Введение к работе
Актуальность темы. Одна из актуальнейших задач современности - сделать транспортные перевозки грузов безопасными и наносящими минимум вреда окружающей среде. Современный подход мирового сообщества к устойчивому развитию транспорта, включая транспортный флот и береговые инфраструктуры, основан на приоритете безопасности, в том числе экологической.
Опасные явления погоды, к которым можно отнести смерчи, наносят большой вред экономической деятельности и создают угрозу устойчивому развитию экономики страны. На территории России смерчи - это один из многих метеорологических источников природно-техногенных бедствий и катастроф.
Катастрофичность имевших место на Черноморском побережье Кавказа экстремальных гидрометеорологического явлений указывает на увеличение риска их влияния на безопасность объектов водного транспорта. Так, в августе 2002 года три разрушительных смерча обрушили огромное количество воды на Новороссийск и 17 населенных пунктов. Погибло свыше 60 человек, разрушено 447 жилых домов. Примерами аварий с тяжелейшими экологическими последствиями являются: разрушение части технологического трубопровода на нефтяном терминале «Шесхарис» ОАО «Новороссийский морской торговый порт» в 1997 году; взрыв и последующий пожар на нефтяной платформе «Бритиш Петролеум» в Мексиканском заливе в 2010 году.
Анализ статистических данных Международной федерации владельцев танкеров (ITOPF) показывает, что операции погрузки / выгрузки на терминалах являются основной причиной среди всех регистрируемых причин аварий (37,1% от общего количества). При этом, несмотря на все усилия ИМО, количество аварий на нефтеналивных терминалах при выполнении грузовых операций снижается меньшими темпами, чем общее количество аварий.
Таким образом, существует противоречие между фактически высокой частотой возникновения аварий на морских перегрузочных комплексах (нефтеналивных терминалах) и требованиями ИМО и Российского законодательства об обеспечении безопасности объектов водного транспорта и портовых перегрузочных комплексов.
Отмеченное выше вызывает необходимость совершенствования научно-методического аппарата, направленного на повышение безопасности эксплуатации морских портовых комплексов (терминалов) на основе оценки риска с учетом влияния на его величину экстремальных природных явлений.
Объектом исследования являются морские перегрузочные комплексы.
Предметом исследования являются методы количественной оценки риска эксплуатации наиболее экологически опасных морских перегрузочных комплексов (нефтеналивных терминалов), метод и система мониторинга экстремальных природных явлений.
Цель и задачи исследований. Целью исследований является разработка модели и методики повышения безопасности эксплуатации морских перегрузочных комплексов (терминалов) на основе концепции приемлемого риска с учетом влияния и мониторинга экстремальных природных явлений.
Поставленная цель достигается решением следующих задач:
Анализ состояния проблемы количественной оценки риска эксплуатации морских перегрузочных комплексов как сложной системы человек-машина-окружающая среда;
Обоснование принципов вероятностного анализа безопасности эксплуатации морских перегрузочных комплексов (терминалов) на основе концепции приемлемого риска;
Проведение имитационного моделирования и разработка математической модели, описывающей влияние факторов исследуемой системы человек-машина-окружающая среда на вероятность возникновения аварий при эксплуатации морских нефтеналивных терминалов;
Разработка методики для решения задач минимизации риска эксплуатации нефтеналивных терминалов на основе выбора оптимальных решений;
Разработка метода и обоснование выбора средств и методов текущего мониторинга экстремальных природных явлений;
Обоснование привязки к морским перегрузочным комплексам (терминалам) дистанционной лазерной системы мониторинга экстремальных природных явлений.
На защиту выносятся:
Математическая модель и методика оценки вероятности возникновения происшествий и риска при эксплуатации нефтеналивных терминалов на основе учета характеристик состояния окружающей среды;
Методика решения задач минимизации риска эксплуатации нефтеналивных терминалов на основе выбора оптимальных решений с учетом влияния характеристик окружающей среды, а также наличия достаточного или ограниченного количества финансовых ресурсов;
Аппаратно-модульная система дистанционного лазерного мониторинга экстремальных природных явлений, возникновение которых возможно в районе расположения морских нефтеналивных терминалов.
Новизна первого научного результата заключается в разработке математической модели оценки вероятности возникновения происшествий и методики расчета величины риска эксплуатации морских нефтеналивных терминалов, которая позволяет производить анализ безопасности их эксплуатации при любом сочетании характеристик состояния окружающей среды;
Новизна второго научного результата заключается в разработке методики решения задачи повышения безопасности эксплуатации морских нефтеналивных терминалов с учетом характеристик окружающей среды, как при фиксированных средствах, имеющихся для выбора мер, максимально снижающих вероятность аварии, так и снижения вероятности аварии до допустимого уровня с использованием минимальных финансовых ресурсов;
Новизна третьего научного результата заключается в разработке системы контроля экстремальных природных явлений (смерчей, ураганов), возникновение которых возможной в районе расположения морских нефтеналивных терминалов, с использованием предложенных информационных модулей обработки и хранения данных, полученных применением лазерных систем зондирования атмосферных аэрозолей.
Теоретическая значимость исследований заключается в разработке новой модели, методики и системы, позволяющих осуществлять количественную оценку риска эксплуатации морских нефтеналивных терминалов на основе учета характеристик и лазерного дистанционного мониторинга экстремальных природных явлений.
Практическая ценность работы состоит в обосновании технических и технологических предложений для разработки нормативно-правовых актов и инструктивных документов, обеспечивающих повышение безопасности эксплуатации морских перегрузочных комплексов (терминалов) на основе внедрения мероприятий, направленных на снижение риска их эксплуатации посредством учета влияния и лазерного дистанционного мониторинга экстремальных природных явлений.
Достоверность результатов исследования обеспечивается использованием комплекса последовательных поэтапных общепринятых методов исследования: экспертных оценок, системного анализа, математического моделирования, проведением натурных экспериментальных исследований, использованием статистических методов обработки данных и оценки погрешностей; сопоставлением результатов теоретических обобщений и расчетов с результатами имитационного моделирования на ЭВМ.
Реализация результатов работы. Результаты научных исследований были использованы для повышения безопасности эксплуатации береговых и морских сооружений ФГУП «Росморпорт» (г. Новороссийск) и ООО «Газпром-нефть Шиппинг» (г. Санкт-Петербург), при оценке риска эксплуатации терминалов в процессе разработки технической и проектной документации в ООО «Центр безопасности транспортных систем», в учебном процессе при обучении курсантов специальности «Инженерная защита окружающей среды» и направления подготовки бакалавров «Техносферная безопасность».
Апробация. Результаты исследований докладывались на конференциях: региональные научно-технические конференции «Проблемы эксплуатации водного транспорта и подготовки кадров на Юге России», Новороссийск, 2008, 2009 и 2010 г.г.; академические и городские научно-практические конференции молодых ученых, Новороссийск, 2009, 2010 и 2011 г.г.; конференция «Лазерно-информационные технологии в медицине, биологии и геоэкологии», Абрау-Дюрсо, Новороссийск, 2011 г.
Публикации. Основные научные результаты опубликованы в 3-х работах, напечатанных в изданиях, соответствующих «Перечню ВАК», а также в 9-ти других научных публикациях.
Структура и объем работы. Диссертация объемом 176 страниц машинописного текста состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 143 наименований; содержит 23 рисунка, 22 таблицы, четыре приложения с актами внедрения результатов.
