Введение к работе
Актуальность темы. Освоение разведанных нефтегазовых запасов полуострова Ямал, в первую очередь, Бованенковского нефтегазокон-денсатного месторождения затронет территорию не только самого месторождения, но и обширные территории вдоль транспортного коридора от «скважины» до потребителя. Безотказность и эффективность проектируемого производственного блока непосредственно связана с оптимальным размещением промышленных объектов в суровых условиях Заполярья, зоне распространения сплошной многолетней мерзлоты.
Геоэкологическая оценка территории будущего промышленного освоения, с одной стороны, обязательна для обеспечения безотказности функционирования геотехнической (газотранспортной) системы, т.к. является основой для расчета природных и техногенных рисков. С другой стороны, учет этой оценки позволяет снизить неизбежный ущерб для окружающей среды, как среды жизни, так и источника природно-ресурсного потенциала.
Теоретической основой исследований служит геосистемный подход, базирующийся на представлении об упорядоченном иерархическом устройстве окружающей среды. В.Б. Сочавой геосистема определяется, как особый класс управляемых систем; земного пространства всех размерностей, где отдельные компоненты находятся в системной связи друг с другом и как целостность взаимодействуют с космическим пространством и человеческим обществом. Ю.А. Косыгин, Е.А. Куражковская, Е.С. Мельников, М.И. Горальчук и другие акцентируют внимание на геологической среде, рассматривая геосистему как упорядоченную совокупность элементов геологической среды, образовавшихся в результате взаимодействия литосферы, гидросферы, атмосферы, биосферы. В такой постановке геосистемный подход позволяет сделать геосистемы со всем комплексом присущих им свойств основным объектом изучения и картирования в криолитозоне (Е.С. Мельников, СЕ. Гречищев).
Объектом геоэкологической оценки является состояние геосистем, или отдельных их параметров. В работе, под состоянием какой-либо геосистемы мы понимаем ее структуру, комплекс свойственных ей криогенных процессов, а также почвенно-растительный покров, как естественную базу для восстановления после нарушения. Соответственно, предметом оценки являются ландшафтная структура территории, инженер но-геокриологические условия, разнообразие криогенных процессов и почвенно-растительный покров геосистем.
Разработанная методика геоэкологической оценки геосистем Ямала детально отработана на ключевом участке в юго-восточной части Бованенковского НГКМ (стационар «Васькины Дачи») и состоит в последовательной оценке на геосистемной основе сложности ландшафтной структуры, инженерно-геокриологических условий, неоднородности пространственного распределения криогенных процессов и
почвенно-растительного покрова геосистем. Методика позволила экстраполировать подходы и произвести геоэкологическую оценку территорий вдоль полосы проектируемой трассы «Бованенково - Байдарац-кая Губа». Единой графической основой при выполнении работы послужила ландшафтная карта западного Ямала, а также базе геокриологических данных на район Бованенково, создание которой было начато во ВСЕГИНГЕО.
Цель работы: Геоэкологическая оценка западного Ямала для выявления закономерностей распространения криогенных процессов и определения возможности восстановления растительного покрова при освоении нефтегазовых месторождений на примере Бованенковского НГКМ.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
-
Выявить геологические, физико-географические и геокриологические факторы формирования ландшафтной структуры района исследований.
-
Оценить структуру геосистем района исследований.
-
Оценить неоднородность пространственного распределения деструктивных криогенных процессов на геосистемной основе.
-
Разработать методику расчетов запасов фитомассы и оценить почвенно-растительный покров геосистем района исследований.
-
Оценить сложность биологической рекультивации геосистем, исходя из естественных геоэкологических предпосылок.
Личное участие автора. Фактический материал и методы исследований. Основу работы составляют материалы, полученные в полевых экспедициях на центральном и западном Ямале в 1998-2000 и 2005 гг. (полигон «Васькины Дачи», стационар Маре-Сале). Автором была поставлена задача, с помощью стандартных методов ландшафтного профилирования, отбора образцов грунтов» почв и растительности, анализа топографических карт и аэрофотоснимков построить ландшафтную карту ключевого участка «Васькины Дачи», на основе унифицированной легенды (Е.С. Мельников» Н.Г. Москаленко, Н.Г. Украинцева и др.). Автор выполнил перевод картографической информации и материалов, предоставленных Н.Г. Украинцевой и Е.М. Шуваловой, в ГИС-базу на трассу проектируемого газопровода Бованенково - Байдарацкая Губа, произвел индексацию урочищ, обеспечившую совместимость с ГИС «Бованенково», разработанную коллективом авторов ИКЗ СО РАН.
Научная новизна диссертационной работы и защищаемые положения
1, Усовершенствована методика оценки структуры геосистем путем расчета накопленного коэффициента контрастности границ соседствующих урочищ и построения кривых контрастности. На основе новой методики впервые выполнено районирование территории по степени сложности морфологической структуры с выделением однородных участ-
ков, характеризующихся определенными геолого-геоморфологическими характеристиками, набором криогенных процессов и соответствующих местностям или группам урочищ.
-
Разработаны принципы определения естественной неоднородности геосистем, проявляющейся за счет действия комплекса криогенных процессов и построена карта естественной неоднородности геосистем. Криогенные процессы ранжированы по степени воздействия на геологическую среду и почвенно-растительный покров.
-
Впервые использован метод расчета запасов и структуры фи-томассы геосистем для определения степени зональности растительного покрова и естественного потенциала его восстановления после возможного техногенного нарушения.
-
Впервые разработаны принципы определения сложности биологической рекультивации геосистем, базирующиеся на анализе структуры и естественной неоднородности геосистем, а также на закономерностях распределения фитомассы, контролирующей стабильность геокриологических условий.
Практическое значение работы. Полученные результаты использованы для геоинформационного обеспечения оценки воздействия на окружающую среду, экологического обоснования инвестиций в строительство и т.п. Они вошли в научно-исследовательскую работу ВНИИСТа по проекту «Обоснование инвестиций в обустройство Еованенковского месторождения на п-ве Ямал», в раздел «Оценка воздействия на окружающую среду».
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на ежегодных международных конференциях, проводимых Научным Советом по криологии Земли РАН в Пущино в 2002 и 2003 гг., в г. Тюмени в 2004 и 2006; на третьей конференции геокриологов России в МГУ в 2005 г.; на конференции, посвященной проблемам инженерно-геологического обеспечения строительства объектов нефтегазового комплекса в криолито-зоне (организована ФГУП ПНИИИС, Москва). Результаты исследований изложены в 10 публикациях.
Диссертация состоит из семи глав, введения, заключения и содержит 156 страницы текста, включает 26 таблиц, 26 рисунков, одно приложение и список литературы из 135 наименований.
Работа выполнялась под руководством профессора, д. г-м. н, Е.С. Мельникова (ИКЗ СО РАН), которому автор выражает свою глубокую благодарность. Автор очень признателен к. г. н. Н.Г. Украинцевой (ВНИИСТ) за научные консультации, постоянную поддержку при работе над диссертацией, организацию полевых работ и предоставленные материалы. Автор благодарен д. г-м, н. Д.С. Дроздову (ИКЗ СО РАН) за советы при написании работы и ценные замечания по сути. Автор искренне благодарит заведующую экологическим отделом ВНИИСТ Е.М. Шувалову за предоставленные материалы и практические советы
по работе. Общую благодарность автор выражает всем сотрудникам Института криосферы Земли СО РАН за поддержку при выполнении работы, а также всем участникам экспедиций за помощь в проведении полевых исследований.
