1295
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
Г.М. Батракова, Е.С. Белик, И.Н. Швецова
МОНИТОРИНГ БЕЗОПАСНОСТИ
Конспект лекций
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2012
УДК 504.064.36+504.4+504.05 Б28
Рецензенты:
д-р техн. наук, профессор Б.Е. Шенфельд (ФГБУ УралНИИ «Экология»);
д-р техн. наук, профессор А.А. Кетов (Пермский национальный исследовательский политехнический университет)
Батракова, Г.М.
Б28 Мониторинг безопасности : конспект лекций / Г.М. Батракова, Е.С. Белик, И.Н. Швецова. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. по-
литехн. ун-та, 2012. – 306 с.
ISBN 978-5-398-00906-4
Представлены основы теории и практики мониторинга и прогнозирования изменений природной среды под влиянием природных и техногенных факторов риска. В модульной структуре пособия рассмотрены принципы организации наблюдений с учетом масштаба и дифференциации природных сред, приоритета определения факторов риска, особенностей отбора проб, возможностей методов наблюдений и технических средств контроля (измерений). Даны примеры организации регулярных наблюдений, способы сбора и обобщения информации о факторах и источниках опасности, отдаленных экологических последствиях.
Предназначено для студентов и магистрантов, обучающихся по направлению 280700 «Техносферная безопасность», а также студентов технических специальностей для самостоятельного изучения дисциплин экологического цикла и подготовки выпускных квалификационных работ.
УДК 504.064.36+504.4+504.05
Издание подготовлено в рамках приоритетного направления развития Пермского национального исследовательского политехнического университета «Урбанистика».
ISBN 978-5-398-00906-4 |
ПНИПУ, 2012 |
СОДЕРЖАНИЕ
Модуль 1. ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ МОНИТОРИНГА И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ФАКТОРОВ РИСКА ИУЯЗВИМОСТИ
ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
Тема 1. |
ВИДЫ НАБЛЮДЕНИЙ, ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ |
|
|
МОНИТОРИНГА БЕЗОПАСНОСТИ УРБАНИЗИРОВАННЫХ |
|
|
ТЕРРИТОРИЙ.................................................................................... |
7 |
1.1. Мониторинг безопасности: терминология, определения, |
|
|
|
основные задачи, классификация видов деятельности................... |
7 |
1.2. Системы мониторинга в РФ ............................................................. |
12 |
|
Тема 2. |
НОРМАТИВНО-ПРАВОВЫЕ ОСНОВЫ |
|
|
ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В ТЕХНОСФЕРЕ |
|
|
И ОРГАНИЗАЦИИ МОНИТОРИНГА ............................................ |
23 |
Тема 3. |
СБОР ИНФОРМАЦИИ И ФОРМИРОВАНИЕ |
|
|
БАЗ ДАННЫХ О ФАКТОРАХ РИСКА........................................... |
31 |
3.1. Методические основы организации наблюдений............................ |
31 |
|
3.2. Принципы формирования информационных ресурсов |
|
|
|
безопасности потенциально опасных объектов и территории ...... |
38 |
|
3.2.1. Базы данных по авариям на промышленных объектах......... |
40 |
|
3.2.2. Формирование информационных ресурсов |
|
|
территориального уровня........................................................ |
43 |
3.3. Эколого-географическая характеристика территории |
|
|
|
с использованием ГИС-технологий.................................................. |
47 |
Контрольные вопросы .............................................................................. |
51 |
|
Список литературы по теме...................................................................... |
52 |
|
|
Модуль 2. МОНИТОРИНГ ПРИРОДНЫХ ФАКТОРОВ РИСКА |
|
И ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ ПРИРОДНОГО ХАРАКТЕРА |
|
|
Тема 4. ВИДЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИРОДНЫХ |
|
|
|
ФАКТОРОВ РИСКА.......................................................................... |
53 |
4.1. Землятресения..................................................................................... |
55 |
|
4.2. Цунами ............................................................................................... |
62 |
|
4.3. Наводнение ........................................................................................ |
69 |
|
4.4. Снежная лавина ................................................................................. |
76 |
|
4.5. Снежная буря...................................................................................... |
80 |
|
4.6. Неблагоприятные метеоусловия для рассеивания выбросов ......... |
85 |
|
Контрольные вопросы .............................................................................. |
89 |
|
Список литературы по теме...................................................................... |
90 |
|
Тема 5. АЭРОКОСМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ МОНИТОРИНГА |
|
|
|
БЕЗОПАСНОСТИ И ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ КОМПОНЕНТОВ |
|
|
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ.............. |
92 |
|
|
3 |
5.1. Дистанционное зондирование Земли................................................ |
92 |
5.2. ДЗЗ для оценки состояния лесных ресурсов |
|
и мониторинга пожаров..................................................................... |
104 |
5.3. ДЗЗ для оценки нефтезагрязнения акваторий морей и океанов |
|
и почвогрунтов территорий нефтедобычи ...................................... |
109 |
Контрольные вопросы .............................................................................. |
115 |
Список литературы по теме...................................................................... |
115 |
Модуль 3. МОНИТОРИНГ ТЕХНОГЕННЫХ ФАКТОРОВ РИСКА |
|
И ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИЙ |
|
Тема 6. РАДИАЦИОННО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ.............. |
121 |
6.1. Характеристика радиационного воздействия.................................. |
121 |
6.2. Виды и средства радиационно-экологического мониторинга........ |
126 |
6.2.1. Мониторинг при штатном режиме работы АЭС.................... |
126 |
6.2.2. Мониторинг аварийной ситуации ........................................... |
142 |
Контрольные вопросы .............................................................................. |
148 |
Список литературы по теме...................................................................... |
149 |
Тема 7. МОНИТОРИНГ АВАРИЙНО ХИМИЧЕСКИ |
|
ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ..................................................................... |
151 |
7.1. Классификация и краткая характеристика АХОВ и СДЯВ............ |
151 |
7.2. Мониторинг химически опасного объекта ...................................... |
159 |
7.2.1. Мониторинг при штатном режиме работы предприятия...... |
159 |
7.2.2. Обоснование программы мониторинга для оценки |
|
масштабов распространения аварии ....................................... |
167 |
Контрольные вопросы .............................................................................. |
171 |
Список литературы по теме...................................................................... |
172 |
Тема 8. МОНИТОРИНГ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ............................ |
173 |
8.1. Нефть. Эколого-геохимические характеристики |
|
содержания нефтепродуктов............................................................. |
173 |
8.2. Общие рекомендации по организации экологического |
|
мониторинга при добыче нефти........................................................ |
178 |
8.3. Мониторинг загрязнения воздушной среды, объектов |
|
гидросферы, почвенно-растительного покрова............................... |
183 |
8.4. Мониторинг аварийных ситуаций.................................................... |
207 |
Контрольные вопросы .............................................................................. |
210 |
Список литературы по теме...................................................................... |
211 |
Модуль 4. МОНИТОРИНГ БЕЗОПАСНОСТИ |
|
ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ, СИСТЕМ |
|
ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ И ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ АВАРИЙ |
|
Тема 9. МОНИТОРИНГ БЕЗОПАСНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ |
|
ОБЪЕКТОВ РАЗМЕЩЕНИЯ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ |
|
ПРОИЗВОДСТВА И ПОТРЕБЛЕНИЯ............................................. |
212 |
9.1. Полигоны ТБО.................................................................................... |
212 |
9.1.1. Мониторинг состояния грунтовых вод и фильтрата.............. |
212 |
4
9.1.2. Контроль за состоянием воздушной среды............................ |
216 |
9.1.3. Контроль за состоянием почвы................................................ |
217 |
9.1.4. Контроль соответствия отходов, поступающих |
|
на полигон заявленной степени опасности............................ |
218 |
9.2. Полигоны по обезвреживанию и захоронению |
|
токсичных промышленных отходов................................................. |
220 |
9.2.1. Контрольгерметичности экранов наполигонах |
|
пообезвреживанию изахоронению токсичных |
|
промышленных отходов................................................................... |
223 |
9.2.2. Контрольхимическогосостава дождевых и грунтовых вод....... |
224 |
9.3. Объектыхранения радиоактивных отходов............................................ |
225 |
9.3.1. Образование иклассификация радиоактивных отходов............. |
225 |
9.3.2. Общие требования кмониторингу безопасности |
|
при хранении твердых радиоактивных отходов(ТРО) ............... |
227 |
9.3.3. Хранилища радиоактивных отходов.............................................. |
228 |
9.3.4. Могильники ТРО............................................................................... |
229 |
9.4. Система мониторингабезопасности приоперативном |
|
режиме работы объектов размещения твердыхотходов |
|
производства ипотребления...................................................................... |
230 |
9.4.1. Мониторинг ЧСна полигонах ТБО................................................ |
230 |
9.4.2. Мониторинг ЧСна объектах хранения |
|
твердыхрадиоактивных отходов..................................................... |
233 |
Контрольные вопросы .............................................................................. |
234 |
Список литературы по теме...................................................................... |
235 |
Тема 10. МОНИТОРИНГ БЕЗОПАСНОСТИ |
|
ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ .................................... |
237 |
10.1. Объекты мониторинга и общие |
|
рекомендации по его организации.................................................. |
237 |
10.2. Мониторинг безопасности накопителей жидких отходов............ |
240 |
10.2.1. Мониторинг безопасности инженерной |
|
защиты накопителей отходов............................................. |
242 |
10.2.2. Контрользасанитарным состоянием территории.................. |
243 |
10.2.3. Геодезический (маркшейдерский) контроль..................... |
244 |
10.2.4. Наблюдения за фильтрационным режимом |
|
и паровым давлением на сооружениях.............................. |
244 |
10.2.5. Контроль уровня и качества воды в скважинах |
|
наблюдательной сети.......................................................... |
245 |
10.2.6. Контроль соблюдения технологии заполнения |
|
и намыва............................................................................... |
246 |
10.2.7. Средства измерений ............................................................ |
246 |
10.3. Система мониторинга безопасности накопителей |
|
отходов для нештатного режима работы ....................................... |
248 |
10.4. Общие требования к системе мониторинга безопасности |
|
состояния водоподпорных ГТС (плотин)....................................... |
251 |
|
5 |
10.4.1. Система мониторинга безопасности водоподпорных |
|
ГТС (плотин) в штатном режиме работы.......................... |
251 |
10.4.2.Общие требования к системе прогнозирования возможных последствий гидродинамических аварий
на водоподпорных ГТС (плотинах) ................................... |
254 |
10.4.3. Расчет волны прорыва при разрушении плотины............. |
258 |
Контрольные вопросы .............................................................................. |
264 |
Список литературы по теме...................................................................... |
265 |
Тема 11. МОНИТОРИНГ БЕЗОПАСНОСТИ СИСТЕМ |
|
ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ............................................... |
266 |
11.1. Организация мониторинга качества питьевой воды |
|
в штатном режиме работы систем водоснабжения ....................... |
268 |
11.1.1. Пространственная, временная и параметрическая |
|
структура контроля безопасности питьевого |
|
водоснабжения..................................................................... |
268 |
11.1.2. Выбор показателей для контроля....................................... |
271 |
11.2. Мероприятия и требования к организации питьевого |
|
водоснабжения в нештатном режиме ............................................ |
272 |
11.2.1. Возможные аварийные ситуации |
|
в системе питьевого водоснабжения.................................. |
272 |
11.2.2. Порядок передачи информации при ЧС на СХПВ........... |
281 |
11.3. Актуальные проблемы безопасности питьевого |
|
водоснабжения мегаполиса............................................................. |
282 |
Контрольные вопросы .............................................................................. |
286 |
Список литературы по теме...................................................................... |
287 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 1............................................................................................. |
288 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2............................................................................................. |
290 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 3............................................................................................. |
291 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 4............................................................................................. |
293 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 5............................................................................................. |
294 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 6............................................................................................. |
295 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 7............................................................................................. |
296 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 8............................................................................................. |
300 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 9............................................................................................. |
305 |
Модуль 1 ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ МОНИТОРИНГА
И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ФАКТОРОВ РИСКА И УЯЗВИМОСТИ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
Тема 1. ВИДЫ НАБЛЮДЕНИЙ, ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ МОНИТОРИНГА БЕЗОПАСНОСТИ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ
1.1. Мониторинг безопасности: терминология, определения, основные задачи, классификация видов деятельности
В концепции устойчивого развития и сбалансированного природопользования большое внимание уделяется вопросам управления безопасностью и создания систем обеспечения экологической безопасности
(рис. 1.1).
Социально-экономическая ситуация и статистические данные о чрезвычайных ситуациях (ЧС) и авариях на промышленных объектах, имевших место на рубеже ХХ и XXI вв., доказывают необходимость межгосударственного и национального регулирования в области управления рисками и безопасностью, предупреждения аварий и ЧС, ликвидации их последствий и единой политикивобластизащиты населения и территорий.
Оценка опасности, прогнозирование и масштабирование аварийной и/или чрезвычайной ситуации, как элементы управления риском, предполагают наличие информационной системы, которая предназначена накапливать, обобщать и предоставлять информацию о состоянии контролируемых объектов и факторах риска. Большое значение в обеспечении безопасности имеют контроль деятельности потенциально опасных производств и инженерной защиты на объектах повышенной опасности, меры защиты населения и территорий, мониторинг опасных факторов риска, характерных для территорий и прогнозирование аварийных и чрезвычайных ситуаций.
Прогнозирование – опережающее отражение вероятности возникновения, распространения фактора риска, сценариев развития аварии и ее последствий. Прогнозирование, как правило, может носить долгосрочный, среднесрочный и краткосрочный или оперативный характер. В интересах анализа возможных причин возникновения аварий в прошлом и настоящем, выявления природы фактора риска, характера аварийной опасности природных явлений и техногенных источников ве-
7
дутся наблюдения. В общей системе мер, направленных на предупреждение, предотвращение или минимизацию опасности, для получения информации используют данные мониторинга.
Рис. 1.1. Система обеспечения экологической безопасности
Мониторинг [от англ. monitor – прибор (устройство) для наблюдения и (или) процесс постоянного контроля; monitory – предостерегающий, предупреждающий] – комплексная система наблюдений, оценки и прогноза антропогенных изменений состояния окружающей природной среды.
Мониторинг как система имеет следующие основные направления
(рис. 1.2):
• сбор информации путем регулярных наблюдений за факторами воздействия на окружающую среду;
8
•оценка фактического состояния окружающей среды;
•прогнозирование изменений состояния компонентов природной среды и отклика экологических систем;
•рекомендации по регулированию воздействия, предупреждения об опасностях, угрозах чрезвычайных ситуаций и обеспечение информационной поддержкой управленческих решений.
Рис. 1.2. Блок-схема системы мониторинга (Ю.А. Израэль, 1984)
Термин «мониторинг» в теории и практике защиты окружающей среды впервые появился в рекомендациях специальной комиссии СКОПЕ (Научный комитет по проблемам окружающей среды) при ЮНЕСКО в 1971 г. в рабочих материалах Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде (Стокгольм, 5–16 июня 1972 г.).
Экологический мониторинг является подсистемой комплексного мониторинга окружающей среды и включает в себя систему мероприятий по исследованию состояния окружающей среды под влиянием как природных, так и антропогенных факторов.
Мониторингом принято считать длительные наблюдения в объектах окружающей среды с целью получения достоверной и объективной информации. В отличие от задач надзора и контроля, где важно выявить несоответствия, например, нарушение требований о допустимых нормативах воздействия, по результатам долговременных наблюдений выявляются тенденции изменений состояния объектов окружающей среды, подтверждаются или опровергаются теоретические прогнозы и оценочные характеристики.
9
Мониторингбезопасности направлен на решение следующих задач:
1.Выявление опасности природных факторов риска и опасных факторов, связанных с антропогенной деятельностью, прежде всего производственной.
2.Проведение регулярных наблюдений (измерений) уровней опасностей и показателей, характеризующих опасность.
3.Оценка уровня угроз и уязвимость территорий, в том числе определение неблагоприятных, катастрофических и отдаленных экологических последствий.
4.Определение степени опасности факторов риска и последствий реализованных аварийных и чрезвычайных событий для населения.
Вряде случаев оценивается и эффективность мер, которые были предприняты для предотвращения или минимизации последствий аварий и природных катастроф.
5.Обеспечение информацией и оповещение о состоянии окружающей среды; предоставление оперативной информации по запросам заинтересованных лиц.
Структура мониторинга безопасности различается:
•по источникам опасности, за которыми осуществляется наблю-
дение;
•оперативности получения информации о факторах воздействия;
•средствам и методам наблюдений;
•способам обработки и представления информации и др.
В настоящее время предложено несколько классификаций подсистем мониторинга по целям и направлениям деятельности (И.П. Герасимов, В.А. Королев и др.). В сфере природной и техногенной безопасности вы-
деляют мониторинг опасностей и воздействий, направленный на иденти-
фикацию техногенных опасностей с учетом возможных сценариев воз-
никновения аварий и ЧС, и мониторинг опасных природных процессов иявлений, направленный на раннюю диагностику проявления природных явлений, прогноз их развития и перерастания вкатастрофические.
Классификация видов и направлений деятельности мониторинга безопасности (рис. 1.3) важна для понимания источников и инструментов сбора и отображения информации об опасностях в окружающей среде, в том числе рисков техногенной деятельности для урбанизированных территорий.
10