2.5. Инженерно-экологические изыскания
Под экологическим загрязнением в трубопроводном транспорте нефти, нефтепродуктов и газа следует понимать не только прямое и непосредственное введение сторонних веществ или энергии в окружающую среду, но и косвенное нарушение экологической целостности природного ландшафта, которое приводит к быстрому или медленному воздействию с отрицательными последствиями в отношении человека и различных популяций флоры и фауны.
В свою очередь сложная инженерно-техническая система трубопроводного транспорта характеризуется повышенной опасностью и особенными воздействиями на природную среду. Это связано с технологией транспортировки природного газа, нефти, нефтепродуктов и спецификой инженерных решений подземных и надземных сооружений в составе линейной части магистральных трубопроводов, а также конструкциями и оборудованием, используемыми в сосредоточенных объектах трубопроводных систем. Кроме того, следует отметить, что магистральные трубопроводы имеют большую протяженность, и они пересекают практически все природно-климатические регионы России.
Объекты магистрального трубопровода, в сравнении с другими сооружениями, следует рассматривать как встроенный в природную среду чужеродный элемент с высокой степенью агрессивных воздействий на природную среды. В общем случае система «магистральный трубопровод - природная среда» характеризуется сложным набором прямых и обратных связей, проявляющихся во взаиморазрушающих процессах, значительно снижающих надежность магистралей.
Как правило, взаимовлияние трубопроводных комплексов и природной среды носит негативный характер. Отсюда следует задача: с одной стороны, свести к минимуму техногенные воздействия в период строительства и эксплуатации трубопроводов, с другой, ослабить отрицательное влияние природных компонентов на надежность и безопасность трубопроводных объектов. Поэтому особое внимание следует уделять при изыскании трасс и проектировании трубопроводных систем вопросам геоэкологии, в том числе, с привлечением данных дистанционного зондирования Земли и аэрокосмического спектрозонального изображения местности.
Аварийная ситуация на нефте- и нефтепродуктопроводах имеет серьёзные экологические последствия, где доминирующую роль играет фактор загрязнения водоемов и почв. Поэтому задачей изыскателей, проектировщиков и строителей является поиск путей наименьшего взаимного влияния: техногенного - на окружающую природу со стороны сооружения и, с другой стороны, влияние природных явлений на трубопровод (геодинамика, тектонические разломы, оползни, сели, разжижение грунта и др.).
Характерной особенностью техногенного воздействия газопровода на окружающую среду является термическое (огневое и взрывное) влияние, связанное с возгоранием газа, а также значительное нарушение целостности почвенно-растительного покрова. Радиус термического воздействия, определяющий зону полного поражения окружающего растительного покрова в очаге отказа газопровода достигает до полукилометра, а котлован, образующийся в момент аварии газопровода, достигает максимальных размеров 100x60x15 м.
По своему характеру техногенное воздействие трубопровода на все элементы природы является комплексным, поскольку оно затрагивает биохимические процессы, происходящие в атмосфере, земле и водоемах. Например, загрязнение атмосферы обусловлено сжиганием попутного газа на факелах, продуктов деятельности компрессорных станций, выбросом нефте- и газопродуктов в результате аварий и по другим причинам. Нефтяное загрязнение возникает из-за аварийных прорывов напорных и сборных коллекторов магистральных трубопроводов, при авариях на скважинах и т. д. В период аварий концентрация нефтепродуктов в водоемах может достигать 200 - 300 мг/л. Загрязнения рек и водоемов отрицательно сказывается на рыбных запасах региона.
Строительство магистральных трубопроводов в северном регионе влияет на состоянии животного мира. За счет перераспределения популяционных групп, покидающих зоны влияния строительства и эксплуатации магистральных трубопроводов, происходит уплотнение популяций в новых местах обитания, что приводит, в конечном счете, к снижению продуктивности охотугодий. Кроме того, в результате отчуждения территорий под строительство и воздействия производственных процессов сокращаются площади оленьих пастбищ, создаются искусственные препятствия на путях миграции оленей. В результате крайне неравномерно используются кормовые ресурсы, исчезают ягельные корма. Например, гусеничный след прохода инженерной техники протяженностью 3 км выводит из строя около 1 га оленьих пастбищ.
Как показывают многолетние статистические данные, трассы трубопроводов по территории России на протяжении до 45% от общей длины прокладывают по лесным массивам. В годы интенсивного строительства трубопроводов на 10 000 км трассы ежегодно вырубалось от 12 до 15 тыс. га леса.
Методы утилизации неделовой древесины до сих пор плохо разработаны. Порубочные остатки сжигаются, в северных районах тонкомерный лес в отдельных случаях оставляют на трассах.
Недопустимо вырубать леса в зоне лесотундры, так как согласно исследованиям - леса в этой зоне больше не восстанавливаются, что приводит к повсеместному распространению тундры на юг на многие километры со всеми ее атрибутами - заболачиванием территории и развитием тундровой растительности.
Из-за шумовых воздействий животные и птицы вынуждены покидать привычные места ареалов обитания. Известны примеры, когда даже такие приспособленные к жизни в экстремальных условиях виды, как например, волки вынуждены откочевывать для вывода потомства на 100 - 300 км от строящегося объекта.
Самостоятельный вид техногенного воздействия на окружающую среду представляет работа компрессорных (КС) и насосных станций (НС). Как показывает анализ, содержание этих выбросов в зоне КС несколько раз превышает максимально допустимые концентрации в атмосфере воздухе. Для ряда КС и НС уровень загрязнения составляет 30 - 60 ПДК на расстоянии от источника в среднем до 500 м.
При пересечении трассами трубопроводов рек и ручьев разрушаются берега с последующим размывом траншей и прибрежной полосы, русла рек перекрываются трубами, особенно при наземной прокладке; поймы захламляются остатками строительных материалов и древесными остатками; нарушается задернованность прибрежной полосы и поверхность пойм.
Эти воздействия, вызванные нарушениями нормативных требований при строительстве трубопроводов, отступлениями от проектов и частично упущениями самого проекта, приводят к стеснению руслового потока, к нарушению водного режима, повышению мутности воды, снижению рыбохозяйственного значения рек.
В результате тесной взаимосвязи компонентов природной среды непосредственному воздействию подвергаются гидрологический и гидрогеологический режим и снежный покров, тепломассообмен в приземном слое атмосферы, что в свою очередь оказывает в дальнейшем влияние на растительность, почву, микрорельеф.
При строительстве трубопровода непосредственное воздействие на компоненты природной среды не выходит за пределы трассы. Однако опосредованное воздействие сказывается на гораздо большей территории. В первую очередь, это связано с изменением гидрологического режима, нарушением сложившейся системы дренирования и в наибольшей мере проявляется на тех участках, где трубопровод проложен в насыпи. На участках, расположенных выше насыпи происходит подпор поверхностных грунтовых вод, следствием чего появляются процессы заболачивания, образуются озера, а участки, лежащие ниже насыпи, осушаются. Изменение гидрологического режима приводит к перестройке растительного покрова. В северной тайге и лесотундре отмечается гибель деревьев на переувлажненных участках и их появление на осушенных. Происходят изменения в кустарниковом, травяном, моховом и лишайниковом покровах и в снежном режиме. Все это вызывает изменение геокриологических условий.
При прокладки трассы трубопроводов следует избегать заповедных участков и особо охраняемых зон. Например, при рассмотрении вариантов участка трассы нефтепровода от ст. Тайшет до ст. Сковородино: вдоль ж.д. линии БАМ по берегу о. Байкал (вариант 1) или в обход по северной неосвоенной и безлюдной трассе (вариант 2) предпочтение было отдано второму варианту для исключения возможного загрязнения озера, которое решением ЮНЕСКО включено в общечеловеческое достояние как исключительное природное явление (см. Рис. 2.8).
|
Рис. 2.8. Схема изменённого маршрута западного участка трубопровода «Восточная Сибирь – Тихий Океан» (ВСТО) по экологическим соображениям, чтобы избежать возможного загрязнения территории озера Байкал, и приблизить трассу трубопровода к месторождениям углеводородного сырья. (Трасса отнесена к северу от озера Байкал почти на 400 км) |
Природа северных регионов характеризуется широким распространением вечной мерзлоты, сильной заболоченностью и обводненностью территории, весьма тонким мохорастительным покровом, замедленным протеканием биохимических процессов из-за долгой полярной зимы и другими факторами.
На многолетнемерзлых грунтах и заболоченных территориях возникает сложное механическое и тепловое взаимодействие трубопроводов с геологической и гидрогеологической средой, вызывая изменение ландшафта и состояние грунтов оснований.
Практика эксплуатации трубопроводных систем показала, что не следует располагать промышленные площадки в пределах граничных участков или на относительно крутых склонах, особенно, если они наполнены сильнольдистыми грунтами, а также на торфяниках с мощным слоем торфа и жильными льдами и на площадях криогенного пучения.
Природные комплексы, выделенные в пределах изучаемой изыскателями территорий, можно разделить на группы по их устойчивости к повреждениям и необходимости рекультивации. К группе неустойчивых природных комплексов, нуждающихся в охране, следует отнести участки со скоплением минеральных бугров и гряд пучения с лесами, тундрами или частым чередованием минеральных, торфяно-минеральных и торфяных бугров и гряд пучения с участками тундрового ландшафта, а также пологохолмистые участки с тундрами. В этих природных комплексах техногенное воздействие сильно нарушает природное равновесие, а восстановление первоначальных природных условий не происходит. Поэтому в неустойчивых природных комплексах необходимо проведение специальных мероприятий по искусственному формированию растительного покрова, препятствующего развитию термокарстовых, эрозионных и эоловых процессов. Наиболее эффективно использование дернины растений. На склонах для предупреждения эрозии и солифлюкции рекомендуется производить посадки черенков длиной 0,5 - 1 м на расстоянии 60 - 70 см друг от друга. Посадку проводят в конце июня на глубину 25 - 30 см с одновременным внесением полного минерального удобрения.
К группе устойчивых природных комплексов относятся травяные и травяно-моховые болота, а также природные комплексы пойм и логов. Эти природные комплексы не нуждаются в проведении мероприятий по рекультивации.
Остальные комплексы, выделенные на исследуемой территории, составляют группу относительно устойчивых природных образований. Мероприятия по рекультивации в этих природных комплексах, по-видимому, следует проводить на участках, подвергшихся сильным нарушениям (полное удаление почвы, деформация рельефа и т.д.).
При изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации следует соблюдать требования по минимизации воздействия трубопроводных систем на природную среду и исключать возможное её влияние на прочность, устойчивость и долговечность объектов трубопроводных систем, так как аварийные ситуации создают значительные воздействия на окружающую среду и вызывают обширные загрязнения вдоль трассы трубопровода.
В соответствии с изложенным экологические изыскания должны давать проектировщикам необходимые информационные материалы и практические рекомендации для их учёта при проектировании объектов трубопроводного транспорта.
Контрольные вопросы к главе 2.
Основные требования к оптимизации проектов прокладываемых трасс трубопроводов.
Условия выбора площадок для строительства терминалов нефти и газа.
Общие требования к причальным сооружениям на морских терминалах.
Какие требования предъявляются к инженерно-экологическим изысканиям.
Изложите основные характеристики аэрофотосъёмки и аэрокосмической съёмки в инженерных изысканиях.
Общие требования к изысканиям трасс и размещению объектов трубопроводных систем на местности.
Что такое геоинформационные технологии в изысканиях и строительстве трубопроводных систем?
Опишите существующие электронные модели рельефа и методы прокладки по ним трасс.
Принципы и условия трассирования и их оптимизация.
Требования к формированию ёмкости (производительности) резервуарных парков.