Корсей С.Г., Чубай Е.О.
РАО «РОСНЕФТЕГАЗСТРОЙ» Управление по координации работ в Восточно-Сибирском и Дальневосточном регионах, тел.: (095) 933-1965, 933-1966
Ежегодное повышение потребности в транспортировке нефтепродуктов диктует необходимость строительства магистрального нефтетрубопровода Россия-Китай, возможные варианты которого представлены на рис. 1. Строительство трубопровода влечет за собой воздействие на состояние окружающей среды, флоры и фауны, но при грамотном и рациональном подходе к трассированию и непосредственно строительству изменение экосистемы может быть сведено к минимуму.
Рис. 1. Восточная Сибирь и Дальний Восток. Проекты нефте- и газотрубопроводов.
Основополагающий аспект экологически грамотного проектирования нефтепровода заключается в смягчении воздействия на геосистемы и в использовании специальных технических приемов для стабилизации их состояния на некотором приемлемом уровне. При правильно выполненных изысканиях, достаточной базе пространственных данных, грамотном инженерно-геологическом прогнозе, а также при хорошей организации и выполнении работ с использованием технологий ГИС, негативные явления могут быть сведены к минимуму. Поэтому важно выполнять все этапы экологических изысканий, прогноза и мониторинга.
Геоинформационные системы успешно решают задачи в области исследования, охраны и управления природопользованием, включая подсистемы сбора, обработки, хранения и анализа информационных ресурсов. ГИС-технологии решают задачи построения многоуровневых информационных баз пространственных данных, обеспечивающих доступ ко всему комплексу ресурсов эффективным и наглядным способом, генерализуя информацию для успешного решения задач управления нефтепроводом, его инвентаризации и отслеживания состояния и ресурса. Кроме того, ГИС доказали свою высокую эффективность при решении различных оперативных задач в процессе эксплуатации нефтепровода, в том числе в условиях чрезвычайных ситуаций.
Стадии проекта
Исходя из этого, уже на первых стадиях проектирования нефтепровода Россия — Китай был произведен ГИС-анализ, позволяющий понять закономерности и взаимные отношения географических данных и объектов. Результаты анализа позволяют проникнуть в суть происходящего в данном месте, координировать действия и выбрать лучший вариант решения. Совместное применение ГИС и данных дистанционного зондирования резко повышает оперативность и качество решений, направленных на ликвидацию аварий и минимизацию их последствий. Исследования по оценке воздействия на окружающую среду проектируемого нефтепровода включали следующие этапы:
- анализ состояния территории, на которую может оказать влияние намечаемая деятельность;
- выявление возможных воздействий на окружающую среду;
- оценка воздействий на окружающую среду;
- определение мероприятий, уменьшающих, смягчающих или предотвращающих негативные воздействия;
- оценка значимости остаточных воздействий на окружающую среду и их последствий;
- разработка программы экологического мониторинга и контроля на всех этапах реализации намечаемой деятельности.
ГИС анализ
Для выполнения работ по оценке экологической ситуации нефтепровода Россия-Китай проведен многосторонний анализ информации (рис. 2). Разработана система экологического мониторинга для успешного проведения больших объемов комплексных строительных работ в условиях разнообразных законодательных ограничений, установленных в отношении природной среды.
Рис. 2. Сравнительная характеристика вариантов трассирования.
Система природного мониторинга содержит информацию о текущем состоянии экосистемы и взаимодействует с системой прогнозного моделирования для оценки разных сценариев строительства нефтепровода с целью достижения наиболее экономичного решения с учетом экологического критерия.
Основой для работы региональной ГИС экологической направленности является цифровая модель рельефа (ЦМР). Построение ЦМР проводилось с учетом основных географических закономерностей, кроме горизонталей и отметок высот учитывались реки, мелкие озера, батиметрия крупных озер, отметки урезов воды и др. (рис. 3).
Рис. 3. Визуализация ЦМР
(используется для аналитических расчетов
и экологического картографирования).
Работы с применением ГИС по анализу реальных и гипотетических ситуаций, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации нефтепровода, проведены с использованием функций ArcView Spatial Analyst и 3D Analyst. По построенным ЦМР водосборов были определены направления водотоков, рассчитаны протяженность, площадь и объем разлива нефти в случае аварии. Это позволило скорректировать трассу нефтепровода в обход наиболее уязвимых участков.
Рис. 4. Выделение водосборов по трассе трубопровода.
Математическая модель местности (МММ) строилась на основе ЦМР высокого разрешения и ряда тематических слоев. По ней можно в автоматизированном режиме выделять водосборные бассейны для каждой точки поверхности (рис. 4), рассчитывать зоны затопления (загрязнения в случае разлива нефти), дальность распространения загрязнения с учетом почвенного покрова, растительности, гранулометрического состава грунтов, терпературных параметров (воздуха и грунта), наличия осадков в момент ЧС, величины снежного покрова и т.д. Такой подход к выбору трассы позволяет минимизировать риски и значительно уменьшить масштабы негативных последствий возможных техногенных катастроф в данном районе. Учитывая высокую сейсмичность региона, данный подход является практически единственно возможным.
Использование данных дистанционного зондирования
На этом этапе наиболее эффективным становится обьединение средств ГИС и ERDAS IMAGINE в единую платформу, что обеспечивает корректный подход к оценке экологической ситуации в регионе с позиций экономического природопользования.
В процессе природоохранного проектирования важную роль играет фактор сохранности почвенно-растительных покровов (рис. 5).
Рис. 5. Время восстановления почвенного покрова, нарушенного в результате строительства нефтепровода (время сукцессии определяется на основе комплексного анализа ландшафтных, геоморфологических и геологических карт).
Планирование и экологическая оценка работ — важные инструменты, гарантирующие соблюдение природоохранных требований. Объединение данных наблюдений за природной средой и результатов моделирования сценариев ее изменений при конкретном плане работ служит ключевым фактором в принятии решений. Эти задачи успешно решаются средствами програмного обеспечения ERDAS IMAGINE. С использованием эталонов дешифрирования были построены карты грунтов и растительности. На их основе определяются санирующие свойства ландшафтов по преобразованию, поглощению или нейтрализации загрязнителей. По полученным по ЦМР направлениям водотоков и тематической карте растительности и грунтов проведено районирование трассы и выделены наиболее экологически уязвимые участки нефтепровода (рис. 6). Анализ полученных результатов позволил в качестве меры, предотвращающей возможные негативные воздействия, выбрать места для «ловушек» разливов нефти на случай возможных ЧС.
Рис. 6. Оценка вероятной степени загрязнения в случае прорыва нефтетрубопровода (на основе анализа характеристик грунтов и рельефа определяется степень загрязнения почвенного покрова в случае разлива нефти). ландшафтных, геоморфологических и геологических карт).
Для корректировки построенной математической модели местности широко использовались данные дистанционного зондирования (ДДЗ). В качестве исходной информации были взяты снимки LANDSAT-7, МК-4 высокого разрешения, а также данные полевых геодезических изысканий. Обработка ДДЗ велась с использованием модуля IMAGINE OrthoBASE для ортофототрансформации и геометрической коррекции снимков. Данные многозональной космической съемки использовались для уточнения инфраструктуры, состояния ландшафтных карт и карт растительности, изменений речной сети, границ населенных пунктов. Полученная информация позволила скорректировать математическую модель, добиться более высокой степени ее достоверности (рис. 7).
Рис. 7. Гипсометрическая карта на район трассы нефтепровода (совмещение ЦМР с изолиниями и космических снимков используется для оценки достоверности проведенных экологических расчетов).
Качество воды определялось по результатам химического анализа проб за несколько лет и гиперспектральным снимкам территории. Их соместный анализ позволил создать эталоны дешифрирования (рис. 8). Они позволяют оценить состояние и выявлять естественные и возможные техногенные изменения состава воды и грунтов.
Рис. 8. Дешифрирование косми-ческих снимков
в ERDAS IMAGINE с использованием Базы Знаний.
С использованием космических снимков также велось планирование оптимального размещения строительных площадок и дорог. На снимках отчетливо видны места прошедших лесных пожаров, вырубок леса, молодых посадок деревьев. Проведение строительных работ на этих участках позволяет минимизировать ущерб таежной экосистеме, так как гибель лесной растительности приводит к опустыниванию и исчезновению уникальной флоры и фауны.
Песпективы
Для дальнейшего расширения и усовершенствования общего информационного поля данных требуется многопользовательский, разноуровневый, удаленный доступ к базе геоданных. Для управления большими объемами пространственных данных, хранящихся в распределенной СУБД, обеспечения возможностей одновременного внесения изменений в базу геоданных многими пользователями с гарантией сохранения ее целостности, запроса и просмотра растровых и векторных данных из базы геоданных не обойтись без серверного приложения ArcSDE. А ArcIMS может обеспечить удобный открытый доступ к пространственным данным и картам по локальным, региональным сетям и Интернету.
Заключение
С помощью ГИС построена математическая модель местности, по которой спланированы основные мероприятия по предотвращению экологического риска при строительстве трубопровода. Корректность и взаимоувязанность слоев общегеографических и тематических данных позволяет оперативно провести комплексную оценку воздействия на окружающую среду, оценить ущерб, дать прогноз последствий возможных чрезвычайных и аварийных ситуаций, вести экологический мониторинг. Комплекс выполненных работ, как составляющая часть планово-перспективной экономической оценки, позволяет провести корректный расчет эколого-экономических показателей затрат и выгод эксплуатации с учетом требований природоохраны и без существенного нарушения существующего экологического равновесия. Теперь мы готовы в случае необходимости действовать незамедлительно, имеем возможность принять оперативные меры без приостановки работ.
