Введение к работе
Y6 /
Актуальность работы. Нефтегазоносное Оренбуржье относится к территориям с напряженными гидрогеоэкологическими условиями из-за значительной техногенной нагрузки на гидросферу, геологическую и окружающую среду. Крупнейшими источниками загрязнения в регионе являются нефтегазодобывающие и перерабатывающие предприятия. На предприятиях накоплены сотни миллионов тонн жидких и твёрдых отходов. Только Оренбург, Бузулук, Тоцк, Новосергиевка, Переволоцк и др. сбрасывают в водоёмы порядка 500 тыс. м3/сут недостаточно очищенных сточных вод. Практически все районы региона не имеют очистных сооружений. Реки и подрусловые, аллювиальные воды служат главными источниками водоснабжения. Они находятся под воздействием предельной техногенной нагрузки накопителей сточных вод нефтегазопромыслов. Мероприятия по защите окружающей среды на предприятиях не дали ожидаемых результатов.
В.И. Вернадский (1960-1988), А.Е. Ферсман (1934, 1937), Е.М. Сергеев (1979-1985), В.И. Осипов (1993, 1996), В.А. Мироненко, В.Г. Румынии (1998), В.А. Кирюхин, А.И. Короткое, С.Л. Шварцев (1993), Н.И. Плотников, А.А. Карцев (1991), Е.В. Пиннекер (1999), К.Е. Питьева (1978-1999), А.Я. Гаев, B.C. Самарина, В.Д. Бабушкин и др. (1989-2005), В.Л. Бочаров (2000), В.Н. Синяков (1998-2003), Ю.С. Ваньшин (2001-2005), В.Т. Трофимов с коллегами (1997) и др. осветили основные черты и показали важность и актуальность исследований техногенных преобразований окружающей среды и природных вод.
Цель работы: Разработка теоретических основ технической защиты гидросферы и научно-техническое обоснование мероприятий по минимизации техногенной нагрузки на водохозяйственные объекты и окружающую среду в нефтегазодобывающих районах Оренбуржья.
Для достижения данной цели решались следующие задачи:
>ного дренажа;
РОС НАЦИОНАЛ*h . БИБЛИОТЕКА ( С Петербург/
оценка современного состояния гидросферы и окружающей среды в районах разработки нефтяных месторождений;
разработка теоретических основ и технических средств защиты природных вод и окружающей среды на основе использования комплексных барьеров и схем типизации территории по устойчивости, или уязвимости природных вод к загрязнению;
разработка технически безопасных технологий эксплуатации гидросферы с использованием бассейнового, ландшафтно-гидрогеологического и гидродинамического принципов ее зонирования;
создание гидрогеодинамической модели формирования глубоких поглощающих горизонтов, использование которой позволяет минимизировать техногенное воздействие нефтегазового комплекса на гидросферу и окружающую среду;
разработка барьерного способа локализации загрязняющих веществ и установки совмещенного горизонтальні
етервурГл, л
- разработка комплекса водоохранных мероприятий и системы
сквозного гидрогеоэкологического мониторинга на основе применения ГИС-
технологий.
Объект исследований: водохозяйственные объекты и их гидрогеоэкологические особенности, формирующиеся под влиянием природных факторов и нефтегазового комплекса.
Предмет исследований: процессы техногенной трансформации водохозяйственных объектов нефтегазодобывающих районов.
Фактический материал и методы исследований. Применялись методы картографической и аналитической оценки взаимодействия техногенных объектов с гидросферой и водохозяйственными объектами, а также лабораторные, экспериментальные и расчётно-графические методы. Использована также гидрологическая, гидрогеоэкологическая и географическая информация и данные по оценке техногенной нагрузки и уязвимости гидросферы к загрязнению. Выполнены лабораторные эксперименты по исследованию взаимодействия местных материалов в системе вода - порода (песчаники на карбонатном и карбонатно-глинистом цементе, габбродиабазы и граниты). Использованы физико-химические анализы проб поверхностных, подземных и сточных вод (720 проб), почв, элювиально-делювиальных и пролювиально-аллювиальных отложений (около 460 образцов). Кроме того, из литературных и фондовых источников нашей лаборатории собраны и использованы анализы водных вытяжек из почв и грунтов (380). Установлено, что водохозяйственные объекты платформенного Оренбуржья наиболее легко уязвимы к загрязнению и подвержены техногенной трансформации под воздействием отстойников и накопителей нефтегазодобывающих предприятий.
На защиту выносятся следующие основные положения:
-
Теоретические основы, методы и технические средства защиты природных вод и окружающей среды в нефтегазоносных районах с использованием комплексных барьеров и схем типизации территории по устойчивости, или уязвимости природных вод к загрязнению. (Главы 1-3, раздел 5.2.1).
-
Технически безопасные технологии эксплуатации гидросферы с использованием бассейнового, ландшафтно-гидрогеологического и гидродинамического принципов ее зонирования и глубоких поглощающих горизонтов. (Глава 4, раздел 5.2.4).
-
Барьерный способ локализации загрязняющих веществ и установка совмещенного горизонтального и вертикального дренажа при обеспечении комплекса водоохранных мероприятий в системе сквозного гидрогеоэкологического мониторинга. (Глава 5 и раздел 2.5).
Научная новизна:
- Выполнены исследования защищенности, устойчивости, или
уязвимости территории к загрязнению с использованием экспертной оценки
экологической ситуации. Рекомендованы технические средства защиты гидросферы от загрязнения, включающие комплексные барьеры.
Предложены технически безопасные технологии эксплуатации гидросферы с применением поглощающих горизонтов и комплекса мероприятий, базирующихся на созданной в работе объемной модели, учитывающей бассейновую, ландшафтно-геохимическую и гидродинамическую неоднородность строения гидросферы.
Разработана установка совмещенного вертикального и горизонтального дренажа, способная локализовать потоки загрязняющих веществ в нефтегазоносных районах.
Предложен способ локализации загрязняющих веществ в зоне размещения водохозяйственных объектов на основе использования комплексных гидродинамических и геохимических барьеров
Рекомендована система сквозного мониторинга, учитывающая переход от плоской к объемной гидрогеоэкологической модели территории.
Практическая значимость результатов:
Разработаны теоретические основы, методы и технические средства защиты гидросферы нефтегазоносных районов с использованием комплексных барьеров и схем типизации территории по устойчивости, или уязвимости природных вод к загрязнению, обеспечивающие минимизацию техногенной нагрузки на водохозяйственные объекты и окружающую среду.
Установка совмещенного вертикального и горизонтального дренажа загрязненных вод способна локализовать очаги загрязняющих веществ вокруг водохозяйственных объектов и существенно улучшить экологическую ситуацию в гидросфере и в подчиненных ландшафтах региона.
Использование поглощающих горизонтов для складирования трудноочишаемых сточных вод обеспечивает защиту вод зоны активного водообмена от загрязнения.
- Создание системы сквозного мониторинга на основе объемной
модели гидросферы, учитывающей её бассейновую, ландшафтно-
геохимическую и гидродинамическую неоднородность строения,
обеспечивает повышение экологической безопасности нефтегазоносных
территорий.
Апробация результатов исследований. Основные положения диссертационной работы докладывались автором: на 11-ой Международной конференции 19-24 июля 2005 г. «Экология и развитие северо-запада России», С-Пб, МАНЭБ, на Всероссийских научно-практических конференциях в Оренбурге (1999), на региональных научно-практических конференциях в Пермском (1994) и Оренбургском (2005) госуниверситетах, а также в Естественном научном институте Пермского госуниверситета (2005) и на Международной конференции в Институте геологии нефти РАН (2005).
По материалам диссертации опубликовано 11 работ и получен патент № 47914 (ЗАЯВКА X» 2005П6482) на полезную модель [7]. Принята к рассмотрению, с присвоением номера госрегистрации заявка на изобретение
по барьерному способу локализации загрязняющих веществ (ЗАЯВКА № ). Внедрение осуществлено в проектах Оренбургского отделения Инженерной академии на Сакмарской ТЭЦ и Ириклинской ГРЭС, в проектах ООО «Геоэкология» на нефтегазопромыслах Оренбургской области, а также в учебном процессе Архитектурно-строительного факультета Оренбургского госуниверситета при помощи учебного пособия «Водоснабжение и технические мелиорации» [6].
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Объем текста - 148 стр., количество рисунков - 24, таблиц - 15, библиографический список содержит 276 наименований.
За советы и консультации при подготовке диссертации и помощь в работе автор выражает глубокую благодарность научному руководителю профессору А.Я. Гаеву, а также сотрудникам архитектурно-строительного факультета ОГУ, профессорам А.Ф. Калиниченко и Г.Н. Карпову, доцентам А.И. Альбакасову, СВ. Миронову, старшему преподавателю, к.т.н., И.Н. Алферову и др.
Похожие диссертации на Теоретические основы и методы технической защиты гидросферы нефтегазоносных районов : На примере Оренбуржья
