Введение к работе
Актуальность темы Характерной особенностью Единой системы газоснабжения России является большая пространственная удаленность между основными газодобывающими и газопотребляющими районами. Это потребовало создания крупнейшей в мире газотранспортной системы, обеспечивающей доставку газа потребителям.
При эксплуатации газопроводов возникают аварии и чрезвычайные ситуации, которые связаны с взаимодействием технологических элементов и природной среды. Часто этот процесс идет с нарушением динамического равновесия, сопровождаясь активизацией опасных природных и природно-техногенных процессов, которые оказывают негативное влияние на состояние трубопроводов и, как следствие, на окружающую среду. Учитывая, что в нашей стране основа газотранспортной сети закладывалось в восьмидесятые годы прошлого столетия и возраст более 20% газопроводов составляет 30 и более лет необходимо проявлять повышенное внимание к проблемам оценки геоэкологического состояния трасс газопроводов.
Под геоэкологическим состоянием газотранспортных систем (природно-технических комплексов) понимается показатель динамического равновесия между технологическими и природными элементами системы. Для получения объективной оценки геоэкологического состояния объектов транспорта газа необходимо обладать достоверной информацией и иметь возможность моделирования поведения природно-технической системы, которую образуют газопровод и окружающие его элементы природной среды, особенно в условиях аварийной ситуации. В этой связи возникает необходимость в разработке технологии оценки геоэкологического состояния газотранспортной природно-технической системы для принятия адекватных решений по смягчению аварийных последствий. Этим определяется актуальность разрабатываемой темы.
Основной целью работы является разработка технологии оценки состояния природно-технических систем газопроводного транспорта.
Для ее достижения было необходимо решить следующие задачи:
-провести анализ состояния газотранспортного комплекса и уровня его аварийности;
-разработать научно-методические основы геоэкологической оценки газотранспортной природно-технической системы;
-усовершенствовать технологию диагностики состояния природно-технических систем газопроводного транспорта для повышения геоэкологической безопасности газопроводов;
-провести обоснование размеров охранных, санитарно-защитных и опасных зон при функционировании газопроводов;
-разработать и внедрить Геоинформационную систему мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций (ГИСАМП «Газ ЧС») в ОАО «Газпром»;
-провести экспериментальные исследования по районированию территорий прокладки системы газопроводного транспорта по геоэкологическим условиям эксплуатации и составление картографических моделей функционирования газотранспортной системы по регионам.
Объект и предмет исследования
Объектом исследования являются газопроводы, их инженерные сооружения и компоненты окружающей среды, находящиеся в тесном взаимодействии, результатом которого могут стать аварии или природные катастрофы с негативными социально-экологическими последствиями.
В качестве предмета исследования рассматривается геоэкологическая безопасность газотранспортных природно-технических систем.
Методы исследования составили: общая теория систем; методы картографии, экологии, математической статистики, моделирования, прогноза, оптимизации, в том числе информационно-аналитические системы, представляющие собой совокупность технических, программных и организационных средств сбора, хранения, математической обработки данных об объектах исследования; пространственно-временного, сравнительного и факторного анализа; элементы графов; аэрокосмические методы исследования и другие смежные дисциплины.
Информационной базой послужили научная литература и фондовые материалы природного, технического, географического характера, нормативно-технические и методические документы в сфере проектирования строительства и эксплуатации газопроводных систем, контроля и мониторинга. Источниками информации служили также технологические схемы, топографические и специализированные карты, аэрокосмические снимки, данные наземных исследований по трассам газопроводов и отчетные материалы.
Научная новизна исследования состоит в следующем:
-разработаны научно-методические основы геоэкологической оценки газотранспортной природно-технической системы;
-создана и апробирована геоинформационная система мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций на объектах транспорта газа ОАО «Газпром» (ГИСАМП «Газ ЧС»);
-обоснованы методы и проведён расчет размеров охранных, санитарно-защитных и опасных зон функционирования газопроводов на основе математических моделей зон поражения при авариях на газопроводах;
-проведено геоэкологическое районирование условий эксплуатации магистральных газопроводов России с учетом природных угроз.
-построены картографические модели функционирования газотранспортных сетей регионов и выявлением потенциально опасных участков;
Практическая значимость работы
Разработана и внедрена в ОАО «Газпром» и ООО «ВНИИГАЗ» геоинформационная система мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций на газопроводах для обоснования профилактических мероприятий, повышающих геоэкологическую безопасность системы газоснабжения и ликвидации последствий аварий.
Практические результаты по использованию системы ГИСАМП «Газ ЧС» нашли отражение в ежегодных докладах ОАО «Газпром».
Апробация работы Результаты проведенных исследований обсуждались на: Международной конференции: «Управление рисками и устойчивое развитие ЕСГ России» RIMS, (Москва, ВНИИГАЗ 1-2 февраля 2006 г.); XII Международной конференции пользователей ESRI и Leica Geosystems в России и странах СНГ (Москва, Голицыне 17-19 окября 2006 г.); 8-ой Всероссийской конференции: «Геоинформатика в нефтяной и газовой отраслях» (Москва, ВНИИГАЗ, 27 февраля-1 марта 2007 г.); XI и XII Межвузовских научно-практических семинарах студентов, аспирантов и молодых ученых «Экология и рациональное природопользование» (Москва, МИИГАиК 2007г; 2008г.).
Личный вклад автора заключается в участии на всех этапах исследования, а именно в планировании работ, сбора и систематизации информации, разработке и апробации методик, проведении расчетов, разработке и совершенствовании технологий и программного обеспечения ГИС, анализа аварийности, ввода информации. Является автором большинства программ, дополняющих стандартное программное обеспечение геоинформационной системы мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций (ГИСАМП «Газ ЧС») на объектах ОАО «Газпром».
Основные результаты исследований, выносимые на защиту:
разработав научно-методические основы геоэкологической оценки газотранспортной природно-техническои системы, рассматривающие взаимодействия природных факторов и инженерных сооружений;
разработан алгоритм расчета и обоснованы размеры охранных, санитарно-защитных, опасных зон и зон поражения при авариях на газопроводах с использованием математических моделей и факторного анализа;
создана геоинформационная система мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций на объектах ОАО «Газпром» (ГИСАМП «Газ ЧС»), проведено районирование территории прокладки газопроводов с учетом геоэкологических характеристик и построены карто-гофические модели функционирования газопроводов.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 11 работ в том числе 3 работы в научно-технических изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Внедрение (по актам)
Результаты работы внедрены в ООО «ВНИИГАЗ» и в Управлении мобилизационной подготовки, ГОЧС ОАО «Газпром».
Структура и объём диссертации
Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка использованной литературы. Объём диссертационной работы составляет 186 страниц машинописного текста, 13 таблицы, 55 рисунков, списка литературы из 111 наименований.
