Введение к работе
Актуальность темы. Поддержание сбалансированности
антропогенной нагрузки с непрерывно протекающими процессами жизнедеятельности на водных объектах выдвигает ряд важнейших задач, фебующих комплексных исследований по разработке водоохранных мероприятий с использованием экологически приемлемых инженерных эешений.
На результатах анализа причин загрязнения водных объектов Республики Башкортостан (РБ) установлено, что одним из основных факторов, влияющих на их загрязнение являются чрезвычайные ситуации, зозникагощие при транспортировке нефти, нефтепродуктов по магистральным трубопроводам. Трубопроводная система транспорта нефти и нефтепродуктов является основным видом транспорта углеводородов в отечественной и зарубежной практике. Особую опасность загрязнения зодных объектов нефтью создают подводные переходы (дюкеры) через эусла малых рек, составляющих гидрографическую основу средних и оольших рек. Только на территории Республики Башкортостан насчитываются 656 подводных переходов, а в районе г. Уфы 48 дюкеров.
Анализ ликвидационных работ па авариях нефтепроводов различной категории показывает, что несмотря на наличие разработанных механических средств и материалов, технологические схемы по локализации л ликвидации аварийных разливов нефти на водных объектах и водосборных территориях требуют новых, более эффективных механических средств, организационных мероприятий по чрезвычайным :итуаниям.
В процессе углубления представлений о технологии локализации и пиквидации аварийных разливов нефти возник класс задач по созданию Зол ее совершенных заградительных механических средств с использованием синтетических тканевых материалов. В связи с этим возникла необходимость проведения комплексных исследований, направленных на:
-разработку основ расчета заградительных механических средств при :татическом загружении;
-изучение гидравлических процессов взаимодействия
оградительного устройства с водным потоком для определения гидравлических, геометрических и функциональных параметров;
-разработку организационных мероприятий и научно-обоснованных рекомендаций по снижению уровня загрязнения водного объекта при аварии m нефтепроводах.
Целью работы является разработка новых конструкций механических заградительных средств (МЗС), теоретическое и экспериментальное обоснование их параметров, разработка методики расчета при статическом загружении.
В соответствии с поставленной целью решались следующие основные задачи:
-анализ современного состояния изученности вопроса по локализации и ликвидации аварийных разливов нефти на магистральных нефтепроводах;
-натурные исследования аварии на подводном переходе нефтепровода ТОН-2 через реку Белую г. Уфы;
-экспериментальное обоснование параметров и режимов работы МЗС с разработкой базовых конструктивных решений;
, .-разработка методики расчета МЗС при статическом загружении, планирование математического эксперимента на ПЭВМ, имитационное математическое моделирование взаимодействия МЗС с водным потоком;
- разработка предложений по созданию нормативных документов,
технических средств, материалов и организационных мероприятий по
снижению уровня загрязнения водного объекта при аварии на
нефтепроводе.
Методика исследований. Для решения поставленных задач проведены теоретические исследования с привлечением методов математического моделирования и имитационного математического эксперимента.
Обработка данных натурных исследований характера загрязнения реки, атмосферного воздуха в районе аварии в зимних условиях проводилась методами физико-химических исследований и математической статистики. Экспериментальные гидравлические исследования выполнялись с использованием физических моделей МЗС. Гидрологические исследования на участке в районе аварии проводились по установленным створам от места аварии до устья реки Белой.
На защиту выносятся:
результата анализа и обобщения уникального опыта ликвидации аварии на нефтепроводе ТОН-2 через р. Белую в зимних условиях;
теоретическое и экспериментальное обоснование геометрических, гидравлических и физико-механических параметров МЗС в составе технологических . схем локализации аварийного разлива нефти на магистральных нефтепроводах;
.---.тновые конструкции МЗС с использованием синтетических тканевых материалов;
-комплекс организационных мероприятий и научно-обоснованных рекомендаций по снижени. уровня загрязнения водного объекта при аварии на нефтепроводе.
Научная новизна. Теоретическое и экспериментальное обоснование параметров базовых МЗС для водных объектов. Методика расчета МЗС при статическом их загружении. Математическая модель взаимодействия МЗС с водным потоком.
Технологические схемы по локализации и ликвидации аварийного разлива нефти на водных объектах с использованием базовых конструкций
мзс.
Практическая значимость. Теоретическое и экспериментальное эбоснование параметров мобильных заградительных механических средств позволяет использовать разработанные конструктивные решения в технологических схемах локализации и ликвидации аварийных разливов нефти на водных объектах, водосборных территориях в стационарном и временном варианте. Результаты теоретических, экспериментальных и натурных исследований могут быть использованы водохозяйственными эрганизацнями в разработке водоохранных мероприятий, заводами при разработке технической документации на изготовление мобильных заградительных механических средств. Разработанные на примере Республики Башкортостан предложения по созданию нормативной базы, технических средств, материалов и организационных мероприятий по снижению уровня загрязнения водных объектов при аварии на нефтепроводе, которые могут быть использованы в системе Министерства природных ресурсов, Министерства по чрезвычайным ситуациям, а также региональными управлениями по эксплуатации нефтепроводов.
Разработанные конструкции МЗС могут использоваться в весенне-гсетние и осенне-зимние периоды.
Реализация и внедрение результатов работы. По результатам
исследовании на Уфимском заводе эластомерных материалов и конструкций
разработана техническая документация и изготовлены опытные
промышленные образцы МЗС для локализации аварийного разлива нефти из нефтепровода на водосборной территории и выхода загрязненных грунтовых вод в русло реки Белой . Промышленные испытания мобильного МЗС производились на базе ОАО «Урало-Сибирские магистральные нефтепроводы им. A.M. Черняева».
Предложение по созданию нормативной базы, технических средств, материалов и организационных мероприятий внедрены в практическую деятельность Министерства Гражданской обороны и чрезвычайных :игуаций Республики Башкортостан.
Апробация работы и публикации. Основное содержание работы и юлученные результаты докладывались, обсуждались и получили положительные оценки на Международной научно-практической конференции Геоэкология в Урало- Каспийском регионе (г. Уфы, 1996 г.), Международной научно-технической конференции "«Экологические проблемы промышленных зон Урала» (г. Магнитогорск, 1998 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Управление устойчивым водопользованием» (г. Екатеринбург, 1997 г.), Международный лшпозиум «Чистая вода России» (г. Екатеринбург, 1998 г.).
По теме диссертации опубликовано 10 печатных и рукописных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, эбщих выводов-и 2 приложений, содержит 153 страницы машинописного текста. 35 рисунков, 17 таблиц.