Вплив трас магістральних трубопроводів на гірськокарпатські ландшафтні структури

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ГЕОГРАФІЇ

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук

11.00.01- фізична географія, геофізика і геохімія ландшафтів

ВПЛИВ ТРАС МАГІСТРАЛЬНИХ ТРУБОПРОВОДІВ НА ГІРСЬКОКАРПАТСЬКІ ЛАНДШАФТНІ СТРУКТУРИ

Біланюк Володимир Іванович

Київ - 1998

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Однією із найважливіших загальнонаукових проблем сьогодення в т.ч. географічної науки є вивчення наслідків різноманітного впливу господарської діяльності людини на навколишнє природне середовище. З кожним роком гострота проблеми збільшується. Особливо це стосується гірських територій, як найбільш чутливих до антропогенних порушень природних територіальних систем.

В мозаїці ландшафтної різноманітності Землі гори займають особливе положення. Приблизно для 20% населення світу вони є середовищем проживання. Біля 40% населення у своїй життєдіяльності так чи інакше залежить від природних ресурсів гір, а також знаходиться під постійною загрозою катастрофічних явищ, що в них зароджуються. В той же час різні засоби та інтенсивність освоєння і використання гірських територій загострюють екологічну ситуацію в них.

Значної шкоди ландшафтам Українських Карпат завдають магістральні газо- та нафтопроводи. Різноманітність форм негативного впливу магістральних трубопроводів на природу обумовлюється складністю гірських територій, застосуванням різних конструктивних схем і технологій будівництва, транспортуванням шкідливих для навколишнього середовища речовин.

Вплив будівництва та експлуатації транспортних систем на природні територіальні комплекси (ПТК) можна охарактеризувати в двох аспектах: 1)вплив в ході будівництва (технологія будівництва магістральних трубопроводів на сучасному етапі завжди супроводжується досить сильним втручанням в ПТК);

2)вплив під час експлуатації трубопроводів, де можна розрізнити вплив самих трубопроводів і вплив шкідливих речовин (при викидах), що ними транспортуються.

В останні десятиріччя територія Українських Карпат стала ареною швидкого розвитку трубопровідного транспорту. Гірські ландшафти перетинають декілька магістральних трубопроводів: газопроводи - “Союз”, “Братерство”, “Прогрес”, “Уренгой-Помари-Ужгород”; нафтопровід ”Дружба”; етиленопровід “Калуш-Тисаварош” та ін.

Магістральні трубопроводи прокладені в Українських Карпатах містять всі можливі недоліки. За насиченістю трубопровідними системами Українсько-Карпатський коридор немає аналогів: 2тис.км трас при ширині гірської системи 100км і довжині до 280км.

Однією із найсерйозніших проблем експлуатації магістральних трубопроводів є їх аварійність. Серйозні аварії в Башкирії, Татарстані, а також в Івано-Франківській та Закарпатській областях на Україні протягом останніх років - далеко не повний їх перелік. Є підстави стверджувати, що їх кількість буде невпинно зростати, а регіону Карпат у найближчому майбутньому загрожують значні катастрофи. Надійність експлуатації трубопроводів, згідно проекту, складає 20 років. В Українських Карпатах цю контрольну цифру перейшло 7 трубопроводів, а трасі “Дашава-Київ” вже півстоліття. Всі інші підходять до критичної межі. Крім того, ремонтні роботи розпочинаються ще до вводу магістралі в експлуатацію.

Різновіковість трубопроводів відповідно диференціює сучасний стан їх трас. Найбільш загрожуюча ситуація в “молодих” і “старих” - понад 20 років експлуатації. “Молоді” характеризуються надзвичайною активністю шкідливих природно-географічних процесів. “Старі” - їх розвитком до критичного рівня.

На сьогодні відомо декілька напрямків, в яких ведуться спеціальні дослідження трубопроводів:

- з проблем теорії і практики конструктивної надійності та безпеки (Айнбиндер, 1991; Бородавкин, Березин, 1977; Иванцов, 1985; Клементьев, 1982; Мазур, Иванцов, Молдаванов, 1990; Баталин и др., 1980);

- в сфері організації принципів та контролю якості (Бородавкин, Березин, 1977; Зайцев, 1994);

- функціонування в складних інженерно-геологічних умовах (Коршунов и др., 1973; Морозов, 1987; Щербина и др.,1985);

- взаємодія з ґрунтовим середовищем (Дубинина, Краковицкий, 1983);

- можливості автоматизованого проектування (Безкоровайный, 1990);

- охорона навколишнього середовища при будівництві та експлуатації (Бородавкин, Ким, 1976,1978; 1981, Аксютин и др. 1968;Кравченко, 1976; Новиков, Шор, 1982; Телегин, Ким, Зоненко, 1988).

Значний внесок в області якості будівництва, надійності та безпеки трубопроводів вчених США, Канади та ін. країн (Baker, 1973; Galate, 1975).

Разом з тим дослідження трас трубопроводів з ландшафтних позицій практично відсутні (за вийнятком робіт Г.П.Міллера та В.М.Петліна, 1990, 1991). І зрозуміло чому. При великій протяжності трас трубопроводів (тисячі кілометрів) їх ширина складає всього декілька десятків метрів (від 25 до 50). Таким чином, на думку цих авторів, необхідно узгодити ландшафтні дослідження регіонального та локального рівнів.

Об'єкт і предмет досліджень. Об'єктом даного дослідження є ландшафтні гірськокарпатські структури в зонах трас магістральних трубопроводів. Предметом дослідження є модифікація ПТК та їх геофізичних параметрів під впливом трубопроводів; наявність, інтенсивність розвитку та особливості локалізації шкідливих природно-географічних процесів; оцінка ПТК щодо можливостей експлуатації їх магістральними трубопроводами.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження пов'язане з науково-дослідними роботами, безпосередню участь у яких брав здобувач. Зокрема, з держбюджетною темою “Основи оптимізації природокористування в територіальних системах західних регіонів України (функціонування, моніторинг, експертиза, прогноз)”.

Мета і завдання дослідження. Основною метою роботи є дослідження гірськокарпатських ландшафтних структур для встановлення характеру та інтенсивності впливу на них магістральних трубопроводів та розробка еколого-ландшафтних підходів до проектування майбутніх і оптимізації існуючих трас.

Для досягнення поставленої мети вирішувались наступні завдання:

- проаналізувати сучасний стан застосування ландшафтознавчих знань при трубопровідному будівництві та обґрунтувати доцільність і окреслити сферу їх використання;

- виявити зміни ПТК під дією будівельних робіт і аварійних ситуацій на трасах трубопроводів; скласти ландшафтні карти поширення і прогнозу шкідливих природно-географічних процесів;

- з'ясувати вплив експлуатації магістральних трубопроводів на геофізичні параметри ПТК;

- встановити тенденції динамічних явищ гірських ПТК порушених магістральними трубопроводами;

- на основі аналізу стану стійкості ландшафтних комплексів до експлуатації трубопровідним транспортом дати їх оцінку щодо можливостей відповідного використання;

- розробити практичні рекомендації по забезпеченню екологічної безпеки при будівництві та експлуатації магістральних трубопроводів у ПТК Українських Карпат.

Наукова новизна одержаних результатів:

- вперше в Україні на прикладі Карпат на локальному і регіональному рівнях проведено ландшафтні дослідження гірських ПТК в зонах трас магістральних трубопроводів; з цією метою розроблені відповідні бланки;

- виконано польове ландшафтне знімання, встановлено і закартографовано модифікованість ландшафтної структури під дією трубопроводів на семи ключових ділянках; здійснено зонування трас трубопроводів за ступенем антропогенної трансформованості ПТК;

- виявлено вплив способів прокладання та аварій на трубопроводах на активізацію шкідливих процесів; розроблено прогноз-схему їх розвитку;

- встановлено особливості геофізичних параметрів ПТК на трасах;

- розроблено методику та виконано якісну оцінку ПТК Українських Карпат щодо можливостей їх використання для трубопровідного будівництва; складено відповідну карту масштабу 1:500 000;

- запропоновано заходи з ліквідації аварійно-небезпечних ситуацій на магістральних трубопроводах Карпатського регіону.

Основні положення дисертації, що складають предмет захисту:

- виявлені автором природно-географічні причини аварійності на трубопроводах; фактори активізації шкідливих процесів на трасах, прогноз-схема їх розвитку;

- результати дослідження та аналізу геофізичної ситуації в порушених трубопроводами ПТК;

- методика розрахунку стійкості та якісної оцінки ПТК Українських Карпат щодо трубопровідного будівництва;

- рекомендації з оптимізації природних систем та ліквідації їх аварійно-небезпечних станів.

Практичне значення одержаних результатів. Досліджений механізм взаємодії гірських ландшафтних структур з магістральними трубопроводами і запропоновані карти поширення шкідливих процесів, стійкості ПТК щодо експлуатації трубопроводами. Розроблені ландшафтно-екологічні підходи до оптимізації порушених гірських територій можуть бути використані при проектувальних роботах і розробці заходів екологічної безпеки існуючих трас в межах Карпатського регіону.

Результати та матеріали дослідження можуть бути використані при реалізації “Державної програми розвитку Карпатського регіону України”.

Положення роботи використовуються в учбовому процесі при викладанні автором спецкурсу “Ландшафтний моніторинг”.

Особистий внесок здобувача полягає у проведенні протягом 1993-1997рр. польових (експедиційних та напівстаціонарних) і камеральних ландшафтних досліджень, спрямованих на вивчення впливу будівництва та експлуатації магістральних трубопроводів на гірські ландшафтні структури, встановленні тенденції динамічних явищ в порушених ПТК, оцінки можливості експлуатації та розробці рекомендацій щодо забезпечення екологічної безпеки території.

Апробація результатів дисертації. Основні результати наукових досліджень доповідались і обговорювались на VII з'їзді Українського географічного товариства (Київ, 1995), науково-практичній конференції “Проблеми становлення і функціонування новостворених заповідників” (Гримайлів, 1995), науково-практичній конференції “Екологічні передумови розвитку рекреації на Гуцульщині” (Яремче, 1996), науково-практичній конференції "Екологічна освіта та виховання" (Луцьк, 1996), науково-практичній конференції “Економіка та екологія” (Львів, 1997), міжнародній конференції “Landscape transformation in Europe” (Warsaw, 1996), на наукових семінарах кафедри фізичної географії та ін.

Публікації. По темі дисертації опубліковано 12 робіт загальним об'ємом 117 друкованих листків.

Обсяг і структура роботи. Дисертація викладена на 140 сторінках машинописного тексту. Складається з вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел (159 найменувань), проілюстрована 36 рисунками, 9 таблицями, 4 додатками. Загальний обсяг дисертації 175 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

ТЕОРЕТИКО-МЕТОДИЧНІ ПОБЛЕМИ ДОСЛІДЖЕННЯ

Аналіз ландшафтознавчих праць показує, що дослідження ролі і місця антропогенного фактору в ПТК ведеться в трьох наукових напрямках. До них відносяться: 1) антропогенне ландшафтознавство; 2) вчення про геотехнічні системи; 3) вчення про антропогенні модифікації ландшафтів. У першому і другому випадках провідна роль у формуванні і розвитку геокомплексів відводиться антропогенному початку, в третьому - природному. Всі три напрямки не виключають один одного, а розкривають з різних точок зору явища об'єктивної дійсності.

Проаналізувавши всі три наукові напрямки, можна констатувати, що траси трубопроводів являють собою антропогенно-модифіковані ПТК, які виникли в результаті антропогенного впливу (підготовки території до прокладання труби і її встановлення та функціонування). Трубопровід, а також його інфраструктура є тими антропогенними елементами ПТК, які з одного боку викликають його антропогенні зміни, а з другого боку виступають джерелом антропогенного забруднення. При цьому, як правило, виникають зміни - порушення, які досягають критичного розмаху і приводять до руйнування ПТК. В цьому контексті перед нами стоїть двоєдине завдання: 1) запропонувати такі підходи до проектування трас магістральних трубопроводів, які б дозволили уникнути деградації ПТК; 2) розробити механізми трансформації змін - порушень у зміни - відновлення, тобто наблизити порушені структури ПТК до вихідного стану.

У розділі також висвітлені питання стійкості ПТК та просторово-часовий прогноз природно-антропогенних явищ.

ПРОБЛЕМИ БУДІВНИЦТВА ТА ЕКСПЛУАТАЦІЇ МАГІСТРАЛЬНИХ ТРУБОПРОВОДІВ

Будівництво трубопроводів в гірських ландшафтах ускладнюють наступні фактори:

- складність геологічної будови при переважанні щільних (корінних) приповерхневих порід;

- різка вираженість вертикального розвитку та диференціації рельєфу;

- велика висотна та експозиційна різноманітність кліматичних умов при частій їх екстремальності;

- велика густота, складний режим та енергія водних потоків;

- сильна розчленованість території при переважанні крутих форм рельєфу та різких експозиційних контрастів;

- залісненість траси на значній протяжності;

- висока інтенсивність природно-географічних процесів при наявності в їх складі таких специфічних гірських як селі, зсуви, обвали і т.д.

В горах можливі наступні способи прокладання трубопроводів (Коршунов и др., 1973): підземний, надземний, в тунелях.

Лінії магістральних трубопроводів в гірській частині прокладаються по найменш антропогенно-порушених ПТК, стаючи таким чином, основним фактором їх трансформації. Ступінь впливу будівництва трубопроводу в значній мірі залежить від діаметра труб, які прокладаються. Чим він більший, тим більшою повинна бути траншея, яка готується для прокладання лінії трубопроводу. Відповідно зростає площа і сила антропогенного впливу на природне середовище. Сучасні магістральні газопроводи, прокладенні через Карпатський регіон, мають, як правило, великий діаметр - 1420мм, а тому порушують при будівництві великі площі.

Лінійний характер магістральних трубопроводів приводить до розділяючого ефекту у впливі на ПТК, який проявляється в розсікаючому вторгненні в їх середовище і порушенні горизонтальних зв'язків.

Будівництво магістральних трубопроводів супроводжується значними порушеннями природних систем (Рис.1). Так, наприклад, при будівництві трансконтинентального трубопроводу "Уренгой-Помари-Ужгород" у Карпатах в грунт було закладено 110тис.тонн труб, вийнято 2.3 мільйони кубометрів ґрунту, було прокладено 456км під'їздів до трас і вздовж трасових доріг (Щербина и др., 1985).

При трубопровідному будівництві зміни в ПТК відбуваються не тільки в компонентному відношенні, але й у територіальному. По трасі формуються дві структурно відмінні ділянки: а) траншея з трубою та насипом; б) територія траси поза насипом. Перша ділянка в фаціальному плані являє собою нову фацію, оскільки змінені всі компоненти ПТК, тобто зруйнувались інваріантні властивості попередньої природної системи. Зв'язки цих комплексів з ландшафтним оточенням розбалансовані (втрачено стан рівноваги).

Другу ділянку - смуги траси поза траншеєю з трубою і насипом можна кваліфікувати як антропогенно-модифіковану. Вона часто залишається в рамках інваріанту вихідної територіальної єдності, оскільки, знесені рослинний покрив а частково і верхній шар ґрунту, здатні регенерувати під впливом більш сильних компонентів.

В цілому проблема ефективного будівництва магістральних трубопроводів через свою складність потребує особливого підходу до вирішення. Тут велику роль можуть відіграти комплексні ландшафтні дослідження. З їх допомогою є можливість встановити міру стійкості природних систем Карпат по відношенню до вторгнення в них магістральних трубопроводів, інтенсивність і швидкість регенерування ПТК, окреслити коло запобіжних заходів по збереженню як природи, так і самих труб.

Однією із найсерйозніших проблем експлуатації магістральних трубопроводів є їх аварійність - непередбачена відмова лінійної частини трубопроводу, що супроводжується катастрофічним впливом на навколишнє середовище.

Провівши аналіз причин аварійності на магістральних трубопроводах зроблено висновок, що близько 50% всіх аварій відбувається через недоврахування властивостей природного середовища. Тому потрібен режим уважного нагляду за станом трубопровідних систем. Необхідно розробити надзвичайну програму рятування Карпат, за створення якої повинні взятися компетентні спеціалісти.

ВПЛИВ БУДІВНИЦТВА ТА ЕКСПЛУАТАЦІЇ МАГІСТРАЛЬНИХ ТРУБОПРОВОДІВ НА ГЕОФІЗИЧНІ ПАРАМЕТРИ ПТК

Вплив магістральних трубопроводів на геофізичні параметри ПТК досліджувався на тестових ділянках “Тисів” і “Вишків”.

Траса магістрального трубопроводу, як правило, являє собою смугу шириною кілька десятків метрів "прориту" за допомогою потужної техніки, із закладеним в центральній частині на глибину 1,5-2м трубопроводом, який “ріже” природні територіальні системи без врахування їх специфічних властивостей.

Незначні поперечні розміри траси змушують проводити ландшафтно-геофізичні дослідження на фаціальному рівні. Технічна форма траси заставляє також відповідним чином скоректувати методичні підходи до збору геофізичних даних антропогенно-модифікованих природних систем.

Траса трубопроводу дуже неоднорідна в плані антропогенної трансформації ПТК. В її межах за результатами польових обстежень ми виділили чотири якісно відмінні зони: 1) еталонну (або непорушену); 2) зону оточення траси; 3) зону власне траси; 4) центральну зону над трубопроводом. Кожна з них має свої режими функціонування і потребує відповідних підходів до вивчення.

Аналіз результатів досліджень на тестових ділянках дозволив виявити деякі загальні риси геофізичного процесу на трасах трубопроводів і встановити його причини. Зокрема, встановлено, що в територіальних єдностях, розміщених в зонах трас, у порівнянні з відносно непорушеними ділянками комплексів, вологість ґрунтового горизонту (глибина взятих зразків 5см) знижується на 15-20%. Це не тільки результат підвищення інсоляції та випаровування вологи з поверхні. Значний вплив має і трубопровід, що знаходиться в середині траси та додатково нагріває грунт.

Дослідження теплового поля показали значну його мінливість в часі. Спостерігається прямий зв'язок із зміною погодних умов. Особливо різкі зміни спостерігаються при випаданні атмосферних опадів, а саме, звужується зона з аномальними температурними характеристиками. Іноді, при сильному бічному відтоці поверхневих і ґрунтових вод, що буває, як правило, при взаємодії траси із вищележачими крутими схилами гір, проходить досить значне (3-4м) бічне зміщення термічної зони.

Вимірювання показали, що структура теплового поля в ПТК, розміщених в зонах трас магістральних трубопроводів, надзвичайно складна. Підвищення температури в верхньому п'ятисантиметровому шарі грунту складає 4-6С. Як відмічалось, ситуація ускладнюється тим, що поряд із природними факторами, що співдіють підвищенню температур, діють антропогенні.

Відповідно до властивих для комплексів природних ритмів формується рослинний покрив. Ритміка - одна з основних характеристик екологічної ніші. Попадаючи в обстановку аритмії, рослинність не в стані нормально розвиватися. Наслідок цього досить наочно прослідковується на всіх трасах. Навіть через декілька десятиріч зони трубопроводів представляють собою майже суцільний бедленд.

Значних змін зазнають і ті фітоценози, що примикають до траси. В умовах Карпат це переважно комплекси з смереково-буковими та ялицево-смерековими субформаціями. Як показали дослідження, зрілий деревостан, що сформувався в певних екологічних умовах, при різкій їх зміні не витримує навантажень і гине. Зміни, що відбуваються при цьому мають наступний механізм. Між ПТК траси та його довкіллям виникає захисна буферна зона, в межах якої проходять різкі зміни рослинного компоненту та мікрокліматичних умов. Ця зона становить приблизно 25м. Перебудова функцій даних ділянок проходить досить болісно. В такій перехідній зоні спостерігається масове ураження деревостану опіками, зимою поширене морозне розтріскування. Тут швидко виникають та поширюються різні грибкові захворювання, висихають дерева. Менш болісно протистоїть цим змінам підріст. Пов'язано це з більш гнучкою його пристосованістю до умов середовища.

Разом з тим, загальні інваріантні механізми функціонування порушених природних територіальних єдностей, що контролюються ландшафтними комплексами більш високого морфологічного рівня, залишаються незмінними. В першу чергу, це стосується основних напрямків міграції речовинно-енергетичних потоків. Швидкість геофізичних та геохімічних процесів у порушених ПТК, в значній мірі, підпорядкована структурі та складу літогенної основи. Відновлення фітоценозів відбувається під спрямовуючим впливом давно існуючих зональних та азональних факторів, фітоценозів оточення. Процеси регенерації, формування і зміни стійкості порушених ПТК контролюються оточуючими ландшафтними системами.

АКТИВІЗАЦІЯ ШКІДЛИВИХ ПРИРОДНО-ГЕОГРАФІЧНИХ ПРОЦЕСІВ В ЗОНАХ ТРАС МАГІСТРАЛЬНИХ ТРУБОПРОВОДІВ

Актуальність цієї проблеми в наші дні різко зростає. Стали частішими шкідливі, в деяких випадках катастрофічні явища, збільшилась їх руйнівна сила. Виконані ландшафтні дослідження показали, що часто причиною їх виникнення є порушення функціонування природних комплексів.

Досить різноманітним є вплив будівництва та експлуатації магістральних трубопроводів на гірські ландшафти. Змінюються умови поверхневого стоку, водного режиму, стійкості в присхилових масивах, що призводить до перебудови механізму схилових процесів. В умовах підвищеної кількості атмосферних опадів активізуються гравітаційні схилові процеси - обвальні, зсувні, ерозійні, перерозподіл поверхневого та підземного стоку.

Як показали матеріали дешифрування космо- та аерофотознімків та маршрутні дослідження траси газопроводів "Братерство", "Союз" та "Уренгой-Помари-Ужгород", сучасні зсувні вогнища локалізуються переважно на південно-західному макросхилі складчастої споруди Східних Карпат, де широко розвинуті схили древньозсувного генезису з характерними зсувними цирками, горбами спучування, ділянками дрібногорбистого древньозсувного рельєфу. Більшість древніх зсувів розташовані в нижній та середній частинах схилів річкових долин, деякі з них приурочені до водозбірних лійок річок та їх приток. Зсуви розміщуються як окремо, так і цілими групами, іноді займають весь схил на протязі декількох кілометрів.

Всі давньозсувні схили які задерновані і покриті лісом у віці від 50 до 150 років, є практично стійкими. Однак, підрізання схилу при будівництві полиць газопроводів, знищення рослинного покриву привело до порушення їх природної стійкості. Сучасні зсувні вогнища розміщуються в ПТК схилів крутизною 10-25 і переважно приурочені до похованих балок корінних порід, іноді вони локалізуються в тілі древніх зсувів.

Часто зсуви виникають у раніше зміщених пухких породах і насипних ґрунтах полиць, при цьому переважно вони мають великі розміри і називаються опливинами.

Внаслідок дешифрування космо- і аерофотознімків та маршрутного дослідження газопроводів "Братерство", "Союз" та "Уренгой-Помари-Ужгород" було виявлено біля 140 зсувів та опливин, що знаходяться в різних стадіях зсувного циклу. Більшість із них перейшло в активну фазу під час проведення будівельних робіт.

Ландшафтні дослідження показали, що внаслідок діяльності водних потоків в насипних ґрунтах полиць розвивається ціла серія повздовжніх і поперечних промоїн глибиною 1,4-4,0 м і шириною 2,0-4,0 м.

В результаті проведених ландшафтних досліджень на тестовій ділянці "Ілемка" зроблено висновок, що головну роль при активізації шкідливих природно-географічних процесів в зонах трас магістральних трубопроводів відіграють літогенні закономірності. Прослідковується чітка приуроченість цих процесів до літогенетичних стрій. Зокрема, для стрій, складених тонкоритмічним флішем Лоп'янецької, Нижньоменілітової та Бистрицької світ характерна активізація зсувних та ерозійних процесів; для стрій, складених грубошаруватим флішем сірих пісковиків Ямненської та Вигодської світ - зсування окремих блоків, та кам'яні розсипи.

При розробці прогнозу шкідливих процесів, що активізувалися в результаті будівництва та експлуатації магістральних трубопроводів, на прогнозній карті ми обмежились зображенням контурів стрій, які об`єднують значні за розмірами смуги ПТК в межах висотних місцевостей, підурочища і урочища яких розвиваються на літологічно однорідних гірських породах.

В межах стрій одного виду спостерігаються певні за набором і характером прояву шкідливі процеси. Іншими словами, підурочища і прості урочища, в яких склались умови для прояву подібних процесів при аналогічних антропогенно-модифікованих станах, звичайно не виходять за рамки стрій певного виду. Саме ці важливі для прогнозування властивості стрій і можливість їх відображення на узагальнених великомасштабних та близьких до них середньомасштабних картах визначають значення даних одиниць в справі прикладних досліджень.

ЕКОЛОГО-ЛАНДШАФТНІ ПІДХОДИ ДО ОПТИМІЗАЦІЇ ГІРСЬКИХ ТЕРИТОРІЙ ПОРУШЕНИХ МАГІСТРАЛЬНИМИ ТРУБОПРОВОДАМИ

Оцінка природних територіальних єдностей щодо можливості їх експлуатації. Природні умови і ресурси оцінюються для того, щоб визначити ступінь їх придатності чи сприятливості, виходячи з тих чи інших суспільних потреб (Исаченко, 1980). Великими можливостями при цьому володіє якісна оцінка.

В наших дослідженнях, об'єктом оцінки є природні територіальні єдності різних морфологічних рівнів. Предметом оцінки виступають продукти діяльності людини у вигляді комплексу антропогенних навантажень представлених магістральними трубопроводами.

Методика комплексної оцінки взаємодії магістральних трубопроводів з ландшафтним середовищем повинна відповідати наступним вимогам:

- мати комплексний характер (відображати взаємодію всіх ландшафтотворчих компонентів);

- характеризуватись диференційованим підходом за рахунок відмінностей в системотворчій ролі компонентів;

- бути диференційованою відносно особливостей трубопроводу;

- по можливості бути перевіреною на практиці.

При оцінці ландшафтних структур щодо можливості їх експлуатації трубопровідним транспортом за основу були взяті різноманітні методики (Исаченко, 1976, 1980; Гродзинський, 1986, 1995; Петлін, 1993 та ін.). Оцінюючи ті компоненти гірського ландшафту, які відіграють провідну роль у формуванні, контролі за інтенсивністю і просторовому поширенні природно-географічних процесів (літогенна основа, вода, рослинність) нами використані: 1)класифікація гірських порід за міцністю (Лонтадзе, 1977); 2)хімічний склад гірських порід (Габінет та ін., 1976); 3)крутизну поверхні та зволоженість (Петлін, 1993); 4)варіанти рослинних угруповань (Стойко та ін., 1982).

Виходячи з того, що глибина антропогенних змін в ПТК, а також можливість повернення до вихідного стану в значній мірі залежить від їх стійкості, то крім вище згаданої покомпонентної оцінки, запропонована оцінка за комплексним критерієм стійкості. Автором розроблена класифікація станів стійкості ПТК (стійкі, умовно стійкі, нестійкі, наближені до критичних, критичні) і на основі аналізу властивостей вищезгаданих компонентів кожному класу присвоєний відповідний бальний показник від 0 до 50 і більше.

Використовуючи вищезгадані методики здійснено оцінку природних систем на локальному (масштаб 1:25 000) (Рис.2.) та регіональному (1:500 000) рівнях. Пропонується п'ять градацій сприятливості тих чи інших ПТК для прокладання трубопроводів: сприятливі, малосприятливі, несприятливі, загрозливі, критичні. До сприятливих ПТК, за даними наших досліджень, відносяться згладжені полонинські поверхні, опуклі поверхні вулканічних масивів та ін. Критичними є ПТК увігнутих схилів сідловин, крупнобрилово-розсипних гребенів і вершин та ін.

Для кожного стану стійкості дана характеристика наявності і прогонозу шкідливих процесів, а також рекомендації щодо можливості і способу прокладання трубопроводів.

Рекомендації щодо забезпечення екологічної безпеки при будівництві та експлуатації магістральних трубопроводів. Проблема надійності та безпеки носить комплексний та багатоплановий характер. Необхідність врахування наслідків трубопровідного будівництва потребує глибокого, технічно грамотного, науково обґрунтованого підходу. Будь-які технічні рішення з цієї проблеми повинні базуватись на результатах екологічного прогнозу можливих наслідків.

Вплив магістральних трубопроводів на будь-які геосистеми фонового характеру. Проблема полягає в тому, що реакція природних систем на таке порушення надзвичайно різноманітна. Кожна морфологічна одиниця гірського ландшафту, починаючи з фації, по-своєму реагує на подібні втручання. Проведені нами ландшафтні дослідження на різних морфологічних рівнях дозволяють наблизитись до вирішення цієї проблеми.

Взаємодія трас магістральних трубопроводів з природними територіальними комплексами піднімає проблеми, які можемо об'єднати в три групи: 1) вибір місця прокладання магістрального трубопроводу та врахування необхідності створення під'їзних шляхів; 2) технологія прокладання трубопроводу; 3) вибір комплексу природоохоронних заходів. Аналізуючи різні методики та принципи проектування (Новиков, Шор, 1982; Бородавкин, Ким, 1976; Телегин и др., 1988; Roth, 1981; Mrass, 1982 та ін.), а також результати проведених нами ландшафтних досліджень вздовж трас магістральних трубопроводів в Українських Карпатах, ми прийшли до висновку, що виявлення спеціальних коридорів є одним з оптимальних методів вибору майбутньої траси. Саме вздовж таких коридорів потрібно прокладати траси, зводячи до мінімуму порушення всіх компонентів гірського ландшафту.

На нашу думку, необхідне впровадження у проектування ландшафтного принципу територіальної диференціації, суть якого в тому, що різні ПТК, які знаходяться в межах траси потребують різних комплексів природоохоронних заходів в залежності від їх ролі в збереженні екологічної стабільності території.

Серед природоохоронних заходів пов'язаних з існуючими трубопровідними системами пропонуємо:

а)врегулювання горизонтальних водних потоків в межах траси з використанням спрямовуючих стінок для роздріблення потоків в межах самих ПТК і спрямування їх в найбільш стійкі природні єдності;

б)застосування дугоподібних спрямовуючих стінок з конусним укріпленням для недопущення утворення шлейфів виносу змитого твердого матеріалу і вологи на перетині схилів різної крутизни та поворотів труби;

в)встановлення підпірних залізобетонних стінок в місцях активізації старих та утворення нових зсувів, обвалів та осипищ;

г)проведення диференційованої вирубки пошкодженого деревостану, враховуючи типологічні властивості ПТК, разом з одночасним лісонасадженням, яке б відігравало буферну, захисну функції та ін.

Навіть при успішному врахуванні вище згаданих пропозицій та рекомендацій, мінімальної шкоди ПТК у наступні роки зазнають тільки тоді, коли буде організована спеціальна служба спостереження і контролю як за трубопровідними системами, так і за всіма компонентами вздовж траси. Таке завдання можна виконати, організувавши поточний та оперативний ландшафтний моніторинг, методика якого розроблена А.В.Мельником та Г.П.Міллером (1993). В рамках цих підсистем ландшафтного моніторингу повинні проводитись щоденні спостередення за станом трубопроводу та оточуючими його ПТК, використовуючи при цьому різноманітну техніку та сучасні прилади, аерофото- та космознімання території.

Ми вважаємо, що вирішенням вказаних питань вся проблема не вирішується, але разом з тим застосування розроблених рекомендацій, на нашу думку, дозволить суттєво покращити існуюче положення у взаємодії магістральних трубопроводів із ПТК.

ВИСНОВКИ

гірський ландшафтний магістральний трубопровід

1. Українські Карпати відзначаються надзвичайно високою насиченістю трубопровідними системами, які завдяки складності природних умов, специфічній технології будівництва та експлуатації, транспортуванню шкідливих речовин, а також виходів у ряді випадків за межі 20-річної відмітки гарантійної надійності є аварійно небезпечними і завдають значної шкоди ландшафтним структурам.

2. Ландшафтознавча наука володіє високим науково-практичним потенціалом для вирішення проблеми гармонійного співіснування природи і закладеного в її середовище трубопроводу. Можливості ландшафтного підходу до аналізу сучасного стану трас та розробки і впровадження запобіжних заходів є надзвичайно великими, а тому стали предметом дисертаційного дослідження автора.

3.Ландшафтні дослідження на семи тестових ділянках ("Тисів", "Вишків", "Пасєка-1,2,3", "Ілемка", "Вільшанка") дозволили встановити морфологічну структуру на рівні фацій, (під-)урочищ, та стрій гірських ландшафтів: низькогірно-скибового, середньогірно-скибового, середньогірно-полонинського, низькогірно-стрімчакового.

4. З ландшафтних позицій траси трубопроводів являють собою антропогенно-модифіковані ПТК, які виникли внаслідок підготовки території для прокладання труби та її встановлення і функціонування. Трубопровід а також його інфраструктура є тими антропогенними елементами ПТК, які з одного боку викликають його антропогенні зміни, а з другого боку виступають джерелом антропогенного забруднення.

5. Будівництво трубопровідних систем супроводжується значними порушеннями природних єдностей. Лінійний характер трубопроводів приводить до розсікаючого вторгнення у ландшафтні територіальні структури і порушення горизонтальних зв'язків. Ступінь впливу будівництва трубопроводів при цьому в значній мірі залежить від діаметра труб, які вкладаються. Чим він більший, тим ширша смуга впливу. Також, до основних порушень слід віднести зміщення і руйнування геоструктурних та літологічних рубежів, різкі зміни рельєфу (форм і крутизни схилів), динаміки гравітаційних процесів, поверхневого та ґрунтового режимів, знищення рослинного покриву. При цьому зміни в ПТК відбуваються не тільки в компонентному відношенні, але й у територіальному.

6. Досліджуючи зміну геофізичних параметрів ПТК (температурні умови та зволоження ґрунтового покриву) під впливом функціонування трубопровідних систем встановлено:

- для систем природного режиму функціонування фоновою є вологість ґрунту 40%, такий же показник може зустрічатися і в ПТК траси, якщо вони приурочені до від'ємних форм рельєфу і щільних суглинистих порід;

- біля траси вологість ґрунту складає 30-40%; на трасі - 30%, безпосередньо над трубою - 23%;

- 15-20-процентне зниження вологості ґрунту порушених ПТК у порівнянні з непорушеними є наслідком підвищених інсоляційних характеристик внаслідок знищення рослинності, відсутність зв'язків з вологомісткими природними єдностями нагрітої труби (температури (повітря чи ґрунту) над трубою на 4-6 вищі, ніж на відстані 1-2м від неї);

- на відміну від непорушених антропогенно-модифікованих ПТК відмінності температурних показників ґрунту в значній мірі згладжені; нівелюються міжфаціальні відмінності і у добовому ході температур.

7. Значних змін в результаті будівництва та експлуатації трубопроводів зазнають фітоценози (смереково-букові та ялицево-смерекові субформації). Зміна звичних екологічних умов привела до їх масових поражень і загибелі. За даними наших досліджень ширина смуги розвитку різних фіопатологічних явищ складає від 7 до 26м і залежить від видового складу лісу та індивідуальних властивостей ПТК.

8. Прикладне значення результатів ландшафтного дослідження територіальних систем в зонах трас магістральних трубопроводів залежить, як відомо, від ступеня пізнання природних закономірностей. Дослідження і картографування ПТК на ключових ділянках та вздовж трас магістральних систем показали, що для кожного виду карпатських ландшафтів характерний свій набір природно-географічних процесів, причиною виникнення яких часто є порушення стабільності природних комплексів. Розроблена прогноз-схема розвитку шкідливих природних процесів.

9. Використовуючи різноманітні методики в роботі здійснено оцінку природних територіальних єдностей Українських Карпат щодо можливості їх використання для трубопровідного будівництва.

10. Вибір місця трубопроводу заслуговує чи не найбільшої уваги. Основне завдання - не допустити (або звести до мінімуму) розвиток негативних тенденцій у взаємовідносинах між природними комплексами та привнесеними в них технічними об'єктами у вигляді трубопроводів. Необхідне впровадження в практику проектування трубопровідних систем ландшафтного принципу територіальної диференціації. Згідно з яким ПТК, що знаходяться в межах траси потребують диференціації комплексів природоохоронних заходів в залежності від їх функціональної специфіки і ролі в збереженні стабільності території.

11. Ландшафтні дослідження дають можливість встановити міру стійкості ПТК щодо взаємодії з магістральними трубопроводами, інтенсивність і швидкість їх регенерування. Розроблені конкретні заходи по ліквідації аварійно небезпечних станів на магістральних трубопроводах Карпатського регіону. Показано, що існуюча ландшафтна структура є основою для організації ландшафтного моніторингу.

12. Досвід використання ландшафтного методу дослідження ПТК трас магістральних трубопроводів виявив нові можливості у забезпеченні їх надійного функціонування. Збереження і реконструкція просторово-функціональних властивостей природних систем є одним із найважливіших шляхів раціонального використання та відтворення природно-ресурсного потенціалу Українських Карпат.

ЛІТЕРАТУРА

Основні положення дисертації викладені у наступних публікаціях:

Ландшафти Українських Карпат в зонах трас магістральних трубопроводів - Львів: Меркатор, 1998. - 102с.

Вплив будівництва магістральних трубопроводів на ПТК Українських Карпат //Вісн. Львів. ун-ту. Сер. геогр. - Вип.20: Географічні проблеми західного пограниччя України. - Львів: Світ, 1997. - с.56-59.

Еколого-ландшафтні підходи до оптимізації територій порушених магістральними трубопроводами //Українське Полісся: вчора, сьогодні, завтра: Зб. наук. праць. - Луцьк: Надстир`я, 1998. - с. 181-182.

Екологічні та економічні наслідки аварій на магістральних трубопроводах в Укр. Карпатах //Мат. наук.-практ. конф. “Екологія і економіка”. - Львів, 1997. - с.23-24.

Екологічні проблеми Гуцульщини (на прикладі функціонування природних територіальних комплексів в зоні траси магістрального газопроводу “Союз”) //Мат. наук.-практ. конф. “Екологічні передумови розвитку рекреації на Гуцульщині”. - Яремче, 1996. - с.10-11.

Ландшафтні основи вирішення екологічних проблем в зонах прокладки магістральних трубопроводів (на прикладі Українських Карпат)// VII з'їзд Українського географічного товариства: Тез. доп. - К., 1995. - с.132 (співавтор Петлін В.М.).

Landscape transformation in Europe practical and theoretical aspects. IALE International Conference, Warsaw - Poland, 1996, p.35 (співавтори Melnyk A., Petlyn V., Shuber P., Baitsar A..).

Размещено на Allbest.ru

...