Введение к работе
Актуальность темы исследования. Обеспечение условий для защиты ихтиофауны от попадания в водозаборы морских нефтегазопромысловых сооружений (МНГС) является сложной научной и технической задачей. Достаточно отметить, что в настоящее время существует небольшой опыт разработки, строительства и эксплуатации рыбозащитных устройств для подобных сооружений. Однако в соответствии со Ст. 61 п. 2 Водного кодекса Российской Федерации (2006) «Водопользователи, использующие водные объекты для забора (изъятия) водных ресурсов, обязаны принимать меры по предотвращению попадания рыб и других водных биологических ресурсов в водозаборные сооружения...». Существующая законодательная (Закон РФ «Об охране..., 2002; Федеральный закон «О животном мире, 1995; Постановление Правительства РФ от 29 апреля 2013 г. N 380) и нормативная база устанавливает порядок проведения рыбоохранных мероприятий и состав документации при проектировании гидротехнических объектов на водоисточниках, имеющих важное рыбохозяйственное значение.
К прямому влиянию на популяции рыб, этапе установки буровой платформы, так и на этапе бурения, испытания и ликвидации скважины, относятся: воздействие сброса буровых отходов и хозяйственно-бытовых сточных вод; работа водозаборных устройств; воздействие шума; отторжение площадей мест обитания, нагула или нереста; помехи на пути нерестовых миграций в результате физического присутствия МНГС. Значимое влияние оказывают водозаборные устройства МНГС, в которые попадают и погибают личинки, икра и ранняя молодь рыб.
Степень разработанности темы. Расходы забираемой воды зависят от конструкции МНГС и выполняемых технологических операций. Так в период балластировки платформы максимальный расход морской воды может составлять десятки тыс. м /сут. После установки платформы и начала эксплуатации максимальный забор воды возрастает, производится постоянно и за весь период
4 может составлять более 1 млн. м . Снижение экологического воздействия МНГС на природную среду, в том числе на рыб, требует всестороннего исследования и обоснования. Решению этой проблемы и посвящена настоящая работа, выполненная в рамках отраслевых планов НИР Федерального агентства по рыболовству (Росрыболовство) и направления научных работ ФГБОУ ВПО НГМА тема 03.02.01.04: «Научно-техническое обоснование и разработка технических решений рыбохозяйственного комплекса при крупных энергетических и водохозяйственных объектах». Диссертация соответствует пункту 5 - «... разработка новых направлений повышения рыбопродуктивности и биопродуктивности водохранилищ, а также новых конструкций рыбозащитных и рыбопропускных сооружений на каналах; разработка новых методов производства работ по возведению каналов и сооружений» паспорта научной специальности 05.23.07 - «Гидротехническое строительство».
Целью исследований является научное обоснование принципов защиты рыб, разработка и исследование технических решений рыбозащитных устройств для водозаборов морских нефтегазопромысловых сооружений.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
изучить условия работы морских нефтегазопромысловых сооружений и дать оценку возможностей использования существующих конструкций РЗУ на водозаборах МНГС;
разработать и обосновать конструкции жалюзийных рыбозащитных устройств, отвечающих условиям работы и конструкциям водоприёмников МНГС;
изготовить опытные образцы жалюзийных устройств, выполнить лабораторные и натурные исследования по установлению параметров и оценке рыбоза-щитной эффективности конструкций;
разработать методику расчета основных параметров жалюзийного рыбо-защитного устройства;
разработать рекомендации по проектированию, изготовлению и эксплуатации рыбозащитных устройства жалюзийного типа для водозаборов морских нефтегазопромысловых сооружений.
5 Научная новизна исследований заключается в том, что:
определены принципы обеспечения защиты рыб в условиях водозаборов морских нефтегазопромысловых сооружений;
разработаны конструкции, технические и технологические характеристики жалюзийных рыбозащитных устройств водозаборов морских буровых платформ;
обоснованы результаты экспериментальных исследований условий работы рыбозащитных устройств жалюзийного типа с потокообразователем для водозаборов морских нефтегазопромысловых сооружений;
разработаны методика расчёта параметров, рекомендации по проектированию и использованию жалюзийных рыбозащитных устройств МНГС.
Теоретическая и практическая значимость работы состоит в том, что:
разработаны новые технические решения, а также научно обоснованная методика по расчёту и конструированию рыбозащитных устройств водозаборов МНГС;
разработаны рекомендации по изготовлению и инструкции по эксплуатации жалюзийных РЗУ водозаборов, работающих в морских условиях.
Техническое решение жалюзийного РЗУ реализовано для водозабора СПБУ «Астра» ООО «Буровая компания Евразия Шельф» в Каспийском море. Ожидаемый экономический эффект составил 2,232 млн. руб.
Методология и методы исследований. При выполнении диссертационной работы использовались методы теории турбулентных струй, численные методы моделирования, апробированные методики лабораторных гидравлических и натурных гидравлико-биологических исследований.
Положения, выносимые на защиту:
- рыбозащитные устройства, отвечающие морским условиям работы и кон
струкциям водоприёмников водозаборов МНГС;
- результаты комплексных исследований по обоснованию параметров и
функциональной эффективности РЗУ для водозаборов МНГС;
методика расчёта геометрических и кинематических характеристик жалю-зийного рыбозащитного устройства с потокообразователем;
рекомендации по проектированию, изготовлению и эксплуатации жалю-зийных рыбозащитных устройств для водозаборов МНГС.
Степень достоверности апробация результатов. Основные положения, выводы и рекомендации научно обоснованы с позиций теории вероятности, математической статистики и моделирования на ПК. Опытные данные научных исследований получены в результате использования общеизвестных методик натурных экспериментов, метрологически аттестованных приборов и стандартного оборудования промышленного изготовления. Достоверность научных выводов подтверждается их апробацией и использованием в производственных условиях.
Основные положения и результаты работы докладывались, обсуждались и были одобрены на заседаниях: международной конференции Поведение рыб (Борок, 2005 и 2010 гг.), научно-технической конференции «Современное состояние теории и практики рыбозащиты» (г. Энгельс Саратовской обл., 2007 г.), международной научно-практической конференции «Проблемы сохранения экосистемы Каспия в условиях освоения нефтегазовых месторождений» (Астрахань, 2009, 2011, 2012 гг.), региональной научно-технической конференции «Гидротехника, гидравлика и геоэкология» ФГОУ ВПО НГМА (Новочеркасск, май 2009 г.), всероссийской научно-практической конференции «Современное состояние проблемы рыбозащиты и рыбопропуска, их роль в сохранении водных биологических ресурсов» (г. Новочеркасск, 2010 г.), а также на заседаниях кафедры «Гидротехнические сооружения» ФГБОУ ВПО НГМА (2006-2013 гг.).
Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 20 научных работах, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ - 3, получены 4 патента на изобретения и полезную модель. Общий объем опубликованных работ составляет 5,5 п.л., принадлежность автору составляет 2,8 п.л.
