохранилища
К волжским террасам и пойме относится основное число месторождений, располагающихся в 2 различных типах ландшафтов: северная часть - в типично степном низменном слаборасчлененном ландшафтном районе волжскх пойменных террас на глинистых, суглинистых темно-каштановых почвах под типчаково-ковыльными степями и сельхозугодьями на них [57, 90]; южная часть - в сухостепном низменном слаборасчлененном ландшафтном районе Низкого Сыртового Заволжья с суглинистыми каштановыми почвами под типчаково-ковыльными ассоциациями, а также на солонцеватых светло-каштановых почвах и солонцах под полынно-злаковыми ассоциациями.
Основное влияние на устойчивость данной территории к нефтяному загрязнению будут оказывать следующие факторы: во-первых, прибрежное положение территории по отношению к Волгоградскому водохранилищу с риском подтопления в период половодья; во-вторых, наличие плоскостного смыва ввиду слабой расчлененности рельефа [48]; в-третьих, засоленные почвы, которые являются существенным фактором риска повышения коррозийных свойств грунтов; в-четвертых, смена ландшафтных районов с типичной степи на сухую степь, изменение типов почв с темно-каштановых (относительно плодородных) на светло-каштановые и солонцы [90, 118]. Уменьшение разнообразия растительного покрова выступает существенным фактором геоэкологического риска, поскольку в сухой подзоне всегда будут преобладать процессы концентрации загрязнителей или продуктов их нейтрализации.
При оценке устойчивости природных комплексов к .нефтяному загрязнению особое значение имеют свойства почв. Почвы могут выполнять защитную роль по отношению к природным водам, атмосфере и растительности [79]. Например, гумусовые горизонты являются плоскостной и линейной эрозии, оползнеобразования, что является показателем неустойчивости природной среды к антропогенным воздействиям [48].
Склоновый тип - характерен для склонов Приволжской возвышенности, оврагов и балок, уступов, спускающихся к Волгоградскому водохранилищу, а также склонов долин крупных рек. Он характеризуется повышенной активизацией процессов плоскостного смыва, линейной и боковой эрозии, осыпных и обвальных процессов [48]. В зависимости от крутизны и экспозиции склонов, а также климатических особенностей вышеперечисленные процессы могут проявляться с разной степенью интенсивности. Соответственно данный тип местности тоже можно отнести к неустойчивому. Это большая часть месторождений района промышленной добычи нефти.
Склоновый тип местности наблюдается во всех ландшафтных районах Правобережья за исключением интразональных типов местности долин рек. Поэтому можно вести речь о том, что на степень устойчивости территории со склоновым типом местности к нефтяному загрязнению влияют 2 фактора: крутизна склонов (которая может способствовать активизации экзогенных процессов и соответственно приводить к увеличению возможности проявления геоэкологических рисков) и микроклиматические условия (в особенности степень увлажненности, конкретного участка, солнечная инсоляция и пр.), определяющие условия рассеивания и нейтрализации загрязняющих веществ в почвах, водных объектах и зоне аэрации. Избыточно влажная и влажная подзоны характеризуются преимущественным рассеиванием загрязняющих веществ, в недостаточно влажной подзоне могут иметь место процессы рассеивания так и накопления загрязнений, а в сухой подзоне всегда будут преобладать процессы концентрации загрязнителей или продуктов их нейтрализации [79]. На территории правобережных районов промышленной добычи нефти, засушливость климата возрастает по направлению с севера на юг. Следовательно, на территориях лесостепной зоны условия более благоприятны для рассеивания загрязняющих веществ, чем в типично степной зоне. Однако месторождений с типично степным ландшафтом больше, чем с северостепным и лесостепным. Поэтому можно данный тип местности подразделить исходя из ландшафтных особенностей на склоновый лесостепной - наиболее устойчивый к загрязнению среди склоновых типов местности, склоновый северостепной, обладающий устойчивостью к загрязнению, типично степной — менее устойчивый к загрязнению и склоновый приволжский подуступный — наименее устойчивый к загрязнению за счет больших уклонов и активизации абразионных, эрозионных и оползневых процессов.
Такой тип местности отличается наибольшей устойчивостью ввиду-глубокого залегания грунтовых вод (что исключает попадание в них загрязняющих веществ с земной поверхности), сменой при движении с северо-востока на юго-запад черноземов под богато-разнотравно-типчаково-ковыльными ассоциациями, оподзоленных черноземов под сельхозугодьями, обыкновенных черноземов под сельхозугодьями, маломощных малогумусных черноземов под разнонотравно-типчаково-ковыльными ассоциациями и южных солонцеватых черноземов под типчаково-ковыльными слабокомплексными ассоциациями [90].
Наиболее уязвимым с точки зрения устойчивости ландшафтов к нефтяному загрязнению является пойменный тип местности. Весеннее половодье, близость грунтовых вод, преобладающий механический состав почв и грунтов, уклон территории, активные оползневые и абразионные процессы, характерные в большей степени для правобережных участков, создают на поймах благоприятные условия для проникновения загрязняющих веществ в поверхностные и подземные воды.
Вторым по степени уязвимости типом местности является долинный, характерный для речных долин крупных и средних рек. Здесь интенсивно протекают процессы плоскостной и линейной эрозии, оползнеобразования, что является показателем неустойчивости природной среды к антропогенным воздействиям. Кроме того, для данного типа местности характерно, так же как и для пойменного, весеннее половодье, в период которого происходит интенсивное затопление территории с развитием благоприятных условий, способствующих быстрому проникновению нефти и нефтепродуктов в геологическую среду, инфильтрации в грунтовые воды. Террасовый тип местности, выделяемый для палеотеррасс Волги, относится к 3-му по степени уязвимости типу местности.
Следующим типом местности по уровню уязвимости является склоновый. Он характеризуется повышенной активизацией процессов плоскостного смыва, линейной и боковой эрозии, осыпных и обвальных процессов. В зависимости от крутизны и экспозиции склонов, а также климатических особенностей вышеперечисленные процессы могут проявляться с разной степенью интенсивности. Соответственно данный тип местности тоже можно отнести к неустойчивому.
Методика создания геоинформационной системы «ГИС-Нефтепромысел» для нефтяных месторождений Саратовской области
Глубина залегания грунтовых вод изменяется от 2 до 2,8 м [136]. Такой относительно неглубокий горизонт распространения грунтовых вод наиболее подвержен возможному загрязнению нефтью и нефтепродуктами в результате аварийных ситуаций.
Гидрологический режим обусловлен низкими отметками высот и ежегодным подъемом воды Волгоградского водохранилища в период половодья. Нормальный подпорный горизонт водохранилища расположен на отметке 15 м. Подъем уровня вод и подпорный горизонт водохранилища, способны спровоцировать рисковые ситуации с затоплением части скважин и элементов инфраструктуры обустройства.
В тектоническом отношении нефтепромысел расположен во внешней части бортовой зоны Прикаспийской впадины. Белокаменная структура находится в зоне развития верхнефранско-нижнефаменских барьерных рифов. Генетический тип отложений — лиманно-морские, позднеплейстоценовые, слагающие хвалынскую террасу р. Волги. Отложения в основном представлены суглинками, «шоколадными» глинами и реже песком глубиной до 60 м [136]. Следуя предложенной схеме оценки риска, в качестве источников риска для Белокаменного нефтепромысла можно выделить: катастрофический подъем уровня Волгоградского вдхр., опасные экзогенные процессы, утечку и разлив нефти, факельные установки скважин, ошибки персонала, а также технические и технологические сбои. В зависимости от сочетания вышеперечисленных факторов геоэкологическая ситуация на различных участках нефтепромысла Белокаменного месторождения оценивается- с разной величиной геоэкологического риска [62]. Наиболее! существенным фактором риска как для данного месторождения , так и для всех месторождений области, приуроченных к прибрежной территории Саратовского и Волгоградского водохранилищ, служит расположение основной части нефтепромысла в водоохранной зоне Волгоградского водохранилища — водного объекта регионального уровня, загрязнение которого в случае серьезной аварии на нефтепромысле может повлиять на санитарное благополучие большого числа людей и водные экосистемы Нижней Волги [19]. Более того, часть площадок эксплуатационных скважин находится в пределах прибрежной полосы водохранилища.
В результате чрезвычайной ситуации с аварийным разливом нефти или катастрофическим подъемом уровня водохранилища возможно попадание нефти в поверхностные воды. В таком случае, необходимо иметь в виду, что в нефти содержатся щелочи, нафтены, ароматические вещества, смолы и асфальтены [31]. Поведение этих веществ в водной среде различно. Эволюция поведения нефтяного загрязнения зависит от скорости течения воды, скорости и направления ветра, температуры воды и воздуха, солнечной радиации и т.п. Нефть может расплываться, испаряться, налипать на береговую растительность, воздействовать на водную фауну.
На реках с быстрым течением протяженность зоны загрязнения может достигать 70—150 км, на водохранилищах и реках с малым течением скорость движения нефтяного пятна составляет 3—4% от скорости ветра.
Для оценки и моделирования конфигурации и скорости распространения разлива необходимо учитывать следующие факторы: скорость течения реки, температуру воды, воздуха, объем вылившейся нефти, ее физические характеристики, скорость и направление ветра [66]. Моделирование возможной аварийной ситуации с объемом вылившейся нефти в 100 м , средней скоростью ветра выше по течению (в районе р.п. Ровное) 9 м/с, преобладающим направлением ветра - северо-восточных румбов, температурой воды в Волгоградском водохранилище +5С, представляется в следующем виде [18]: 1) следуя [30], скорость движения нефтяного пятна по зеркалу водохранилища составляет 3—4% от скорости ветра, и составляет 0,36 м/с; 2) если предположить, что согласно транспортной доступности и ближайшей дислокации сил МЧС в р.п. Ровное силы по ликвидации аварии смогут добраться до нужного места за 15—20 мин, то за данный промежуток времени нефтяное пятно с рассчитанной скоростью течения распространится по акватории на расстояние около 432 м.
Наиболее уязвима ввиду близкого (менее 200 м) расположения к воде скважин и выкидных линий нефтепроводов северная часть Волгоградского водохранилища в пределах нефтепромысла.
Существенным фактором, способным вызвать загрязнение поверхностных и подземных вод, является затопление эксплуатационных скважин и внутрипромысловых трубопроводов паводковыми водами при подъеме воды от 16 до 16,75 м. В случае рассматриваемой северной части Белокаменного месторождения площадь затопления может занять всю территорию месторождения и его инфраструктуры (средние высоты на рассматриваемый участок месторождения 15—17,5 м).
Участки затопления паводковыми водами площадок скважин и линий трубопроводов расположены в центральной и северо-восточной частях нефтепромысла. Они приурочены к ложбинам стока, межгривным понижениям и слабонаклонной к р. Волге поверхности террасы.
Площадки скважин и трубопроводы, расположенные на указанных абсолютных отметках, ежегодно в период «высокой» воды на водохранилище затапливаются, что способно вызвать загрязнение поверхностных вод ввиду стекания нефти с водой. Затопление территории нефтепромысла способно повлиять на ускорение коррозии труб, размыв трассы прохождения трубопроводов и создать опасность загрязнения территории за пределами площадок скважин (рис.і21).
Похожие диссертации на Геоинформационное обеспечение геоэкологического риск-анализа эксплуатации нефтепромыслов : на примере Саратовской области
