Методы комплексной оценки экологической чувствительности прибрежно-морских зон к нефтяному загрязнению (на примере юга Дальнего Востока)

Работа системы обеспечения экологической безопасности включает в себя элементы моделирования, где представляется анализ ситуации и прогноз ее изменения. Моделирование реализуется по принципам системного анализа, когда сформирован геоинформационный образ объекта, и реализуются стадии анализа - постановка проблемы, выбор критерия безопасности, создание модели, анализ стратегий. Например, в заливе Чайво (северо-восточное побережье Сахалина) высокий риск аварийной ситуации в зоне прохождения подводного трубопровода (рис. 3). Моделирование поведения пятна показало, что подверженными загрязнению являются берега, располагающиеся южнее места предполагаемого разлива в радиусе около 3.5км, следовательно, необходимо выявить приоритетные для защиты участки. Картографический анализ показал, что таковыми являются приустьевые участки, располагающиеся на западе. Поскольку район является труднодоступным с суши, необходимо установить боновые заграждения вдоль этого берега и локализовать на акватории с последующим механическим сбором. Таким образом, создается многовариантная модель, основанная на ряде обстоятельств. Пространственный анализ показывает, что решение проблем лежит в плоскости создания эффективных механизмов регулирования ситуации, когда исследуются взаимодействие групп интересов с разными характеристиками и показателями отклонения их состояния от равновесного. Критериями оптимальности решений выбраны быстродействие, минимум отклонения состояния различных групп интересов от равновесного, достижение к определенному моменту времени декларируемых в концепции показателей деятельности и состояния окружающей среды.



Размещено на http://www.allbest.ru/

3.2. Разработка структуры информационной системы предупреждения и ликвидации разливов нефти. Для создания комплексной информационно-аналитической системы предупреждения и ликвидации аварийных разливов автором использовано стандартное программное обеспечение семейства ESRI - ArcGIS. С помощью встроенного инструментария произведена адаптация продукта для пользователя, принимающего решение при чрезвычайной ситуации: создан специализированный интерфейс, где представлены командные строки для инструментов расчета длин, площадей, написаны скрипты для подсчета биоресурсов и выявления его качественного состава, разработаны модули оценки чувствительности береговой зоны, выбора приоритетов защиты. Особенности ArcGIS позволяют осуществлять беспрепятственный обмен данными с другими программными продуктами, например, MapInfo, Microsoft Access и другими.

Таким образом, автор оперирует картами чувствительности в современном их представлении, как геоинформационной базой данных - ядром геоинформационных систем (ГИС). Специфика разработки ГИС для лиц, принимающих решения, требует хорошо развитой аналитической составляющей. Рабочая структура анализа информации представлена на рисунке 4. Для создания картографической основы использованы результаты полевых исследований, текущего мониторинга, данные дистанционного зондирования, что позволило разработать разные по масштабу и назначению карты (например, риска разливов). Содержащаяся в базе данных информация способствовала подготовке моделей, в том числе поведения нефтяного пятна, процедуры выбора технических средств ликвидации аварии, расчета ущерба от загрязнения, затрат на обеспечение готовности и других.

Использование возможностей ГИС позволило получить интересные результаты на всех этапах: выявлены сезонные концентрации биоты в прибрежно-морской зоне исследуемой территории, в том числе особо охраняемой, рассчитана протяженность побережий различной степени чувствительности, определены зоны риска загрязнения, все это легло в основу системы выбора технологий реагирования на чрезвычайную ситуацию. В данном случае, карты чувствительности впервые использованы для получения справочных сведений, а также моделей, которые необходимы для осуществления процедур планирования. При этом становится возможным получение прогноза и рекомендаций, необходимых для принятия решений. Так, обозначив ареал зоны потенциального загрязнения и выявив ресурсы, имеющие в данный момент наибольшую / наименьшую чувствительность к нефтяному загрязнению, автором определены контуры областей, имеющих безусловный приоритет для защиты.

Размещено на http://www.allbest.ru/



При оценке площади контура основные параметры аварийной ситуации подчиняются функции (2):

Vн = V (S, P)

где

Vн - объем разлившейся нефти;

S - характеристика источника аварии (диаметр трубы, объем танка и т.д.);

Р - характеристика окружающей среды (координаты разлива, скорость течения и т.д.).

Учет скорости перемещения нефти на акватории и площадь пятна необходимы для определения места локализации аварии и расчета достаточности средств локализации, что рассчитано по формулам (3 - 5).

?н = ?т + 3%?в

где

?н - скорость перемещения нефти;

?т - скорость течения;

?в - скорость ветра.

S = р ? D2/4

где

S - площадь нефтяного пятна;

D - диаметр пятна;

D = v25,5 • V,



где

V - объем разлива.

В случае, когда определить объем поступившей в окружающую среду нефти нельзя, расчет производится на основании действующих нормативных документов с учетом максимально возможного разлива. Выражения 1 - 5 являются основой принятия решения о районе дислокации средств локализации, а также позволяют производить формальное описание процедуры обработки картографической информации, необходимой для расчета параметров аварии.

Использование информационной системы становится весьма удобным при расчете ущербов и определении вариантов мероприятий по ликвидации разливов (например, использование различных средств реагирования при одинаковых внешних факторах позволит сократить затраты на ликвидационные мероприятия и минимизировать ущерб), а также сократить время выбора оптимальной технологии до 30%. Например, при аварийном разливе нефти в зоне ответственности Администрации морского порта Владивосток велика вероятность загрязнения традиционных мест отдыха горожан. Это определяет необходимость оперативной локализации разлива и отклонения нефтяного пятна от пляжной зоны. Если достижение нефтью берега неизбежно, следует, используя каскадную технологию бонопостановки, перенаправить пятно к менее чувствительным скалистым участкам.

Таким образом, для представления сложного реального мира автором создана геоинформационная модель, на основе которой предполагается решение следующих задач:

· дать представление о состоянии и динамике прибрежно-морской среды в определенный месяц года;

· выявить наиболее ценные объекты и прибрежно-морские комплексы, включая промысловые участки;

· показать экологически уязвимые к нефтяному загрязнению области прибрежно-морской среды.

3.3. Источники информации. Значительный объем данных, содержащийся в картах чувствительности, возможность оптимальной организации, обработки и оперирования ими, определили необходимость создания информационной системы, позволяющей осуществлять оперативный доступ к данным, необходимым для принятия решения при угрозе загрязнения прибрежно-морских ресурсов нефтью.

Для создания карт чувствительности южной части Дальневосточного региона РФ использовались данные собственных экспедиционных исследований: оценка чувствительности прибрежно-морской зоны Приморского края (летние сезоны 2002 - 2007 гг.), оценка состояния окружающей среды вдоль трассы магистрального трубопровода ОАО «НК Роснефть - Сахалинморнефтегаз» (Сахалинская часть, Оха - Погиби, июль - август 2003 года). Оценка эффективности технологий и технических средств для принятия решений при разливах проведена во время командно-штабных учений совместно с Дальневосточными операторами нефти в июне 2003 года, июле - ноябре 2008 г., марте, сентябре - ноябре 2009 г.

Для определения площадей районов потенциального риска загрязнения, а также областей ледовитости, гидродинамических характеристик использованы космические снимки Landsat 7 с разрешением 15 метров. На данном этапе проведена экспертная работа и интерактивный анализ, в результате чего была создана серия тематических карт, сопряженных с данными дистанционного зондирования. В числе полученных карт следует отметить карты риска загрязнения прибрежно-морской зоны, распределения биоты в зонах наиболее вероятного загрязнения, а также распределения приоритетных для защиты областей.

На поведение нефтяного пятна оказывают влияние динамические природные факторы: погодные условия и ветро-волновая активность. Информация, необходимая для создания данного блока базы данных, получена от ГУ Приморское управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, а также лоций и специализированных карт.

Информация о наличии и характеристиках сил и средств реагирования, необходимая для оптимизации системы выбора технологических решений при ликвидации аварий, была предоставлена организациями компаниями «Сахалинская Энергия Инвестмент Компании», «Эксон Нефтегаз Лтд», ОАО «Находкинская БАМР», ЗАО «Востокбункер», ОАО «Восточный порт», ФГУ АМП Владивосток, ООО «Экошельф», ОАО «НК Роснефть - Сахалинморнефтегаз».

Для создания базовых карт использованы оцифрованные автором топографические карты районов потенциального разлива (Сахалинская область, Приморский и Хабаровский края), обеспечивающие необходимую деталировку. Для определения навигационных опасностей, маршрутов выдвижения сил и средств на акватории автором оцифрованы с помощью программного обеспечения EasyTrace 42 навигационные карты для Приморского края, 37 - для о. Сахалин, 2 - для Хабаровского края.

3.4. Принципы создания системы. Карты чувствительности представлены автором как основа информационно-аналитического ресурса, на который будет использован руководящими и исполняющими органами при принятии решений, оценке последствий разлива, а также определении необходимого оборудования и мест дислокации постов ЛАРН, исходя из типичных для данного района условий.

Методологическая основа информационно-аналитической системы базируется на следующих положениях.

1. При создании информационно-аналитической системы учтены природно-хозяйственные особенности региона. Произведен комплексный анализ данных о состоянии окружающей среды, особенностях разработки нефти на континентальном шельфе.

2. Значительный объем данных обуславливает использование их, как локальными, так и распределенными субъектами, что подразумевает различные системы доступа к информации.

3. Оптимизированный совместимый с другими программными продуктами интерфейс системы позволяет вести работу с имеющимися данными, производить обновление. Экспорт-импорт информации осуществляется благодаря открытости системы, что достигается в силу ее модульности и гибкости для развития.

4. Блок создания моделей позволяет вести расчеты, определяющие решение в нештатной ситуации. Использование оперативного анализа сложившейся обстановки дает возможность сократить сроки проведения работ по обоснованию эффективных вариантов.

Система, сформированная на базе карт чувствительности прибрежно-морской зоны к загрязнению нефтью, решает практически любую пространственную задачу: выявление взаимосвязей и способов их представления, исследование данных в динамике, что позволяет оптимизировать природопользование в районе разработки нефти. Таким образом, мы представляем данную систему как эффективный инструмент не только для организаций, занимающихся ликвидацией последствий аварийных разливов, но и для природоохранных, муниципальных и других структур.

Информационно-аналитический блок системы поддержки принятия решений обеспечивает:

· накопление и предоставление информации, необходимой для принятия решений в чрезвычайных ситуациях, например, данные о технических возможностях пункта реагирования, ближайшего к зоне разлива;

· выявление риска загрязнения прибрежно-морской зоны и выбор оптимальных методов ликвидации загрязнения, основанных на анализе чувствительности района;

· определение экологически уязвимых к нефтяному загрязнению областей прибрежно-морской среды, например, промысловых участков, гнездовий птиц;

· расчет ущерба, нанесенного разливом;

· представление о наиболее ценных природных объектах, располагающихся в районах нефтяных разработок, например. Животных, занесенных в Красную книгу;

· возможность интегрирования поступающей в систему информации для выполнения пространственных операций.

Основные задачи, выполняемые с помощью информационно-аналитической системы, заключаются в следующем:

· инвентаризация ресурсов в районе оперирования нефтью (качественный и количественный состав природных и хозяйственных объектов);

· обработка и анализ данных мониторинга с целью оценки экологического состояния и разработки мер по уменьшению негативного воздействия на окружающую среду (например, анализ содержания углеводородов в водной среде или подсчет пролетных птиц за сезон);

· моделирование и прогноз ситуаций при проведении командно-штабных учений и возникновении аварийных ситуаций (с учетом определенных рисков разлива нефти).

Так, например, по результатам моделирования разлива в районе Чайво (рис. 3) в случае невмешательства предполагается загрязнение 28 км береговой полосы, 14.5 из которых характеризуется максимальной чувствительностью (10 индекс). Локализация аварии в течение 4 часов (норматив локализации на акватории) позволит снизить масштабы загрязнения до 12.8 км, из которых 7.5 следует отнести к 10 индексу.

Исходя из требований экологической политики, с помощью информационно-аналитической системы разработаны рекомендации для решения проблем обеспечения экологической безопасности. Так, анализ природно-климатических условий района риска дает основание для определения состава необходимого и достаточного количества средств реагирования. Моделируя поведение пятна при разливе нефти, и выявив побережья, требующие приоритетной защиты, определяется место дислокации команды реагирования, формируются базы экологического мониторинга. В зависимости от задач ее использования происходит выбор параметров и зависимостей, на основе которых строятся модели. Динамичность информации определяет уровень сложности и подробности визуализируемой информации. Использование оперативно поступающих данных глобального позиционирования и дистанционного зондирования позволяет корректировать картографическую модель и вести точные расчеты доставки средств реагирования с учетом местных особенностей. Эффективность деятельности различных блоков информационно-аналитической системы была повышена за счет использования распределенных баз данных и создания комплексных моделей. Система включает пять ключевых составляющих: аппаратные средства, программное обеспечение, данные, методы и исполнители. Картографические модели разной генерализации созданы на единой основе. Технология разработки картографической модели заключается в следующем. Во-первых, создан банк картографических данных, в котором содержатся цифровые карты топографических и навигационных карт района разработки. Во-вторых, установлены функциональные связи между картографической системой и базами данных. Открытость системы позволяет осуществлять подключение дополнительных баз. С установленной периодичностью ведется проверка достоверности информации, содержащейся в базах данных. На основе набора различных тематических слоев по разработанным созданы производные специальные карты. Таким образом, разработанный нами картографический банк данных, сопрягаемый с любыми пространственно распределенными данными по району разработки, стал основой всей системы.

3.5. Разработка геоинформационной основы принятия решений. В системе геоинформационного обеспечения экологической безопасности нефтяных разработок наиболее объемной и значимой представляется содержательная интерпретация данных. При заданном объеме задач достаточной является картографическая интерпретация информации. При анализе карт чувствительности и сопряженной с ними информации о технической базе сформированы алгоритмы принятия решений, которые позволили извлекать качественно новую информацию и представлять ее в виде новых картографических произведений. Знания, закладываемые в информационную систему, основаны на классификациях, например, индексах чувствительности. Содержащийся в ней массив данных способствовал выявлению новых закономерностей, решаемых на стадии планирования работ. Собранный информационно-картографический материал позволил провести функциональное зонирование региона с учетом риска потенциального загрязнения. Было выявлено четыре области (северо-восточное побережье Сахалина), заливы Анива, Петра Великого и Чихачева, характеризуемые максимальным риском загрязнения прибрежно-морской зоны. Для этих районов разработаны крупномасштабные карты, позволяющие более объективно оценить ситуацию.

Информационно-аналитическая система представляет результаты не только в форме отчета, но и в виде соответствующей тематической карты (рис. 5). Применение информационной системы дало возможность проводить оперативную оценку обстановки в зоне повышенного риска и определять наиболее значимые районы, требующие приоритетной защиты.

Информационно-аналитическая система развивается за счет внедрения новых документов, знаний и данных. Результатом использования информационно-аналитической системы принятия решений в зоне транспортировки нефти в прибрежно-морской зоне стало построение ряда тематических карт, выделение участков разной степени защищенности. Это позволило ввести эффективное управление объектом, определить приоритеты при планировании мероприятий по предупреждению и предотвращению загрязнения в результате аварийных разливов, в соответствии с нормативно-правовой базой и природной ситуацией.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Глава 4. Разработка геоинформационной системы обеспечения экологической безопасности при ликвидации аварийных разливов

4.1. Разработка системы предупреждения аварийных ситуаций. Несмотря на проводимый анализ рисков и выявление районов наибольшей опасности возникновения чрезвычайной ситуации, заранее определить точное место, время и масштабы разливов нефти невозможно. Однако процедура геоинформационного моделирования потенциальной аварии, основанная на выявлении зон различной чувствительности, позволила автору ускорить процесс принятия решений при ликвидации последствий чрезвычайной ситуации.

Процесс моделирования системы предупреждения аварийных разливов и обеспечения экологической безопасности при транспортировке включает в себя этап построения модели прибрежно-морской зоны, содержащей различные слои цифровой картографической информации, включая карты чувствительности, а также модель поведения нефти, основанные на формулах 1 - 5. Результатом моделирования движения пятна по водной поверхности стал расчет наиболее важных характеристик загрязнения, таких как площадь, конфигурация нефтяного пятна и концентрация загрязнителя. Геоинформационное моделирование аварийных разливов нефти и нефтепродуктов представляет собой сложный многофакторный процесс, включающий в себя ряд самостоятельных моделей. Итогом является оценка и расчет вредного воздействия аварийных разливов на население, территорию, биологическую составляющую окружающей среды, а также планирование мероприятий по ликвидации последствий этого разлива: расчет сил и средств для этих работ, утилизация нефтеотходов и прочее.

В качестве входных данных для оптимизации процесса принятия решения использованы данные: об источнике разлива, текущих условиях окружающей среды и интегральной чувствительности зоны потенциального загрязнения. Результатом работы стало создание базовых сценариев, позволяющих оптимизировать и отображать в картографической форме маршруты выдвижения сил и средств в зону разлива, места складирования и утилизации, создавать схемы оповещения и связи для локализации и ликвидации последствий аварийных разливов нефти. Для определения объема попавшей в прибрежно-морскую среду нефти был проведен анализ ее поведения в окружающей среде, определена вероятность достижения ею побережья. В соответствии с этим рассчитано необходимое количество технических средств. Физико-химические преобразования нефти в окружающей среде, а также скорость ее распространения рассчитаны в соответствии с утвержденной методической базой. Логическая структура системы обеспечения экологической безопасности при ликвидации последствий чрезвычайной ситуации представлена на рисунке 6.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 6. Структура информационно-аналитической системы обеспечения экологической безопасности

Применение ГИС для решения задач прогнозирования возможных разливов нефти и оценки воздействия этих разливов на население и прилегающие территории позволяет заблаговременно принять меры по снижению рисков и обеспечению безопасности населения и территорий. В целях организации эффективного предупреждения и оперативной ликвидации последствий таких разливов выполнено прогнозирование, которое позволяет с высокой эффективностью спланировать мероприятия, направленные на предупреждение аварийных разливов и определить оптимальное количество сил и средств, необходимых для оперативной ликвидации их последствий.

Принципиальный алгоритм обработки информации для принятия решения при разливе представлен на рисунке 7. Внедрение информационно-аналитической системы в работу управления магистральными нефтегазопроводами ОАО «НК Роснефть - Сахалинморнефтегаз» позволило своевременно выявить факторы, ведущие к аварийным ситуациям. Например, статистический материал, содержащийся в базах данных системы, является источником информации для модуля моделирования и прогнозирования ситуации, а также помогает организовать адекватные меры по предупреждению аварийных разливов. Так, геоинформационный анализ гидрологических особенностей водотоков, пересекаемых нефтепроводом, позволил выявить, что из 46 рек, наибольший ущерб будет нанесен 12 (из них 4 - первого порядка).

По установленным нормам время готовности к выдвижению аварийной бригады составляет 1 час. Принимая во внимание особенности трассы, погодных условий и расстояние до объекта, время доставки сил и средств ликвидации разлива до места назначения составляет в среднем 3 - 5 часов.

Линейный размер разлива зависит от объема вытекшей жидкости и условий растекания. Зная количество пересекаемых нефтепроводом рек в районе аварии и скорость распространения загрязнения, рассчитываем среднюю скорость доставки необходимых средств реагирования. Данный сценарий апробирован для Корпоративного плана по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти для объектов ОАО «НК Роснефть - Сахалинморгефтегаз», утвержденного в 2004 году.

Апробация созданной информационной системы, включающей в себя карты чувствительности, была впервые проведена во время командно-штабных учений в Приморском крае (залив Находка) в июне 2003 года. Анализ данных с помощью информационного модуля позволили руководству компании оперативно оценить ситуацию. Так, согласно данным о текущем изменении погодных условий, нефтяное пятно в течение двух часов должно было достичь высокочувствительного побережья бухты

Размещено на http://www.allbest.ru/



Новицкого, где отмечаются не только высокая концентрация биоты, но и марикультурные хозяйства, специализирующиеся на выращивании товарного бентоса (рис. 8). Для предотвращения значительного ущерба была предложена установка бурсировщиками боновых заграждений каскадным способом для отклонения нефтяного пятна от берега. Локализованное нефтяное пятно собрано скиммерами с борта специализированных судов (НМС), подошедших к месту разлива из бухты Находка (база СООС).

4.2. Система принятия решений при ликвидации последствий нефтяного загрязнения на побережье. Карты чувствительности представлены автором как инструмент для осуществления процедур планирования, получения справочных сведений и разработки рекомендаций и прогнозов. Принципиально важным является переход от представления справочной и аналитической информации к процессу практического реагирования, для этого автором разработаны алгоритмы, которые дали возможность определить приоритеты защиты, основанные на моделировании нефтяного пятна и оценке ущерба.

Стратегия принятия решений при ликвидации аварийных разливов нефти различается на водной поверхности и непосредственно в береговой зоне. В соответствии с этим разработана матрица рекомендаций по очистке побережья (таблица 2).

Чувствительность прибрежно-морской зоны к нефтяному загрязнению определяет оптимальные способы ликвидации нефти. Так, для пляжей, сложенных плотными водонасыщенными грунтами приемлемым способом удаления основной массы нефти может явиться использование тяжелого оборудования для экскавации грунта. В то же время для других применение оборудования может принести больше вреда для биоты, чем непринятие мер вообще.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 8. Карта-схема выдвижения сил и средств в зону разлива

Таблица 2. Матрица рекомендаций по очистке побережья

тип нефти	Очень легкая	Легкая	Сырая	Тяжелая
действие	Индексы чувствительности побережья к нефтяному загрязнению
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Естественное восстановление
Ручная уборка
Уборка сорбентами
Удаление мусора
Дренажная система
Удаление осадка
Смывание холодной водой без давления
Смывание холодной водой под давлением
Промывка теплой водой
Промывка горячей водой
Пескоструйная очистка
Откачивание вакуумными насосами
Рекультивация загрязненного осадка
Просеивание осадка
Химическая обработка
Сжигание на месте
Биоремидиация

Условные обозначения: - в зависимости от местных условий; - рекомендовано; - не рекомендовано

Карты чувствительности являются эффективным инструментом для оценки адекватности очистных мероприятий. Выявив на карте участки береговой зоны различной чувствительности, определяем комбинацию способов, оптимальных для данных условий. Так, на берегах, характеризующихся невысокой чувствительностью (индексы 1 и 2), в случае загрязнения сырой нефтью или мазутом, наиболее оптимальны технологии смывания. Для берегов, представленных индексами 3 и 4 (песчаные побережья), подходит механическая уборка, просеивание, а при локальных разливах выемка. Берега, оцененные индексом 6, следует обрабатывать органическим сорбентом.

Таким образом, важно, чтобы участок береговой черты, представленный на карте, был отнесен к определенному индексу, чтобы пользователь имел возможность выбрать приемлемую технологическую комбинацию методов. Заполнив предлагаемую модулем форму, включающую данные об объеме и типе пролитой нефти, пользователь в результате получает обоснование выбора технологии, наиболее эффективной в данных условиях, поскольку при ликвидации разливов некоторых типов нефтепродуктов на определенных участках побережья существует ряд ограничений, зависящих от местных условий. Такая работа была выполнена для прибрежно-морской зоны акваторий юга Дальнего Востока.

Карты чувствительности, разработанные автором для северо-восточного побережья о. Сахалин, где находится поисковая скважина № 1 на площади Пела-Лейч (индивидуальный рабочий проект № 31ИМ, 2006 г.), позволили определить зоны потенциального загрязнения береговой зоны.

В данный район попадают участки береговой черты, имеющие различную чувствительность к нефтяному загрязнению. Рассмотрим процедуру выбора технологии при следующих начальных условиях.

В пределах береговой зоны наименьшей чувствительности к загрязнению (индекс 1) происходит разлив светлых нефтепродуктов локального значения (до 500 т).

В течение первых 12 часов в зону загрязнения, имеющую ограниченную доступность со стороны суши, выдвигается команда реагирования. Типичные погодные условия гипотетического разлива оцениваются следующим образом: температура воды +10^оС, воздуха +15^оС, временами дождь, ветер умеренный до сильного (незначительное волнение). Легкие типы топлива высокотоксичны для прибрежно-морской биоты, отмечается тенденция быстрого испарения (в течение первых 2 часов до 25 %). На подводные комплексы практически не влияют. Последовательность мероприятий по ликвидации разлива в данном случае следует организовать следующим образом: оперативное ограждение бонами проблемного участка для избегания попадания нефтепродуктов в незагрязненные области и следующий сбор.

При незначительных разливах экономически благоприятной будет использование стратегии невмешательства (естественного восстановления), поскольку дождь способствует смыванию загрязненных пород. Другие технологии уборки нецелесообразны вследствие высокого риска воспламенения и высокой токсичности разлившегося нефтепродукта. Разлив при этих же условиях сырой нефти определяет необходимость следующих решений. Как и в предыдущем случае, необходимо оперативное ограждение бонами загрязненного участка, при слабых осадках возможно применение промывки под давлением и сбор образовавшейся в воде эмульсии скиммером или вакуумными насосами. В соответствии с представленной ситуацией алгоритмы стали основанием выбора технологических решений, позволяющих минимизировать ущерб от нефтяного загрязнения.

Согласно характеристике потенциальных аварийных ситуаций в рассматриваемой области может произойти загрязнение дизельным топливом и сырой нефтью. Поскольку наибольшая протяженность береговой линии в рассматриваемом районе представлена наиболее чувствительными к нефтяному загрязнению берегами (индексы 9 и 10, 412 и 290 км соответственно), то согласно алгоритму при разливе дизельного топлива (II тип нефти) и оперативном реагировании, наиболее оптимальными технологиями ликвидации является использование биосорбентов. При ограниченном доступе в данные районы рекомендуется технология естественного восстановления (невмешательства), т.к. во-первых, существуют сложности с доставкой техники и повышенным риском для безопасности персонала. Во-вторых, наличие техники на болотистых участках может привести к усугублению ситуации и разрушению ранимых болотных экосистем, в-третьих, относительно высокая испаряемость дизельного топлива делает эту стратегию более рентабельной. Аналогичны технологии и при разливе незначительных объемов сырой нефти. Использование химических реагентов способствует оперативной первичной очистке загрязненных болотных угодий. Более экологичным представляется использование биосорбентов. Наличие загрязненной болотной растительности обуславливает организацию ее уборки (скашивания). При неблагоприятных погодных условиях (штормовом ветре, ограниченном доступе, интенсивных осадках) наилучшими стратегиями будут биологические технологии и естественное восстановление. Имеющиеся в рассматриваемом районе берега с наименьшей чувствительностью протяженностью около 60 км (индекс 2) предполагают организацию следующих процедур. Загрязненный участок рекомендуется локализовать боновыми заграждениями во избежание распространения нефти. При благоприятных погодных условиях и доступе к месту разлива (разлив дизельного топлива) рекомендуется следующий алгоритм: смыв водой и сбор скиммерами, либо сбор сорбентами, с последующей механической уборкой имеющимися в наличии техническими средствами. В случае попадания на открытые скальные побережья сырой нефти также необходимо оперативное огораживание зоны бонами с последующим смывом водой (в зависимости от степени загрязненности варьируется ее температурный режим и давление) или сбором сорбентами. Количество задействованной техники и оборудования зависит от объема разлива и определяется в результате оперативного расчета с помощью информационной системы.

В итоге, при анализе карт чувствительности и сопряженной с ними информации о технической базе формируются алгоритмы принятия решений, которые позволяют извлекать новые данные, сопряженные с графической средой. Статистический материал, содержащийся в базах данных системы, служит источником информации для блока моделирования и прогнозирования ситуации. В итоге использование системы до 30 % снижает затраты на формирование комплектов быстрого реагирования для организаций, транспортирующих нефть, и приближает время выдвижения аварийной бригады к месту аварии к установленным нормам, что позволяет снизить эколого-экономический ущерб прибрежно-морским ресурсам, находящимся в зоне риска. В результате оперативного моделирования и анализа ситуации с помощью созданной автором информационной системы на основе карт чувствительности проведена оптимизация размещения и выдвижения сил и средств реагирования для основных компаний, транспортирующих нефть / нефтепродукты на юге Дальнего Востока, а разработанные алгоритмы используются в планах ЛАРН АМП Владивосток, Находка, Восточный.

4.3. Информационная система «Карты чувствительности прибрежно-морской зоны юга Дальнего Востока к загрязнению нефтью». Картографическое обеспечение экологической безопасности при транспортировке нефти должно быть достаточным для постановки и реализации задач по обеспечению экологической безопасности при нефтяных разработках. При этом учитывались размер рассматриваемой территории и наличие особо чувствительных объектов к нефтяному загрязнению.

Карты чувствительности побережья Сахалинской области. Расширение нефтепромысловых работ на шельфе о. Сахалин и активизация транспортировки нефти определила необходимость картографирования районов потенциального загрязнения прибрежно-морской зоны острова. Карты чувствительности прибрежно-морской зоны Сахалина отнесены к локальному и региональному уровням, что по традиционной картографической классификации соответствует масштабам 1 : 10 000 - 1 : 100 000 и 1 : 1 000 000. Они отражают современное экологическое состояние прибрежно-морской зоны области. Детальное картографирование проведено в районах добычи и транспортировки нефти: северо-западное побережье острова и залив Анива. Всего для Сахалинской области автором составлено 18 карт, отражающих чувствительность прибрежно-морских ресурсов в различные сезоны года.

Карты чувствительности побережья Приморского края. В рамках декларации о намерениях строительства нефтепровода для транспортировки российской нефти в страны Азиатско-Тихоокеанского региона было принято решение о строительстве нефтепровода Сибирь - Тихий океан. Это обусловило проведение работ по созданию карт чувствительности прибрежно-морской зоны Приморского края. В качестве альтернативных вариантов рассмотрены бухты Перевозная (Амурский залив) и Козьмино (залив Находка). Карты чувствительности заливов Амурского и Находка составлены для каждого сезона года. Анализ карт позволил выявить соотношение протяженности берегов высокой и низкой чувствительности, а также распределение областей потенциальных рисков разливов нефти (табл. 3). При этом на долю береговой зоны с низкой чувствительностью (индексы 1 и 2) приходится 11 % (Амурский залив) и 42 % (залив Находка) длины побережья. Протяженность берега с наиболее высокой степенью чувствительности в заливах Амурском и Находка составляет 42 и 27 % соответственно. Карты показывают, что береговая зона Амурского залива является наиболее чувствительной к загрязнению, что и послужило основанием для определения крайней точки нефтепровода в заливе Находка. 12 крупномасштабных карт показывают различие чувствительности ресурсов побережья Приморского края к нефтяному загрязнению. Всего разработана 41 карта.

Карты чувствительности побережья Хабаровского края. Побережье Хабаровского края является менее освоенным по сравнению с берегами Сахалинской области и Приморского края. Наибольший риск загрязнения нефтью отмечается в районе прохождения трубопроводов ОАО «НК - Роснефть - Сахалинморснефтегаз» и «Эксон Нефтегаз Лтд.» в проливе Невельского, а также в бухтах Ванино и Советская Гавань и заливе Чихачева. Это районы интенсивной транспортировки нефти.

Таблица 3. Характеристика чувствительности береговой зоны Приморского края к загрязнению нефтью

Индекс	Длина (км)	Характерные участки
	зал. Амурский	зал. Находка	зал. Амурский	зал. Находка
1	11	37	Южное побережье п-ва Ломоносова	Мысы Попова и Лихачева
2	33	22	Северное побережье п-ва Брюса	Юго-западное побережье
3	14	10	Бух. Нарва	Кутовая часть
4	13	-	Бух. Табунная	-
5	110	18	Южное побережье п-ва Песчаный	Бухта Новицкого
6	65	15	О. Рикорда	О. Лисий
7	43	5	Бух. Песчаная	Северное побережье
8	50	32	Бух. Новик	Бухта Находка
9	56	-	Бух. Мелководная	-
10	28	-	Лагуна Лебяжья	-

В соответствии с этим карты чувствительности составлены для данных участков. Анализ информации, содержащейся в картах, показал, что зоной наибольшего риска загрязнения является пролив Невельского и залив Чихачева. По сравнению с берегами Сахалинской области и Приморского края, протяженность побережий высокой чувствительности в Хабаровском крае значительно меньше. Здесь преобладают берега, характеризуемые индексами 1, 2, 6. Для данного района автором разработаны 4 карты чувствительности.

В структуре системы управления экологическим состоянием окружающей среды основной составляющей является база данных, обеспечивающая систему информацией и определяющая ее структуру, функции и способности решения управленческих задач, основанных на моделировании ситуации. Значительное количество информации уже представлено в базах данных, особенно это касается сведений о результатах мониторинга окружающей среды.

Интеграция баз данных различных структур позволила автору использовать систему для решения конкретных задач в области обеспечения экологической безопасности при транспортировке нефти, в частности, выявление районов наибольшей чувствительности к нефтяному загрязнению, определение приоритетов при ликвидации аварийных разливов и т.п. Данная система является открытой, следовательно, в зависимости от возникающих задач возможно построение новых модулей, их программное и информационное обеспечение, а значит, и визуализация.

Развитие систем управления окружающей средой при организации природопользования на основе современных информационных технологий позволит не только сократить частоту возникновения ситуаций, связанных с загрязнением прибрежно-морской зоны, но и оптимизировать организацию природопользования, поскольку высокая концентрация ресурсов может привести к появлению в смежных районах взаимоисключающих видов антропогенной деятельности. В этом случае система, основанная на картах чувствительности, призвана определить наилучшие варианты развития природопользования с учетом экологических и экономических факторов.



ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. В соответствии с поставленной целью разработан геоинформационный метод комплексной оценки обеспечения экологической безопасности при транспортировке нефти с использованием ГИС «Картографирование чувствительности прибрежно-морских зон к загрязнению нефтью».

2. В результате изучения чувствительности береговой зоны и ключевых объектов живой природы к нефтяному загрязнению было показано, что интегральная чувствительность участков прибрежно-морской зоны, различающихся по литолого-геоморфологической структуре представляет собой сумму индексов чувствительности побережья, биоты и объектов природопользования.

3. Определены основные методологические подходы и принципы построения карт чувствительности прибрежно-морских зон к нефтяному загрязнению с использованием геоинформационных технологий с учетом природных особенностей Дальневосточного региона. Результатом чего стало обоснование детальность картографического обеспечения районов риска разлива нефти.

4. На базе разработанной геоинформационной модели составлено 65 карт чувствительности прибрежно-морской зоны о. Сахалин, Приморского и Хабаровского краев для основных сезонов. Разработанные карты легли в основу действующих планов по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти АМП Владивосток, Находка, ОАО «Роснефть - Сахалинморнефтегаз» и других компаний, в зоне ответственности которых осуществляется транспортировка нефти и нефтепродуктов, и прошли испытания во время командно-штабных учений, проводимых совместно с компаниями-операторами, МЧС, ТОФ и административных структур Дальневосточного региона.

5. Разработана геоинформационная система «Карты чувствительности прибрежно-морской зоны», использующаяся для принятия решений при предупреждении и ликвидации последствий аварийных разливов нефти, в основе которой лежит метод автоматизированного выбора технологии очистки побережья с учетом его чувствительности. Геоинформационная система используется при реализации программ NOWPAP (North-West Pacific Action Plan - План действий северо-западной Пацифики) и в Администрациях морских портов Владивосток, Находка, Восточный, что подтверждается 6 актами внедрения.



ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО 70 РАБОТ, НАИБОЛЕЕ ЗНАЧИМЫЕ ИЗ КОТОРЫХ ПРЕДСТАВЛЕНЫ НИЖЕ

Монографии:

1. Блиновская, Я. Ю. Информационное обеспечение экологической безопасности при разработке нефтяных месторождений на шельфе [Текст] / Я. Ю. Блиновская. - Владивосток: Изд-во МГУ им. Г.И. Невельского, - 2006. - 232 с.

2. Блиновская, Я. Ю. Геоинформационные системы в природопользовании. [Текст] / В. Н. Бочарников, Я. Ю. Блиновская. - Владивосток: Изд-во МГУ им. Г. И. Невельского, - 2009. - 181 с.

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК:

3. Блиновская, Я. Ю. Принципы создания информационной системы «Карты чувствительности прибрежно-морских зон к загрязнению нефтью» / Я. Ю. Блиновская // Вестник Дальневосточного отделения российской академии наук. - 2004. - № 4. - С. 63 - 73.

4. Блиновская, Я. Ю. Карты чувствительности к нефтяному загрязнению береговой зоны Охотского моря / Я. Ю. Блиновская // Геодезия и картография. - 2005. - № 4. - С. 49 - 53.

5. Блиновская, Я. Ю. Влияние нефтяного загрязнения на побережье Южного Приморья / Я. Ю. Блиновская // Геодезия и картография. - 2005. - № 11. - С. 44 - 47.

6. Блиновская, Я. Ю. Информационная поддержка принятия решений при аварийных разливах нефти / Я. Ю. Блиновская // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. - 2005. - № 12. - С. 15 - 18.

7. Блиновская, Я. Ю. Оценка чувствительности береговой зоны Южного Приморья к нефтяному загрязнению / Я. Ю. Блиновская // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. - 2005. - № 12. - С. 19 - 20.

8. Блиновская, Я. Ю. Управление системой экологической безопасности в нефтяной отрасли на основе геоинформационных технологий / Я. Ю. Блиновская // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. -2006. - № 1. - С. 16 - 17.

9. Блиновская, Я. Ю. Картографирование прибрежно-морской зоны для обеспечения экологической безопасности при разработке нефтяных месторождений на шельфе / Я. Ю. Блиновская // Вестник Московского университета. Серия 5. География. - 2005. - № 6. - С. 31 - 37.

10. Блиновская, Я. Ю. Геоинформационный подход в обеспечении экологической безопасности разработки нефти на шельфе / Я. Ю. Блиновская // Геоинформатика. - 2006. - № 1. - С. 52 - 55.

11. Блиновская, Я. Ю. Способы и особенности очистки береговой черты от нефтяного загрязнения / Я. Ю. Блиновская // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. - 2006. - № 4. - С. 3 - 6.

12. Блиновская, Я. Ю. Система принятия решений при аварийных разливах нефтепродуктов в береговой зоне / Я. Ю. Блиновская // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. - 2006. - № 5. - С. 19 - 24.

13. Блиновская Я. Ю. Птицы в экосистемах морского побережья как индикатор чувствительности прибрежно-морской зоны к нефтяному загрязнению / Я. Ю. Блиновская, В. Н. Бочарников // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. - 2008. - № 2. - С. 35 - 39.

14. Блиновская, Я. Ю. Разработка системы экологической безопасности при транспортировке нефти и нефтепродуктов в прибрежно-морской зоне / Я. Ю. Блиновская // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. - 2009. - № 6. С. 18 - 26.

Статьи в научных сборниках:

15. Блиновская, Я. Ю. Информационная система «Карты чувствительности прибрежно-морских зон к загрязнению нефтью» / Я. Ю. Блиновская, С. Ю. Монинец, В. А. Хованец // ArcReview. - 2003. - № 4 (27). - С. 18 - 19.

16. Блиновская, Я. Ю. Индексация побережий по степени их чувствительности к загрязнению нефтью / Я. Ю. Блиновская // Географические и геоэкологические исследования на Дальнем Востоке. - Владивосток: Дальнаука, - 2004. - С. 90 - 96.

17. Блиновская, Я. Ю. Анализ состояния окружающей среды в районе нефтепровода Оха - Комсомольск-на-Амуре (Сахалинская часть) / Я. Ю. Блиновская // Вестник Морского государственного университета. Серия «Теория и практика защиты моря». - Владивосток: Мор. гос. ун-т. - 2004. - № 3. - С. 94 - 108.

18. Блиновская, Я. Ю. Оценка степени загрязненности прибрежно-морской зоны юго-западного побережья Приморского края / Я. Ю. Блиновская // Информационно-аналитический бюллетень Центра международных исследований. Владивосток: Мор. гос. ун-т. - 2006. № 2. С. 108 - 115.

19. Блиновская Я. Ю. Карты чувствительности прибрежно-морской зоны северо-восточного Сахалина к загрязнению нефтью / Я. Ю. Блиновская // Географические и геоэкологические исследования на Дальнем Востоке. Вып. 2. Владивосток: Дальнаука, 2006. С. 101-109.

20. Блиновская Я. Ю. Экологическая безопасность при разработке нефти на континентальном шельфе: геоситуационный подход / Я.Ю. Блиновская // Вестник Морского государственного университета. Вып. 18. Серия: Теория и практика защиты моря, 2007. С. 3 - 15.

21. Блиновская, Я. Ю. Карты чувствительности прибрежно-морской зоны как элемент системы предупреждения и ликвидации аварийных разливов нефти / Я. Ю. Блиновская // Вестник Морского государственного университета. Серия: Теория и практика защиты моря Вып. 28/2008. Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2008. С. 38 - 44.

22. Блиновская, Я.Ю. Концепция геоинформационной системы обеспечения экологической безопасности для предупреждения и ликвидации аварийных разливов нефти / Я.Ю. Блиновская // Вестник Морского государственного университета. Серия: Теория и практика защиты моря Вып. 34/2009. Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2009. С. 21 - 26.

Материалы конференций:

23. Блиновская, Я.Ю. Оценка чувствительности прибрежно-морских зон к загрязнению нефтью / Я.Ю. Блиновская // Экология и безопасность жизнедеятельности. Сб. материалов международной научно-практической конференции. - Пенза: Приволжский дом знаний, 2002. -С. 208 - 210.

24. Блиновская, Я.Ю. Оптимизация природопользования в прибрежно-морских областях / Я.Ю. Блиновская // Экология и безопасность жизнедеятельности. Сб. материалов международной научно-практической конференции. - Пенза: Приволжский дом знаний, 2002. - С. 242 - 244.

25. Блиновская, Я.Ю. Птицы как один из наиболее чувствительных объектов живой природы к нефтяному загрязнению / В.Н. Бочарников, Ю.Н. Глущенко, Я.Ю. Блиновская, И.С. Ситникова // Материалы международной научно-практической конференции «Морская экология - 2002». - Владивосток: МГУ, 2002. - С. 22 - 26.

26. Блиновская, Я.Ю. Информационные технологии в исследовании влияния нефтяного загрязнения на прибрежно-морскую зону / Я.Ю. Блиновская // Материалы международной научно-практической конференции «Морская экология - 2002». - Владивосток: МГУ, 2002. - С. 43 - 46

27. Блиновская, Я.Ю. Чувствительность побережья Амурского залива к загрязнению нефтью / Я.Ю. Блиновская // Материалы международной научно-практической конференции «Морская экология - 2002». - Владивосток: МГУ, 2002. - С. 47 - 52

28. Блиновская, Я.Ю. Моделирование воздействия нефтяного загрязнения на окружающую среду / Я.Ю. Блиновская // Труды Пятой Международной конференции «Математическое моделирование физических, экономических, технических, социальных систем и процессов (16 - 18 июня 2003 г.) / Под ред. Ю.В. Полянскова, В.Л. Леонтьева. - Ульяновск: УлГУ, 2003. - С. 27 - 29.

29. Блиновская, Я.Ю. ГИС-технологии в обеспечении экологической безопасности нефтяных разработок / Я.Ю. Блиновская // Материалы международной научной конференции 21 - 24 апреля 2004 г. // Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики. Часть II. Актуальные проблемы экологии и охраны окружающей среды. - Тольятти: Волжский университет им. В.Н. Татищева, 2004. - С. 25 - 28.

30. Блиновская, Я.Ю. Использование карт чувствительности прибрежно-морских зон к нефтяному загрязнению при планировании мер по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти / Я.Ю. Блиновская // Устойчивое развитие территорий: геоинформационное обеспечение и практический опыт. Материалы международной конференции. - Владивосток - Чанчунь, 12 - 19 июля 2004 г. - С. 357 - 359.

31. Блиновская, Я.Ю. Экологическое состояние окружающей среды в районе прохождения нефтепровода Оха - Погиби (о. Сахалин) / Я.Ю. Блиновская // Стратегия природопользования и сохранения биоразнообразия в XXI веке. Материалы второй международной научной конференции молодых ученых и специалистов 6 - 9 декабря 2004 г. - Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2004. - С. 13 - 15 с.

32. Блиновская, Я.Ю. Сравнительная оценка рисков для альтернативных вариантов строительства нефтяного терминала на юге Приморского края / Я.Ю. Блиновская, С.Ю. Монинец, А.А. Лентарев // Морская экология - 2005. Материалы международной научно-практической конференции 5 - 7 октября 2005 г. - Владивосток: МГУ им. адм. Г.И. Невельского, 2005. - С. 12 - 18.

33. Blinobskaya, Y.Y. Primorsky kray shoreline pollution monitoring methods and results / Y.Y Blinovskaya // First International workshop on marine litter in the Northwest Pacific Region 14 - 15 November 2005. - Ministry of the environment of Japan. 2005. - P. 98 - 104.

34. Блиновская, Я.Ю. Структура и характеристика информационно-справочной системы защиты моря / Я.Ю. Блиновская // Материалы 3-го семинара пользователей программных продуктов ESRI & LEICA GEOSYSTEMS «Использование ГИС для управления территориями, городами, предприятиями» 27-29 апреля 20...