Введение к работе
Актуальность темы. Одной из важных и нерешенных проблем, возникающих при хозяйственном освоении криолитозоны, является предотвращение развития опасных проявлений водноэрозионных процессов, обусловленных техногенными воздействиями на почвенно-растительный покров.
В процессе техногенного изменения структуры ландшафтов происходит перераспределение стока талых и дождевых вод. Стекая по склонам, они производят эрозионный размыв почвогрунта.
При этом, начальной стадией эрозионной деятельности является плоскостная и ручейковая эрозия, которая в дальнейшем трансформируется в овражную, представляющую серьезную угрозу инженерным сооружениям, находящимся вблизи очагов ее проявления. Для успешного предотвращения этих проявлений необходима разработка методической основы, позволяющей не только оценить, но и предотвратить опасные последствия эрозионной деятельности.
Однако, до настоящего времени, методики по расчету интенсивности плоскостной и ручейковой эрозии, учитывающей специфику природно-климатических условий Крайнего Севера не существовало.
Цель работы. Основная цель диссертационной работы заключается в установлении закономерностей проявления плоскостного и ручейкового смыва в условиях Крайнего Севера и разработке методической основы, позволяющей определить его интенсивность и обосновать применение соответствующих противоэрозионных мероприятий.
В данной работе решались следующие задачи:
– выявление эрозионно-опасных склонов, на которых располагаются инженерные объекты и сооружения газодобывающего комплекса Бованенковского НГКМ;
– разработка методики расчета интенсивности ручейкового и плоскостного смыва и на ее основе составление расчетной компьютерной программы;
– проведение расчетов интенсивности плоскостного и ручейкового смыва и оценка ее опасности для выявленных инженерных объектов и сопоставление расчетных данных с экспериментальными, полученными с опытных полигонов на п-ове Ямал;
– оценка эффективности применения в условиях криолитозоны существующих противоэрозионных мероприятий.
Объект исследований. Водно-эрозионные процессы протекающие в условиях криолитозоны.
Методика исследований. Для решения поставленных задач выполнен комплекс исследований, включающий оценку развития плоскостного и ручейкового смыва в условиях п-ова Ямал на основе материалов дешифрирования космоснимков, анализа топографических карт крупного масштаба с использованием геоинформационной системы ArcGIS 9.3, данных экспедиционных и стационарных исследований. В качестве объекта исследования выбрано Бованенковское нефтегазоконденсатное месторождение на п-ове Ямал, обладающее чертами большинства аналогичных объектов в криолитозоне.
Научная новизна. Научная новизна заключается в том, что впервые для условий Крайнего Севера разработана методическая основа оценки и предупреждения развития плоскостного и ручейкового смыва при хозяйственном освоении территорий включающая в себя:
– оценку состояния почвенно-растительного покрова и степени техногенного воздействия на него;
– количественные методы расчета плоскостного и ручейкового смыва с учетом специфики многолетнемерзлых грунтов;
–методику оценки опасности проявления эрозионных процессов и их предупреждения (в зависимости от их интенсивности).
Таким образом, в диссертационной работе решена важная научная проблема –теоретическое и методическое обоснование оценки, прогноза и предупреждения плоскостной и ручейковой эрозии при хозяйственном освоении криолитозоны.
Основные защищаемые научные положения:
– классификация видов нарушений почвенно-растительного покрова, возникающих при освоении газовых месторождений Крайнего Севера, а также сопутствующих им процессов;
– закономерности развития эрозии почв в районах Крайнего Севера;
– практические рекомендации по расчету интенсивности плоскостной и ручейковой эрозии с учетом специфики многолетнемерзлых грунтов и техногенных воздействий;
– методика оценки опасности эрозии в условиях криолитозоны.
Практическое значение и реализация результатов исследований:
Выполненные автором научные исследования и научно-технические разработки рекомендованы к использованию научными и проектными организациями группы Газпром и могут быть использованы в дальнейшем при решении различных прикладных задач, связанных с освоением территорий криолитозоны. Материалы исследований, выполненных автором, использовались для разработки стандарта СТО «Газпром» «Количественные методы оценки устойчивости, опасности разрушения и обоснования мер инженерной защиты почвенно-растительного покрова и инженерных объектов на склонах в условиях активизации негативных склоновых процессов в районах освоения газовых месторождений Крайнего Севера». Все методические и технические разработки автора вошли в состав научно-технических отчетов ООО «Газпром ВНИИГАЗ» в период с 2007 по 2010г.
Апробация и реализация результатов работы.
Основные результаты работы докладывались на общероссийских и международных конференциях, в том числе:
2-ая молодежная конференция «Проблемы освоения Западной Сибири» (Тюмень, 2007), Научно-практический семинар молодых ученых и специалистов ООО «ВНИИГАЗ» - «Развитие новых технологий в газовой промышленности» (Москва 2008), 19 Международная морская и полярная конференция ISOPE - 2009 (Япония, Осака, 2009);
Результаты диссертационной работы использовались при разработке СТО «Газпром» 2-1.19-199-2008 «Количественные методы оценки устойчивости, опасности разрушения и обоснования мер инженерной защиты почвенно-растительного покрова и инженерных объектов на склонах в условиях активизации негативных склоновых процессов в районах освоения газовых месторождений Крайнего Севера».
Публикации. По теме диссертационной работы имеется 10 публикаций, в том числе: 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК, 2 научно-технических обзора, издана 1 монография, один стандарт ОАО «Газпром».
Личный вклад автора. Автором проведены экспериментальные работы по определению эрозионного размыва почв на экспериментальных полигонах Бованенковского НГКМ. Разработаны номограммы по определению исходных характеристик, необходимых для расчетов. Определены закономерности развития плоскостного и ручейкового смыва с учетом специфики многолетнемерзлых пород. Разработана методическая основа оценки и предупреждения интенсивности плоскостного и ручейкового смыва. На основе разработанной методики составлена компьютерная расчетная программа. Проведен расчет для объектов Бованенковского НГКМ и оценена эрозионная опасность. Предложен комплекс мероприятий по предупреждению эрозии.
Благодарности. Автор выражает особую благодарность своему научному руководителю, начальнику лаборатории ООО «Газпром ВНИИГАЗ» д.г.н. А.В. Баранову за научное руководство и поддержку в процессе написания диссертации, а также д.г.н. профессору МГУ В.Я. Григорьеву за внимание и поддержку в работе над диссертацией, д.т.н. Э.Б. Бухгалтеру, к.т.н. О.Б. Наполову, к.г.н. Б.О. Будникову за поддержку в работе над диссертацией.
Структура и объём работы. Работа состоит из введения, 4 глав, выводов и заключения, списка литературы из 146 наименований и 2 приложений. Содержит 181 страниц машинописного текста, 45 рисунков, 23 таблиц.
