Обоснование методов и средств экологического мониторинга акватории

Размещено на http://www.allbest.ru/

Научно-технический центр панорамных акустических систем НАН Украины, Запорожье

Обоснование методов и средств экологического мониторинга акватории

А.И. Гончар

С.И. Донченко

Л.И. Шлычек

А.И. Шундель

Шельфовая зона Мирового океана, внутренние водоемы, реки являются районами интенсивной деятельности человека в XXI столетии. Освоение нефтяных и газовых месторождений на шельфе связано с появлением и постоянным ростом опасности неблагоприятных техногенных воздействий на экологию морской среды. Вследствие выбросов при аварийных ситуациях и протечках из-за коррозионных разрушений трубопроводов в морской среде могут оказаться нефть и природный газ, способные вызвать отравление гидробиологических объектов, либо привести к неблагоприятному изменению их среды обитания. Интенсивное вмешательство человека в морскую экосистему, нарушающее ее равновесие, может привести к непредсказуемым экологическим катастрофам. В связи с этим задача обеспечения экологической безопасности, предотвращения экологических катастроф и экологического контроля обширных регионов, в первую очередь шельфовой и прибрежных зон должен быть одной из главных задач на всех стадиях хозяйственной деятельности человека.

Задача обеспечения экологической безопасности предполагает обеспечение безаварийности разведочного, добычного и транспортирующего добытый продукт оборудования.

Положение буровой платформы или подводного трубопровода на грунте будет стабильным, если донный материал устойчив к процессам эрозии (глина, плотный ил). В случае песчаного дна и продолжительного пребывания платформы в точке бурения, возможен локальный размыв грунта под основанием и смещение платформы.

Вместе с тем во многих районах шельфа Азово-Черноморского бассейна, перспективных для освоения углеводородов, преобладает песчаное дно [2].

Гидродинамические расчеты полей скорости волновых и квазистационарных течений при их взаимодействии с конструктивными элементами основания морской буровой платформы [1] показали, что при обтекании опорного основания наблюдается значительная неоднородность поля давления в виде областей уменьшения и увеличения давления с характерными перепадами в узлах форменной конструкции и вблизи различных частей башмака опоры и формирование локальных областей размыва и аккумуляции донного материала.

Исследование деформации дна при обтекании подводного трубопровода волновыми и суммарными течениями [3] показало относительно сложный характер формирования областей намыва и размыва грунта вблизи трубы. Это может привести к смещению трубопровода под действием фронта намытого грунта перед трубой, что в свою очередь может приводить к деформации и разрушению отдельных участков трубопровода, вытеканию из него транспортируемого продукта.

Поэтому контроль состояния донной поверхности и состава донных отложений является одной из составных частей обеспечения экологической безопасности разведки, добычи и транспортировки углеводородного сырья на шельфе.

Современные информационные технологии предоставляют большие возможности для мониторинга морской среды. В настоящее время возможно построение комплексных многопозиционных и многодиапазонных систем мониторинга, структурированных по виду носителей и используемых физических полей.

Дистанционные системы мониторинга позволяют за короткий интервал времени обследовать большие площади и объемы, в критических ситуациях более безопасны, легко согласуются с телекоммуникационными системами и системами обработки информации. Благодаря этому могут быть созданы многофункциональные автоматизированные системы и комплексы, объединяющие датчики, подсистемы сбора и первичной обработки мониторинговой информации.

Так, гидроакустическими методами может осуществляться дистанционный мониторинг дна: его поверхности, состава грунтов и донных отложений, его слоистости, а также поиск затонувших объектов, контроль положения и целостности подводных инженерных сооружений, трубопроводов и кабелей связи.

Для этого используются: эхолоты, гидролокаторы бокового обзора, профилографы [4].

Эхолоты, особенно многолучевые, позволяют с высокой точностью определять рельеф дна и контролировать положение установленных на дне объектов, выявляя даже незначительные изменения.

Гидролокаторы бокового обзора (ГБО)-наиболее производительные средства обследования больших акваторий, обладают высокой разрешающей способностью и позволяют получать гидролокационное изображение дна с различной степенью детальности, увидеть и оценить особенности рельефа различной пространственной протяженности. Профилографы обеспечивают получение изображения разреза осадочных слоев дна на глубину нескольких десятков метров, оценку акустических и физико-механических характеристик донных отложений.

Функциональная схема автоматизированного комплекса

Кроме акустических используются и другие методы экологического контроля акваторий. Все они дополняют друг друга и должны использоваться комплексно. Реализация комплексности и оперативности океанологических исследований и изысканий может быть достигнута интегрированием на основе локальной компьютерной сети всего приборного парка судна в единый многоцелевой автоматизированный модульно-блочный информационно-измерительный комплекс. Составными частями такого комплекса могут быть: гидроакустический, гидрологический, гидрохимический, сейсмологический, метеорологический и др. модули. Каждый из этих модулей характеризуется соответствующим информационным потоком. Суммарный информационный поток может быть представлен в виде:

Перечень источников

экологический мониторинг акватория дно

1. Коваленко В.Р. Характеристики литодинамических процессов в Азовском море // Системы контроля окружающей среды.-Севастополь, 2003. - Часть 2.-С. 147.

2. Душко В.Р., Кушнир В.М. Режим обтекания и транспорт донного материала вблизи опоры самоподъемной буровой установки // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Сб. науч. тр. Вып. 10 / НАН Украины, МГИ, ОФ ИнБЮМ. С. 377.

3. Федоров С.В. Деформация дна вблизи подводного трубопровода под действием волновых стационарных течений. // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Сб. науч. тр. Вып. 10 / НАН Украины, МГИ, ОФ ИнБЮМ. С. 371.

4. Создание многоцелевых панорамных гидроакустических средств контроля экологического состояния и защиты окружающей среды при разведке, разработке месторождений нефти и газа на шельфе и их транспортировании: Отчет о НИР (промежуточный) /Научно-технический центр панорамных акустических систем НАН Украины (НТЦ ПАС НАН Украины), руководитель А.И. Гончар.- № ГР 01040008326. - Запорожье, 2004. -101 с.

5. Гостев В.С., Швачко Р.Ф. Акустические характеристики тонкоструктурных образований в океане // Проблемы акустики океана. - М. Наука, 1984. - С. 153-164.

6. Саломатин А.С., Шевцов В.П., Юсупов В.И. Рассеяние звука и тонкая структура гидрофизических полей в океане // Исследование гидрофизических полей акустическими методами. Владивосток, ДВНЦ АН СССР, 1983. - С. 27-34.

Размещено на Allbest.ru