Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО«Волгоградский государственный университет»
Факультетуправления и региональной экономики
Кафедраэкономики природопользования
Геоэкологическиепроблемы трубопроводного транспорта
КУРСОВАЯРАБОТА
по геоэкологии
Волгоград – 2008 г.
Оглавление
Глава 1. Общая характеристика иконструктивные особенности. 6
трубопроводного транспорта. 6
1.1 Классификация трубопроводов. 6
1.2 Характеристика трубопроводнойкоммунальной. 9
системы 9
1.3 Конструктивные схемы линейнойчасти трубопроводов. 12
1.4 Трубопроводный транспорт Российской Федерации. 16
Глава 2. Влияниетрубопроводного транспорта на окружающую среду. 20
2.1 Характеристика воздействий наокружающую среду и их. 20
последствия. 20
2.2 Воздействие нефти инефтепродуктов на. 23
почвенно-растительный комплекс. 23
2.3. Загрязнение грунтовойсреды при утечках нефти и. 26
нефтепродуктов. 26
2.4 Загрязнение рек и водоемовнефтью и нефтепродуктами. 27
2.5 Загрязнение приземного слоя атмосферы при. 31
эксплуатации магистральных трубопроводов и его последствия. 31
2.6 Коммунальные трубопроводы и ихвоздействиена окружающую среду и человека 32
Глава 3. Геоэкологическиепроблемы, возникающие при строительстве и эксплуатации трубопроводов. 35
3.1 Воздействия на окружающуюприроду при. 35
строительстве магистральныхтрубопроводов. 35
3.2 Взаимодействие трубопровода с окружающими породами. 37
3.3 Влияние строительства иэксплуатации магистральных трубопроводов на животный мир 38
3.4 Мероприятия по охранеокружающей среды в период. 41
эксплуатации. 41
Заключение. 44
Список использованнойлитературы… 46
Приложения. 47
Трубопроводныйтранспорт — вид транспорта, осуществляющий передачу на расстояние жидких,газообразных или твердых продуктов по трубам.
Трубопроводные системыявляются основой системы обеспечения населения, производства и сельскогохозяйства жизненно важными продуктами: чистым воздухом, питьевой итехнологической водой, высоко- и низкопотенциальным теплоносителем (теплом),газом, нефтепродуктами. Они также отводят многочисленные отходы (бытовые ипроизводственные стоки, загрязненный воздух, дымовые газы, мусор и твердыеотходы) [16;17].
Для надежного иустойчивого развития общества в трубопроводных системах водоснабжения,водоотведения, тепло- и газоснабжения, нефте- и газопроводах в России уложено 2млн км подземных трубопроводов [19].
Трубопроводныеконструкции и системы находят широкое применение практически во всех отрасляхнародного хозяйства. Трубопроводы относятся к категории энергонапряженныхобъектов, отказы которых сопряжены, как правило, со значительным материальным иэкологическим ущербом. Многочисленные отказы на технологических трубопроводах,транспортирующих пожаро-взрывоопасные продукты, ядовитые компоненты и токсичныесреды, приводят к локальным и масштабным загрязнениям окружающей среды, создаютповышенный риск с точки зрения безопасности персонала и населения. Особуюостроту приобретает проблема надежности и экологической безопасности в системахмагистрального трубопроводного транспорта газа, нефти и нефтегазопродуктов,аммиакопроводов и других продуктопроводов. Отказ магистрального трубопровода,проявляющийся в местной потере герметичности стенки трубы, трубных деталей илив общей потере прочности в результате разрушения, приводит, как правило, кзначительному экологическому ущербу с возможными непоправимыми последствиямидля окружающей природной среды.
Определяющим критериемэкологической безопасности трубопроводов является их надежность — один изосновных показателей качества любой конструкции (системы), заключающийся вспособности выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные свойствав течение требуемого промежутка времени «жизненного цикла».
Конструктивнаянадежность как свойство трубопроводной конструкции должно удовлетворятьэкологическим критериям, поскольку полная или частичная утрата трубопроводомего работоспособности неизбежно сопровождается отрицательным воздействием наокружающую среду. Таким образом, расчетные модели конструктивной надежноститрубопроводов должны строиться с учетом экологических ограничений.Количественной мерой таких ограничений должны быть значения предельныхдопустимых воздействий (ПДВ), оцениваемых по всем компонентам окружающейприродной среды, находящимся в контакте с трубопроводом.
Наибольшуюпотенциальную опасность для окружающей среды представляют магистральныетрубопроводы, являющиеся линейно-протяженными объектами с высоким уровнемэкологической опасности. Поэтому поиск эффективных путей, направленных нагарантированное обеспечение конструктивной надежности трубопроводов, — весьмаактуальная задача с высокой экологической ответственностью [9].
Объект курсовой работы –трубопроводный транспорт различного назначения
Предметом является изучение геоэкологическихпроблем трубопроводов.
Цель курсовой работы заключаетсяв поиске эффективных путей, направленных на гарантированное обеспечениеконструктивной надежности и экологической безопасности трубопроводов.
Задачи курсовой работы:
• изучение роли трубопроводного транспорта в экономике и жизнинаселения;
• рассмотрение принципов укладки трубопроводов;
• анализ состояния трубопроводного транспорта;
•выявление геоэкологических проблем, связанных с транспортировкой нефти и газа;
•задачи охраны окружающей среды при строительстве и эксплуатации трубопроводов;
• разработка мероприятий и перспектив по улучшению системтрубопроводного транстпорта.
Методологической основой курсовойработы являются труды учёных в области конструкции трубопроводного транспорта,нормативные документы по вопросу проектирования трубопроводов.
Глава1. Общая характеристика и конструктивные особенноститрубопроводного транспорта1.1 Классификация трубопроводов
В зависимости отназначения и территориального расположения различают магистральный ипромышленный (технологический) трубопроводный транспорт.
К магистральномутрубопроводному транспорту относятся газонефтепроводы, по которымтранспортируются продукты от мест добычи к местам переработки и потребления — на заводы или в морские порты для перегрузки в танкеры и дальнейшей перевозки.По магистральным продуктоводам перемещаются готовые нефтепродукты с заводов врайоны потребления. Общая протяженность магистральных трубопроводов потерритории России составляет около 200 тыс.км. На пути следования они более 5тыс. раз пересекают различные водные преграды.
Технологическиетрубопроводы составляют свыше одной трети трубопроводов промышленныхпредприятий. По ним транспортируются газ, пар, жидкость, являющиеся сырьем,полуфабрикатами, готовой продукцией, отходами производства или продуктами,необходимыми для нормального течения технологического процесса. Потехнологическим трубопроводам транспортируются также вредные для здоровья иопасные в пожарном отношении продукты, причем при разных давлениях итемпературах [1].
По характеру линейной части различают трубопроводы:
· магистральные, которые могут быть однониточные простые (с одинаковымдиаметром от головных сооружений до конечной ГРС) и телескопические (сразличными диаметрами труб по трассе), а также многониточные, когда параллельноосновной нитке проложены вторая, третья и последующие нитки;
· кольцевые, сооружаемые вокруг крупных городов для увеличениянадежности снабжения газом (нефтепродуктами) и равномерной подачи газа (нефтепродуктов),а также для объединения магистральных газопроводов в Единую газотранспортнуюсистему страны.
Нефтепроводом принято называть трубопровод, предназначенный дляперекачки не только нефти, но и нефтепродуктов. Когда хотят подчеркнуть, чтоперекачиваются именно нефтепродукты, то употребляют термин нефтепродуктопровод.В зависимости от вида перекачиваемого нефтепродукта трубопровод называют такжебензинопроводом, керосинопроводом или мазутопроводом и т. д.
По своему назначению нефтепроводы делятся на три группы:
ü внутренние (внутрипромысловые, внутризаводские и т. п.) — соединяютразличные объекты и установки на промыслах, нефтеперерабатывающих заводах и нефтебазах;
ü местные — по сравнению с внутренними имеют большую протяженность(до нескольких десятков километров) и соединяют нефтепромыслы илинефтеперерабатывающие заводы с головной станцией магистрального нефтепроводаили с пунктами налива на железной дороге или в наливные суда;
ü магистральные — характеризуются большой протяженностью (до 1000 кми более), поэтому перекачка нефти (нефтепродуктов) производится одной илинесколькими насосными станциями, расположенными по трассе, непрерывно(кратковременные остановки носят случайный характер или связаны с ремонтом).
В соответствии со СНиП 11.45—75 установлено четыре класса магистральныхнефтепроводов и нефтепродуктопроводов в зависимости от условного диаметра труб:I класс —более 1000 мм; II класс — 1000—500 мм; III класс — 500—300 мм и IV класс — менее 300 мм.
Магистральным газопроводом называется трубопровод, предназначенныйдля транспорта газа из района добычи или производства в район его потребления,или трубопровод, соединяющий отдельные газовые месторождения.
Ответвлением от магистрального газопровода называется трубопровод,присоединенный непосредственно к магистральному газопроводу и предназначенныйдля отвода части транспортируемого газа к отдельным населенным пунктам ипромышленным предприятиям [2;6].
Трубопроводы,транспортирующие продукцию скважин на площадях нефтяных месторождений, делятся:
1)по назначению — на нефтепроводы, газопроводы, нефтегазопроводы, нефтегазоводопроводыи водопроводы;
2)по напору — на напорные и безнапорные;
3)по рабочему давлению — на трубопроводы высокого (6,4 МПа и выше), среднего (1,6МПа) и низкого (0,6 МПа) давления;
4)по способу прокладки — на подземные, полуподземные, надземные, наземные иподводные;
5)по функции — на выкидные линии, идущие от устьев скважин до групповой замернойустановки; нефтяные, газовые, водяные и нефтегазоводяные сборы с коллектора;товарные нефтепроводы;
6)по гидравлической схеме работы – простые трубопроводы, без ответвлений исложные с ответвлениями к которым относятся также замкнутые (кольцевые)трубопроводы [3;7].
Всеперечисленные трубопроводы по напору делятся на трубопроводы с полнымзаполнением трубы жидкостью и трубопроводы неполным заполнением трубыжидкостью.
Трубопроводыс полным заполнением сечения трубы жидкостью называются напорными, атрубопроводы с неполным заполнением сечения могут быть как напорными, так ибезнапорными.
Выкидныелинии и нефтесборные коллекторы обычно не полностью заполнены нефтью, т.е.часть сечения выкидных линий или коллектора занята газом, выделившимся или впроцессе движения нефти по ним, или увлеченным нефтью из сепараторов в связи сих плохой работой.
Всамотечных нефтепроводах нефть движется под действием гравитационных сил,обусловленных разностью вертикальных отметок в начале и в конце нефтепровода.Если при этом в нефтепроводе нефть и газ движутся раздельно, то такой нефтепроводназывают свободно-самотечным, или безнапорным, а при отсутствии газовой фазынапорно-самотечным [17]. 1.2 Характеристика трубопроводной коммунальной системы
Трубопроводныесистемы являются основным элементом коммунальных систем, которые во многомформируют основные потребительские требования к ним.Значительнаяпротяженность трубопроводных сетей обусловлена размерами территории России, накоторой расположено 3100 городов, поселков, населенных пунктов, имеющих высокуюстепень благоустройства: 84 % оборудованы централизованным водопроводом, 82 %канализацией, 85 % централизованным теплоснабжением. Системы ЖКХ развивались всложных послевоенных условиях, при ограниченном финансировании и необходимостибыстро обеспечивать коммунальными услугами огромное жилищное строительство.Поэтому из многих видов труб в российских трубопроводных сетях в основномприменялись дешевые высокотехнологичные в монтаже стальные трубы.
Жизненныйцикл трубопроводных систем включает следующие этапы:
1.Проектирование. Этот цикл наиболее короткий, но самыйважный. Именно при проектировании принимаются все основные решения, от правильностикоторых на 80 % зависит количество и качество трубопроводной системы. На этойстадии анализируют назначение объекта, условия его будущей эксплуатации и взависимости от этого принимают решение о выборе материала трубопровода.Правильность принятия решений на данной стадии позволит значительно уменьшитьстроительные и эксплуатационные затраты.
2.Строительство – 0,5–2 года. В этот период на оставшиеся 10–20 %определяется качество трубопровода. Соблюдение всех монтажных правил,правильность технологии монтажа, транспортировки, погрузки, разгрузки, приемкии хранения материала позволит обеспечить длительный и бесперебойный срок службытрубопровода и значительно снизить эксплуатационные расходы.
3.Эксплуатация. Наиболее продолжительный период в жизни трубопроводныхсистем, сопоставимый со сроком службы здания или населенного пункта (50–100лет). Именно при эксплуатации выявляются все недостатки проектных решений имонтажа, при значительной величине которых затраты на эксплуатацию достигаюткритической величины, что напрямую отражается на материальном благосостоянииграждан. Необходимо отметить, что затраты на эксплуатацию систем трубопроводовмногократно превышают первоначальные затраты на их монтаж и проектирование (вдесятки раз).
4.Утилизация трубопроводов. В современных условиях необходимоучитывать последний этап жизненного цикла – утилизацию, которая должнаобеспечивать максимальное возвращение материала в общественное производство иминимальное загрязнение окружающей среды. Требования каждого этапа должныучитываться при оценке трубопроводных систем с соответствующим весовымкоэффициентом.
Прирассмотрении многочисленных материалов для трубопроводных систем,представленных на российском рынке обычно анализируют качество труб, которые,являются основной, но не единственной составляющей трубопроводных систем.
Вобщем виде трубопроводная система состоит:
–из собственно трубопровода (его линейная часть с ответвлениями, соединениями,соединительными частями);
–трубопроводной арматуры (запорной, предохранительной и т. д.);
–опорных, компенсирующих, закрепляющих и балластирующих конструкций;
–узлов подключения оборудования (очистных устройств, насосов, гидрантов и т.д.);
–установок защиты металлических элементов от коррозии;
–противопожарных средств;
–защитных сооружений трубопроводов;
–технологических емкостей;
–сооружений службы эксплуатации трубопроводов;
–линий и сооружений технологической связи, средств телемеханики, линийэлектропередач для питания освещения, дистанционного управления арматурой иустановок;
–вдольтрассовых дорог, площадок и подъездов к ним;
–опознавательных и сигнальных знаков, указателей.
Приоценке качества и выборе материала трубопроводных систем необходимо учитыватьвсе элементы, которые оказывают значительное влияние на их экономическиепоказатели и надежность.
Вобщем виде эти требования следующие:
–бесперебойное обеспечение потребителей услугой (подачей необходимого количестваводы, тепла, газа, отведение стоков и т. д.) заданного качества, исключающейущерб и вред здоровью человека;
–безопасность для здоровья и жизни человека и окружающей среды;
–устойчивость к внутреннему давлению, температуре и внешним воздействиям;
–срок службы (долговечность), соизмеримая со сроком службы здания приминимальном количестве капитальных ремонтов;
–коррозионная устойчивость к транспортируемой и внешней среде. Возможностьдлительной работы в условиях повышенной влажности;
–герметичность во всем диапазоне рабочих давлений;
–ремонтопригодность (возможность осмотра, обслуживания, ремонта, монтажа идемонтажа);
–электро- и пожаробезопасность;
–минимальные затраты на эксплуатацию с наименьшими потерями готового продукта иущербом;
–минимальные затраты на монтаж.
Длякаждой трубопроводной системы (водоснабжение, отопление, теплоснабжение и т.д.) должны быть разработаны конкретные территориальные требования (отраслевыестандарты). При разработке этих требований можно использовать ГОСТ 4.200–78[19].1.3 Конструктивные схемы линейнойчасти трубопроводов
Магистральные трубопроводы являются сооружениями линейного типа ипредназначены, главным образом, для транспортирования газа, нефти инефтепродуктов, а также воды от мест их добычи (нефть и газ), получения(нефтепродукты), водозабора (вода) к местам потребления. Протяженностьотдельных магистральных трубопроводов может составлять тысячи километров.
Основной составляющей магистрального трубопровода является линейнаячасть, представляющая непрерывную нить, сваренную из отдельных труб и уложеннуювдоль трассы тем или иным способом. Линейная часть (в дальнейшем будем называтьее трубопроводом) прокладывается в самых разнообразных топографических,геологических, гидрогеологических и климатических условиях. Наряду с участками,сложенными грунтами, обладающими большой несущей способностью, вдоль трассычасто встречаются участки с грунтами малой несущей способности, а такжеболотистые участки, участки многолетнемерзлых грунтов и др. Наличие их осложняеткак процесс строительства трубопровода, так и его работу в период эксплуатации.
Кроме того, магистральные трубопроводы пересекают значительноеколичество естественных и искусственных препятствий (реки, озера, железные ишоссейные дороги), требующих соответствующих конструктивных решений,обеспечивающих как надежную работу трубопровода, так и беспрепятственнуюэксплуатацию пересекаемых искусственных сооружений по их прямому назначению.
В настоящее время при сооружении магистральных трубопроводовприменяют различные конструктивные схемы укладки линейной части трубопроводов.Основными из них являются: подземная, полуподземная, наземная и надземная.
Подземная схема укладки является наиболее распространенной. Поэтой схеме обычно сооружается большая часть любого магистрального трубопровода.При подземной схеме (рис. 1. а) отметка верхней образующей трубы располагаетсяниже отметки дневной поверхности грунта на высоту засыпки. Высота засыпкиопределяется в зависимости от района, по которому проходит трасса трубопровода,но должна быть не меньше, чем предусмотрено строительными нормами и правиламиили техническими условиями. Увеличение высоты засыпки на отдельных участкахможет быть обусловлено необходимостью обеспечения упругого радиуса изгиба трубыдля конкретного рельефа местности, теплотехническими требованиями, а иногданеобходимостью использования минерального грунта как балластировки дляудержания труб от всплытия на обводненных участках.
/>
Рис. 1. Конструктивные схемы укладки магистральных трубопроводов:
а—подземная; б—полуподземная; в—наземная; г—надземная
Полуподземная схема укладки (рис. 1. б) предусматриваетсооружение трубопровода, при которой нижняяобразующая трубы расположена ниже, а верхняя выше дневной поверхности грунта.Глубина траншеи и высота обвалования трубы определяются в зависимости отгидрогеологических характеристик грунтов основания-, естественного откосагрунтов обвалования, условий организации поверхностного водостока и водоотведения,а также необходимостью уменьшения или полного устранениябалластировки трубопровода.
Наземная схема укладки (рис. 1. в) характеризуется тем, что нижняяобразующая трубы имеет отметку на уровне дневной поверхности грунта или выше(на грунтовой подушке). При наземной укладке трубопровод обваловываетсяпривозным или местным грунтом. Высота насыпи, ширина ее по верху и величинаоткосов определяются расчетами (строительными и теплотехническими) илиназначаются на основании опыта, полученного при строительстве трубопроводов в аналогичныхусловиях.
Надземная схема укладки предусматривает сооружение трубопроводанад землей (рис. 1. г) на различного рода опорных устройствах.
Рассмотрим кратко возможные области применения перечисленныхконструктивных схем укладки трубопроводов.
Подземная схема укладки применима практически в любых районахРоссии.
Однако эта схема для участков ряда районов оказываетсяэкономически невыгодной по сравнению с другими схемами. Такими участкамиявляются:
ü участки многолетнемерзлых грунтов при перекачке по трубопроводупродукта, длительное время имеющего положительную (выше 0° С) температуру;
ü участки горных выработок со значительными смещениями грунта, еслитрубопровод укладывается без специальных компенсирующих устройств;
ü участки активных оползней в горных районах;
ü участки пересечения горных рек с блуждающими и сильно размываемымируслами.
Наземная и полуподземная схемы укладки получили распространение впоследние годы в связи со строительством трубопроводов в сильно обводненных изаболоченных районах. Наземная укладка позволяет избежать дорогостоящейбалластировки для труб средних и крупных диаметров. В дальнейшем наземнуюукладку стали применять и на участках с пылеватыми мелкодисперсными грунтамипри высоком стоянии грунтовых вод (на газопроводе Игрим — Серов, Ухта — Торжоки др.).
Полуподземная укладка является разновидностью наземной укладки.
Область применения полуподземной и наземной схем укладки болееограничена, чем подземной. Ограничения обусловливаются тем, что устройствогрунтового валика над трубой из параллельной канавы — резерва или из привозногогрунта нарушает естественное состояние поверхности земли, естественныйводосток, создает искусственное препятствие для перемещения транспорта.
Применять полуподземную и наземную схемы укладки в густозаселенных районах, на сельскохозяйственных угодьях, как правило, нецелесообразно.
В связи с этим полуподземная и наземная схемы укладки могут бытьрекомендованы для залесенных, заболоченных районов, на участках с высокимстоянием грунтовых вод, где не производятся сельскохозяйственные и промышленныеработы. К таким районам можно отнести север и северо-восток Сибири, Якутию, рядрайонов Дальнего Востока, Республику Коми, северо-запада, севера Европейскойчасти страны.
В районах с распространением многолетнемерзлых просадочных грунтовполуподземная укладка неприемлема без специальных мер по закреплению грунтов,особенно при положительной температуре перекачиваемого продукта [2;12].
1.4 Трубопроводный транспортРоссийскойФедерации
Магистральныйтрубопроводный транспорт является важнейшей составляющейтопливно-энергетического комплекса России. В стране создана разветвленная сетьмагистральных нефтепроводов, нефтепродуктопроводов и газопроводов, которыепроходят по территории большинства субъектов Российской Федерации.
Грузооборот,осуществляемый магистральным трубопроводным транспортом, приобрел большоезначение в общем грузообороте страны. Степень надежности указанного видатранспорта во многом определяет стабильность доставки продукции потребителям, втом числе обеспечение регионов России важнейшими топливно-энергетическими ииными ресурсами. Для надежного иустойчивого развития общества в трубопроводных системах водоснабжения,водоотведения, тепло- и газоснабжения, нефте- и газопроводах в России уложено 2млн км подземных трубопроводов (см. приложение 1). Во внутренних коммунальныхсистемах зданий протяженность трубопроводных сетей составляет 3–5 млн км.
Трубопроводныйтранспорт России перемещает в 100 раз больше грузов, чем все транспортныеотрасли. Из этого огромного количества труб примерно половина находится вжилищно-коммунальном хозяйстве (ЖКХ), обеспечивая население России всеминеобходимыми коммунальными услугами.
Протяженностьмагистральных трубопроводов, по которым осуществляется транспортировкапродукции нефтегазового комплекса, составляет 215 тыс. км, в том числегазопроводные магистрали, включая газопродуктопроводы — 151 тыс. км, нефтепроводныемагистрали — 48,5 тыс. км, нефтепродуктопроводные магистрали — 15,5 тыс. км. Спомощью магистрального трубопроводного транспорта перемещается 100% добываемогогаза, около 99% добываемой нефти, более 50% производимой продукции нефтепереработки.В общем объеме перемещаемой по магистральным транспортным трубопроводампродукции доля газа составляет 55,4%, нефти — 40,3%, нефтепродуктов — 4,3%.
Магистральныйтрубопроводный транспорт включает в себя большое количество технологическихсооружений и агрегатов. Только на газовых промыслах, магистральных газопроводахи подземных хранилищах Единой системы газоснабжения эксплуатируются 642компрессорных цеха, 4053 газоперекачивающих агрегата общей установленноймощностью более 42 млн. Квт. Подачу газа потребителям обеспечивают более 3300газораспределительных станций. В состав сооружений магистральных нефтепроводоввходят 395 нефтеперекачивающих станций, 868 резервуаров общей емкостью построительному номиналу 12,7 млн. м.куб. Состояние транспортных магистральныхтрубопроводов нефтегазового комплекса характеризуется такими показателями: 85%газопроводов и 59% нефтепроводов имеют срок эксплуатации от 10 до 30 лет; менее10 лет эксплуатируется около 1% газопроводов и около 1 % нефтепроводов; 40 тыс.км газопроводов выработали свой расчетный ресурс; 40% нефтепроводов к 2000 годупревысят нормативный срок эксплуатации.
Системымагистрального трубопроводного транспорта нефти и газа являются важнейшимисоставляющими федеральных энергетических систем, ключевым звеном топливно-энергетическогокомплекса и крупным фактором стабильности и экономического роста в России.Указанные системы обеспечивают жизненно важные для страны валютные поступления,позволяют осуществлять государственное регулирование внутреннего нефтегазового рынкаи экспорта углеводородного сырья.
Каждаясистема магистрального трубопроводного транспорта представляет собой уникальныйхозяйственный и технологический комплекс, решающий крупнуюнародно-хозяйственную задачу и обладающий потенциалом эффективного регулированияи контроля за поставкой и потреблением продукции, в первую очередь нефти, газа.Системы, магистрального трубопроводного транспорта имеют важнейшее значение дляэкономического состояния страны, для ее дальнейшего развития. По этой причине ворганизационную структуру систем магистрального трубопроводного транспорта заложеныпринципы единства и централизованного управления. Очевидно, что эти принципыдолжны быть сохранены и в дальнейшем использованы для достижения вгосударственных интересах максимального эффекта от их функционирования.
Магистральныйтрубопроводный транспорт является весьма опасной сферой производственнойдеятельности, что обусловлено высокой степенью концентрации перекачивающихмощностей, горюче- и взрывоопасностью транспортируемой продукции, ееотравляющими и иными опасными свойствами, концентрацией на отдельныхнаправлениях до 10 ниток магистральных трубопроводов; сосредоточением в узкихтехнических коридорах многониточных магистралей газопроводов, нефтепроводов,продуктопроводов, которые многократно пересекаются друг с другом. Применявшиесятехнологии прокладки и защиты магистральных трубопроводов обусловили непродолжительныйсрок их эксплуатации и необходимость проведения ремонтных и защитных работпосле 8-10 лет их использования, проведения дополнительных испытаний,внутритрубной диагностики [18].
Преимуществатрубопроводного транспорта:
· Возможностьповсеместной укладки трубопровода.
· Низкаясебестоимость транспортировки.
· Сохранностькачества благодаря полной герметизации трубы.
· Меньшаяматериало и капиталоёмкость.
· Полнаяавтоматизация операций по наливу, перекачки, транспортировки и сливу.
· Малочисленностьперсонала.
· Непрерывностьпроцесса перекачки.
· Отсутствиеотрицательного воздействия на окружающую среду.
Главнымнедостатком является его узкая специализация, также для рациональногоиспользования требуется мощный устойчивый поток перекачиваемого груза [17].
Глава 2.Влияние трубопроводного транспорта на окружающую среду2.1 Характеристика воздействий на окружающую среду и их последствия
Трассы магистральных трубопроводов прокладываются в различныхприродно-климатических зонах, отличающихся геологией, геокриологией,гидрологией, географическим ландшафтом, освоенностью, чувствительностьюбиогеоценоза к антропогенным и техногенным воздействиям, характером it размером их последствий ит. п. При изыскании трасс, строительстве и эксплуатации трубопроводов нагрунтовую среду, растительный покров, животный мир, подземные и поверхностныеводы, приземной слой атмосферы оказывают влияние различные среды.
Причем источниками воздействия могут быть транспорт истроительно-монтажная техника, перекачиваемый продукт (нефть, газ,нефтепродукты) или продукты его сгорания, тепло транспортируемой потрубопроводу среды, конструкция трубопровода и т. д.
Все воздействия можно подразделить на прямые и косвенные, длительныеи кратковременные (импульсные). Они могут проявляться в виде механическогоразрушения, загрязнения, теплового влияния и т. п. Последствия от этихвоздействий могут быть первичными и вторичными, обратимыми и необратимыми(нерегулируемыми).
Прямым воздействием на окружающую среду, например, при расчистке ипланировке трассы будет нарушение микро- и макрорельефа, а косвенным—сокращениепастбищных площадей. Последствия прямых и косвенных воздействий будутсоответственно первичными и вторичными.
В рассматриваемом случае первичные последствия — развитие эрозии,оврагов, термокарста, а вторичные — ухудшение условий питания животных и др.
Примером длительного воздействия на окружающую среду, в частностина грунт, может служить тепловое влияние трубо- и нефтепроводов на многолетнемерзлыегрунты.
Загрязнение атмосферы в результатеаварийного выброса газа или сжигания нефти характеризуется значительно меньшимпериодом воздействия и его можно отнести к кратковременному, или импульсному,воздействию.
Обратимыми последствиями будем называть такие, которые могут бытьликвидированы, а окружающая среда при этом восстановлена до исходного состоянияили близкого к нему. Например, растительный покров после окончаниястроительно-монтажных работ может быть восстановлен посевом аналогичныхрастений.
К необратимым последствиям следует отнести такие, которые приводятк качественному (трудно восстановимому) изменению окружающей среды, напримертермокарсты, оползни, деформация русла реки [4].
Классификация компонентов окружающей среды, источников и типоввоздействия и их последствий.
Из приведенного анализа источников и типов воздействия наокружающую среду и их последствий видно, что из-за органической связи различныхкомпонентов отдельные источники воздействия оказывают влияние практически навсе компоненты окружающей среды одновременно. Это обстоятельство существеннозатрудняет проведение дифференцированного анализа влияния каждого из источниковвоздействия на отдельные компоненты окружающей среды.
На основании изучения воздействий на окружающую среду и соответствующихим последствий при строительстве трубопровода и его эксплуатации рекомендуетсявыделить следующие взаимосвязанные компоненты: приземной слой атмосферы,почвенно-растительный комплекс (ПРК) и рельеф местности, животный мир,поверхностные и подземные воды. Такая степень детализации позволяет, на нашвзгляд, достаточно полно и определить характер воздействия на каждуюкомпоненту, его последствия и наметить наиболее эффективные мероприятия по охранеприроды.
Приведем характеристику воздействий и их последствий наперечисленные компоненты окружающей среды.
Приземный слой атмосферы. Типвоздействия — загрязнение при эксплуатации трубопроводов.
Источники воздействия—утечки газа через негерметичные соединенияили при разрывах газопровода, сжигание нефти и нефтепродуктов, разлитых на поверхности при аварии нанефте- и нефтепродуктопроводах, утечки и испарения в процессе ранения и сливно-наливных операций, пожары на газо-, нефте-и нефтепродуктопроводах и т. д.
Последствия — подавление роста растительности, превышениепредельно допустимой концентрации (ОДК) и вредных веществ в воздухе.
Почвенно-растительный комплекс и рельеф местности. Типы воздействий — механическое и тепловое разрушение,загрязнение.
Источники воздействий — строительно-монтажные работы при прокладкетрубопровода и эксплуатация последнего.
Последствия — развитие эрозии, оврагов, оползней, изменение рельефа,активизация криогенных процессов, заболачивание территории, снижениебиологической продуктивности ПРК, уничтожение культурных посевов, развитиебезлесных ландшафтов.
Животный мир.
Типы воздействия — сокращение и уничтожение кормовых ресурсов,ограничение перемещений.
Источники воздействий — загрязнение и разрушение ПРК и загрязнениевоздушной среды, препятствия при миграции: надомные трубопроводы, транспорт исредства механизации. Последствия — сокращение поголовья животных.
Поверхностные и подземные воды (см. приложение 2).
Типы воздействия — загрязнение, механическое разрушение берегов ирусла в створе перехода.
Источники воздействий — утечки нефти и нефтепродуктов из резервуаровпри авариях подводных трубопроводов, устройствo береговых и подводных траншей.
Последствия— ухудшение качества воды и условий обитания водных организмов и растений,активизация русловых процессов. В отличие от классификации работы в даннойклассификации растительный мир объединен с питающей его средой (почвой) и представленодной компонентой--«Почвенно-растительный комплекс и рельеф местности». Такое объединениеоправдано тем, что растительный покров, будучи тесно связанным с почвой, являетсяиндикатором ее состояния, потому расчленять его на две отдельные компоненты нецелесообразно[11;4].2.2 Воздействие нефти и нефтепродуктов на почвенно-растительный комплекс
Значениенижнего яруса растительного покрова как корма диких и домашних животных, тепло-и влагорегулятора почвы, основного средства против образования оврагов,оползней и эрозии трудно переоценить. Между тем основное воздействие нефти инефтепродуктов на ПРК при отказах трубопроводов сводится именно к снижениюбиологической продуктивности почвы и фитомассы растительного покрова.
Характер истепень воздействия нефти и нефтепродуктов на почвенно-растительный комплексопределяются объемом ингредиента и его свойствами, видовым составомрастительного покрова, временем года и другими факторами. Многие виды сосудистыхрастений оказываются устойчивыми против нефтяного загрязнения, тогда какбольшинство лишайников погибает при воздействии на них нефти и нефтепродуктов.Установлено, что наиболее токсичны углеводороды с температурой кипения впределах от 150 до 275° С, т. е. нафтеновые и керосиновые фракции. Углеводородыс более низкой температурой кипения менее токсичны либо вообще безвредны,особенно их летучие фракции, поскольку они испаряются, не успевая проникнутьчерез растительную ткань. Высококипящие тяжелые фракции нефти также менее токсичны,чем нафтеновые и керосиновые фракции.
Деградациянефти в грунтовой среде происходит путем биологического окисления микроорганизмамии химического окисления. Значительно ускоряют процесс очищения почвы от нефтидождевые осадки, которые вымывают ее и тем самым снижают концентрацию нефти вверхних слоях почвы [4;10].
Загрязнениепочвы нефтью и нефтепродуктами в северных районах будет, очевидно, иметьгораздо большие отрицательные последствия, нежели в районах с относительноумеренным климатом. Наблюдающаяся в настоящее время тенденция перемещенияцентров добычи нефти и газа именно в эти районы в существенной мере определяетважность рассматриваемой проблемы. Низкие температуры воздуха и грунтовойсреды, сильные ветры, небольшая продолжительность летнего теплого периода (вовремя которого активизируются биологические процессы) создают чрезвычайносложный режим функционирования растительного покрова. Поэтому всякое нарушение этогорежима может привести к необратимым процессам. Одним из наиболее опасных в этомслучае является загрязнение нефтью грунтовой среды в результате утечек измагистральных нефтепроводов, резервуаров и т. п.
Наряду суказанными явлениями загрязнение нефтью растительного покрова приводит кизменению его теплоизоляционных свойств. Па загрязненных нефтью участкахнаблюдалось уменьшение альбедо до 50%.
Нередко наболотистых участках трассы разлившуюся по дневной поверхности нефть, сжигают,что приводит к выгоранию леса иногда на значительных площадях. На участкахмноголетнемерзлых грунтов такие пожары могут привести к развитию криогенныхпроцессов.
Такимобразом, на основании изложенного можно сделать следующие выводы:
· загрязнение почвенно-растительного комплекса нефтью и нефтепродуктамиприводит к уничтожению растительного покрова, период самовосстановлениякоторого в северных районов может достигать 10—15 лет;
· снежный покров существенно снижает токсичное действие нефти нарастительность. Наиболее опасны разливы нефти в период вегетации растений;
· наибольшей токсичностью обладают нефтепродукты с температуройкипения 150—275° С (нафтеновые и керосиновые Фракции);
· стойкость растений к загрязнению нефтью различна в зависимости отих вида;
· скорость биодеградации нефти в почве незначительна; в некоторойстепени она может быть повышена добавлением в почву веществ, содержащих азот ифосфор[11;13].2.3 Загрязнение грунтовой среды при утечках нефти и/> нефтепродуктов
Как ужеотмечалось, утечки нефти и нефтепродуктов, возникающие при повреждении магистральныхнефте- и нефтепродуктопроводов, резервуаров, а также при сливно-наливныхоперациях, приводят к загрязнению прилегающих грунтовых участков. В процессе поверхностноймиграции (например, с дождевыми водами) и инфильтрации нефть и нефтепродуктызагрязняют поверхностные и подземные воды. Самоочищение загрязняемых такимобразом сред происходит крайне медленно, что может привести к длительномуисключению их из пользования. Как последствия, так и связанные с ними материальныеубытки определяются размерами и степенью загрязнения грунтовой среды.
Различиесвойств и состояний грунтов, типов утечки, а также характеристик нефти инефтепродуктов предопределяет многообразие расчетных схем [14;5].
Вчастности, можно выделить схемы загрязнения нефтью непроницаемой (малопроницаемой)и проницаемой сред, талых, мерзлых и многолетнемерзлых грунтов. Утечки могутпроисходить на дневной поверхности (например, при повреждении наземного либонадземного участка нефтепровода, или в результате потери устойчивости ивыпучивания подъемного участка нефтепровода из траншеи, или в процессе егоремонта, а также при повреждении наземного резервуара) и ниже ее приповреждении подземного участка нефтепровода без обнажения его или подземногорезервуара. Перекачиваемые нефти и нефтепродукты могут быть подогретыми ихолодными (обычными).
Процессзагрязнения талой грунтовой среды при утечках нефти на дневной поверхностиможно разделить на три последовательные во времени стадии. Первая, начальнаястадия характеризуется преимущественно образованием поверхностного ареалазагрязнения и незначительной инфильтрацией нефти в грунтовую среду. На второйстадии происходит главным образом вертикальная инфильтрация нефти, и, наконец,третья стадия характеризуется боковой миграцией последней в грунтовой среде.
Использованиетеории миграции грунтовых вод для описания процесса загрязнения грунтовой средынефтью и нефтепродуктами осложняется специфичными физическими свойствами этихпродуктов — вязкостью, плотностью, поверхностным натяжением, несмешиваемостью сводой и др. Это обстоятельство, по-видимому, и обусловило выполнение рядаисследований по изучению различных случаев загрязнения грунтовой среды нефтью инефтепродуктами [5].
2.4Загрязнение рек и водоемов нефтью и нефтепродуктами
Река (иливодоем) считается загрязненной, если состав (или свойства) воды изменился подвлиянием производственной деятельности настолько, что вода стала непригоднойдля одного или нескольких видов водопользования.
Различаютследующие основные виды водопользования: хозяйственно-питьевое, культурно-бытовоеи рыбохозяйственное. В соответствии с этими видами водопользования нормируютсясостав и свойства воды и предельно допустимая концентрация (ПДК) вредныхвеществ.
Практическилюбая авария подводного нефтепровода может привести к утрате водоема какобъекта одного или нескольких видов водопользования. Возможные последствиязагрязнения усугубляются высокой стойкостью нефти к окислению и токсичностьюотдельных се фракций. Нефть, попадая в воду, растекается вследствие еегидрофобности по поверхности, образуя тонкую нефтяную пленку, котораяперемещается со скоростью примерно в два раза большей, чем скорость теченияводы. При соприкосновении с берегом и прибрежной растительностью нефтянаяпленка оседает па них. В процессе распространения по поверхности воды легкие фракциинефти частично испаряются, растворяются, а тяжелые опускаются в толщу воды, оседаютна дно и образуют донное загрязнение [7;15].
В результатезагрязнения воды нефтью (см. приложение 3) изменяются ее физические, химическиеи органолептические свойства, что существенно ухудшает условия обитания и водеживотных и растении; использование такой воды в культурно-бытовых и хозяйственно-питьевыхцелях усложняется. Ввиду многообразия возможных последствии оценка даже-прямого ущерба затруднительна. В этом отношении весьма интересна классификациянефтяного загрязнения водоемов, разработанная ГосНИОРХом по материалам многолетнихисследований. [4;11]
В нефтедобывающихрайонах источником загрязнения рек и водоемов являются сбросы отработанных и пластовыхвод нефтепромыслов.
Насудоходных реках систематическим источником загрязнения вод нефтепродуктамиявляются курсирующие по ним суда, о чем свидетельствуют замазученные шлейфы,остающиеся по траектории их движения, вблизи пристаней и берегов.
Существеннозагрязняют реки и водоемы сбросы нефтеперерабатывающих заводов. Следует иметь ввиду, что если загрязненность от сбросов нефтепромыслов, судов инефтеперерабатывающих заводов может относительно легко регулироватьсяустановкой соответствующих очистных устройств, то аварийный выброс нефти инефтепродуктов при повреждении трубопровода характеризуется во много разбольшей (нерегулируемой) концентрацией загрязненности (см. приложение 4).
Этообстоятельство позволяет считать подводные нефте- и нефтепродуктопроводынаиболее опасным потенциальным источником загрязнения рек и водоемов.
Последствиянефтяного загрязнения рек и водоемов. Загрязнение воды нефтью, как ужеотмечалось, затрудняет все виды водопользования.
Влияниенефти, керосина, бензина, мазута, смазочных масел на водоем проявляется вухудшении физических свойств воды (замутнение, изменение цвета, вкуса, запаха);растворении в воде токсических веществ; образовании поверхностной пленки нефти иосадка на дне водоема, понижающей содержание в воде кислорода.
Используемыев настоящее время методы очистки воды, устранения нефтяного привкуса и запаха,восстановления прозрачности и цветности, локализации, сброса и удаления нефти позволяют в какой-то мере смягчитьпоследствия загрязнения, ускорить процесс восстановления временно утраченныхсвойств воды и тем самым обеспечить дальнейшее использование водоемов вкультурно-бытовых и хозяйственно-питьевых целях. Однако для рыбного хозяйстваводоему может быть нанесен невосполнимый ущерб вследствие высокой чувствительностиживых организмов и растительности к нефтяному загрязнению, а также стойкости и токсичностиэтого загрязнения.
Загрязнениенефтью и нефтепродуктами рыбохозяйственных водоемов приводит к ухудшениюкачества рыбы (появление окраски, пятен, запаха, привкуса); гибели взрослыхрыб, молоди, личинок и икры; отклонениям от нормального развития икры личинок имолоди; сокращению кормовых запасов (бентоса, планктона), мест обитания,нереста и нагула рыб; нарушению миграции рыб, молоди, личинок и икры [11].
Самоочищениерек и водоемов от нефти и нефтепродуктов. Очищение воды от нефти инефтепродуктов происходит в результате их естественного распада — химическогоокисления, испарения легких фракций и биологического разрушениямикроорганизмами, обитающими в водной среде. Все эти процессы характеризуютсячрезвычайно малой скоростью, определяемой главным образом температурой воды.Химическое окисление нефти затрудняется высоким содержанием в ней предельныхуглеводородов. Окисляются и испаряются в основном легкие фракции, а тяжелыетрудноокисляемые фракции нефти накапливаются и затем оседают па дно, образуядонное загрязнение.
Уменьшениемассы нефтяной пленки в первые дин после ее образования происходитпреимущественно вследствие испарения нефти. В процессе биологическогоразрушения микроорганизмами нефть и нефтепродукты частично усваиваются ими, ачастично окисляются. Известно около 100 видов бактерий, дрожжей и грибков,способных окислять углеводороды. Максимальная активность нефтеокисляющихмикроорганизмов наблюдается при температуре воды 15—35° С. С понижениемтемпературы интенсивность окисления резко уменьшается.
Биохимическоеокисление нефти сопровождается интенсивным поглощением кислорода воды. Всреднем на окисление 1 мг нефти затрачивается от 0,5 до 3,5 мг кислорода. Однимиз показателей наличия в воде органических загрязнений и интенсивности ихбиологического окисления является биологическая потребность в кислороде (БПК),численно равная количеству кислорода, поглощаемого микроорганизмами прибиологическом окислении органических загрязнении, содержащихся в 1 л воды.
Биохимическоеокисление нефти в водоеме сопровождается непрерывной миграцией тяжелых еефракций с поверхности на дно и обратно.
Нефтяныеотложения на дне водоема в анаэробных условиях (при дефиците кислорода)сохраняются длительное время и являются источником вторичного загрязнения водоемов[4].2.5 Загрязнение приземного слоя атмосферы при эксплуатации магистральных трубопроводов и его последствия
Приповреждении газо- и нефтепроводов выделяются различные токсичные вещества.Основными загрязнителями атмосферы являются природный газ, продукты испарениянефти и нефтепродуктов, аммиак, этилен, ацетилен, а также продукты сгоранияперекачиваемых углеводородных смесей. Все эти загрязнения относятся к локальными временным, так как они рассеиваются под воздействием воздушных потоков.
Загрязнениеприземного слоя атмосферы оказывает существенное отрицательное влияние начеловека и растительность вследствие общетоксического действия перечисленныхингредиентов. Особую опасность представляет загрязнение воздуха вблизинаселенных пунктов. В этих случаях возможность наложения или аккумуляцииразличных загрязнений значительно усугубляет характер последствий.
В отличиеот средней полосы загрязнение воздуха в районах Крайнего Севера при прочихравных условиях оказывает более сильное воздействие на природу. Растительныйпокров в этих районах находится в крайне неблагоприятных климатическихусловиях. Поэтому всякое воздействие, в том числе и загрязнение воздуха, можетпривести к угнетению растительного покрова.
Источникизагрязнения приземного слоя атмосферы
К основнымисточникам загрязнения приземного слоя атмосферы при трубопроводном транспортенефти, нефтепродуктов и газа следует отнести аварийные выбросы газа при отказахи ремонте линейной части магистральных газопроводов и испарение нефти инефтепродуктов при хранении в резервуарах. Не менее сильным источникомзагрязнения воздуха являются пожары при возгорании или сжиганиитранспортируемых продуктов.
Отказыгазопроводов наблюдаются при использовании некондиционных материалов (труб,арматуры, сварочной проволоки и т. п.), нарушении технологиистроительно-монтажных работ, ремонта и эксплуатации, а также в результате коррозии.Причины отказов эксплуатируемых магистральных газопроводов (в % от общего числаотказов) распределяются следующим образом:
Дефектсварки.....................26,3
Низкоекачество строительно-монтажных работ.....7
Низкоекачество эксплуатации.............1,8
Коррозия......................52,6
Прочие.......................7
Другимисточником загрязнения воздуха являются резервуарные парки, сооружаемые наголовных и некоторых промежуточных перекачивающих станциях. В результате сливно-наливныхопераций, а также суточных колебаний температуры происходит достаточноинтенсивное выделение продуктов испарения в приземной слой атмосферы.
Врезультате только одного большого «дыхания» потери нефти из резервуара объемом5000 м3 могут достигать 3,5 т. Годовые потери нефти из такогорезервуара из-за малых «дыханий» могут составить 30—60 т. Необходимость сливно-наливныхопераций, неизбежность суточных колебаний температуры окружающего воздухапредопределяют стационарный характер такого загрязнения. Это обстоятельствопозволяет локализовать основные источники загрязнения атмосферы в пределахрезервуарного парка.
Самопроизвольноевозгорание нефти, нефтепродуктов и газа при повреждении линейной части илирезервуара, хотя это и случайное редкое явление, однако оно вызывает оченьинтенсивное загрязнение воздуха [6;8].2.6 Коммунальные трубопроводы и их воздействие на окружающуюсреду и человека
Комфортные условияжизни человека подразумевают подачу непосредственно в его жилище холодной игорячей воды, тепла или газа для отопления, а также водоотведение. Все этоосуществляется с помощью трубопроводов.
Рассмотрим функцииосновных коммунальных трубопроводов и их воздействие на окружающую среду ичеловека.
Трубопроводыводоснабжения доставляют воду непосредственно в жилище человека.При этом возникают следующие проблемы: очистка и обеззараживание воды;доведение ее до состояния пригодной для питья человеком; исключение повторногозагрязнения воды в процессе ее транспортировки продуктами коррозии, а также врезультате подсоса грунтовых вод через неплотности. При несвоевременной заменетрубопроводы, отслужившие срок эксплуатации, коррозируют, и через образовавшиесяотверстия вода поступает в грунт, вызывая повышение уровня грунтовых вод,которые в свою очередь способствуют коррозионному повреждению наружнойповерхности трубопровода.
Трубопроводыцентрализованного теплоснабжения подают горячую водудля систем отопления и горячего водоснабжения. В этом случае вследствиевнутренней коррозии трубопроводов теплоноситель — вода загрязняется продуктамиэтой коррозии. По причине увлажнения недостаточно гидроизолированнойтеплоизоляции происходит ускоренная коррозия наружной поверхности стальныхтруб. В результате повышается температура грунта, а при протечках в грунтпоступает горячая вода.
Слабым местом канализационныхтрубопроводов, в основном выполняемых из раструбных труб, являются раструбныесоединения, разгерметизация которых происходит из-за недолговечных уплотнений инеравномерной просадки грунта. Поступление в грунт канализационных стоковсоздает опасность заражения водоемов.
Таким образом, в задачустроительной экологии входят: оптимизация проектных разработок с учетомисключения негативных воздействий на окружающую среду; прогнозирование и оценкавозможных как негативных, так и позитивных воздействий на окружающую среду;своевременное выявление объектов, наносящих ущерб окружающей среде, с помощьюэкологического мониторинга и принятия соответствующих превентивных мер.
Большие масштабы итемпы современной урбанизации (урбанус — городской) обусловили появление врамках строительной экологии урбоэкологии — эколого-градостроительногонаправления деятельности, занимающейся изучением способов наилучшего расселениялюдей в городах и населенных пунктах с учетом обеспечения комфортногопроживания человека и сохранения оптимальной для него природной среды.
В рамках задачурбоэкологии не последнее место занимает проблема формирования жилища,отвечающего оптимальным требованиям комфорта.
Экологичное жилище — это жилище вместе с прилегающей территорией, в котором формируетсяблагоприятная среда обитания (микроклимат, защищенность от шума и загрязнений,обеспечение социально здоровых условий жизни), которое не оказывает негативныхвоздействий на городскую и природную среду, кроме того отвечает требованиямэнергосбережения.
Следует отметить, чтодля создания экологичных условий внутри зданий немаловажную роль играют выборкоррозионно-стойких материалов для труб, арматуры, санитарно-технических иотопительных приборов, а также наличие приборов терморегулирования игидравлической балансировки в системах отопления и горячего водоснабжения [17].
Глава 3.Геоэкологические проблемы, возникающие при строительстве и эксплуатациитрубопроводов
3.1 Воздействия на окружающую природу при строительстве магистральных трубопроводов
Охарактеризуемосновные воздействия на природу при строительстве трубопроводов.
1. Сведениерастительности в полосе строительства. Вырубка леса и корчевка пней напродольных и поперечных склонах в полосе шириной до 30 м уменьшает устойчивостьсклонов и способствует активизации действующих оползней и возникновению новых.Особенно заметно это проявляется при корчевке пней взрывами.
2. Срезка грунтана продольных уклонах для уменьшения их крутизны. При этом образуются глубокиевыемки на участках значительной протяженности. Эти выемки часто становятсяпутями сбора дождевых и грунтовых вод. Постоянно действующие стоки, устранитькоторые очень сложно, размывают грунт на значительную глубину и образуютглубокие промоины. При этом трубопровод оголяется и провисает, т. е. условияего эксплуатации осложняются.
3.Сооружение «полок» на поперечных уклонах и косогорах. Полками называют выемки,устраиваемые на поперечных (к направлению главной оси трубопровода) уклонах,крутизна которых не позволяет работать на них машинам без предварительно подготовленнойстроительной полосы.
Полки могутустраиваться в виде «чистой выемки» и в виде полувыемки-полунасыпи.
Устройствополки наносит наиболее ощутимый ущерб природе при строительстве трубопроводов вгорах. Этот ущерб выражается в следующем. Резкое нарушение рельефа местности,обострение оползневых процессов и возникновение новых оползней в местах, гдеони не могли возникнуть в течение десятков и даже нескольких сотен лет. Этообъясняется снижением запаса устойчивости склонов в результате выемки грунта иусиления силового воздействия фильтрационного потока в коренном грунте. Имеютсяпримеры, когда вновь образовавшиеся оползни захватывали десятки гектаровплощади, вовлекая в движение сотни тысяч кубометров грунтовой массы.
Полкистановятся путями движения дождевых, снеговых и подземных вод, выходящих наповерхность через боковую их грань. В результате образуются промоины, которыеразрушают полки.
4.«Временные» перекрытия балок и ручьев для проезда строительной техники. Эти«временные» перекрытия довольно часто остаются и после окончания строительства.Они препятствуют прохождению дождевых стоков и способствуют разрушению склоновбалок.
5. Загрязнениестроительной полосы отходами строительного производства (тросы, обрезки труб,битум, полимерные покрытия и т. п.).
Следуетотметить, что влияние многих из рассмотренных воздействий можно существенноуменьшить и даже устранить при правильной организации и технологии работ иболее качественном проектировании [4;14].3.2 Взаимодействие трубопровода с окружающими породами
В процессеэксплуатации трубопровод подвержен воздействию не только перекачиваемогопродукта, но и окружающей по среды: грунтовой и биологической коррозии,давлению оползающих грунтов.
Для трубопровода, уложенного на полках вдоль склонов гор, наиболееопасно давление грунта, оползающего в направлении, перпендикулярном к главнойоси трубопровода. Одни оползни проявляются сразу, в процессе строительства,другие — через много лет после его окончания. Но от этого они становятся ещеопаснее, так как кажущееся благополучие не способствует своевременному принятиюзащитных мер.
Оползание грунта в направлении главной оси трубопровода менееопасно, но при большой длине уклона оно также может привести к разрыву труб.
Поэтому пристроительстве в горах в отличие от нормальных условий (равнины с сухимиплотными грунтами) совершенно необходим расчет прочности трубопровода не«вообще», а на каждом характерном участке с учетом ожидаемого взаимодействиятрубопровода с окружающей средой. Конечно, это усложняет проектирование, нозато гарантирует более высокий уровень надежности трубопровода и уменьшаетвероятность отрицательных воздействий на природу[4;11]. 3.3Влияниестроительства и эксплуатации магистральных трубопроводов на животный мир
В процессестроительства и эксплуатации магистральных газо- и нефтепроводов причиняетсяопределенным утери животному миру—одному из компонентов окружающей среды.Освоение отдаленных, ранее недоступных территорий, разработка нефтяных игазовых месторождений и прокладка трубопроводов могут привести к нарушению установившегосядинамического экологического равновесия и природе.
Какпоказывает опыт, прокладка трубопровода оказывает отрицательное воздействие восновном па крупных животных. Поэтому дальнейшее изложение касается главнымобразом влияния строительства и эксплуатации трубопроводов на животных северныхрайонов, в частности на диких и домашних оленей.
Совокупностьфакторов (воздействий), оказывающих отрицательное влияние на животных пристроительстве и эксплуатации магистральных трубопроводов, можно условноподразделить на прямые и косвенные. К прямым воздействиям относятся созданиеискусственных препятствий на миграционных путях, шумы транспортных (наземных ивоздушных) средств, а также бесконтрольный отстрел диких животных; к косвеннымвоздействиям — сокращение пастбищных площадей в результате развития эрозионныхи криогенных процессов, механического повреждения растительного покрова, атакже загрязнение атмосферы, грунтовой среды и т. п.
Значительныенарушения почвенно-растительного слоя обусловлены движением тяжелых транспортныхсредств. Установлено, что в результате повреждения растительного покровапроисходит смена лишайниковых осоковыми. Лишайники являются зимним кормом дляоленей, доступ к которому в это время затруднен. Следовательно, нарушение растительногопокрова приводит к сокращению кормовых запасов для северных оленей в зимнеевремя.
Значительныйущерб продуктивности растительного покрова наносится загрязнением грунтовойсреды нефтью и нефтепродуктами в результате их утечки при повреждении нефте- и нефтепродуктопроводов.Вследствие высоком токсичности и стойкости нефтяного, загрязнения пораженныеплощади оказываются длительное, время непригодными для произрастания растений.
Влияниеискусственных препятствий на миграцию животных. Искусственные препятствия, затрудняющиесезонные миграции оленей, создаются прокладкой надземных, наземных иполуподземных магистральных трубопроводов, линий электропередач, автомобильныхи железных дорог и других протяженных сооружении. Животные скапливаются передтакими препятствиями в огромные стада.
Какустановлено наблюдениями, дикие олени пользуются традиционными летними изимними пастбищами и путями миграции, формируемыми длительное время.Искусственные же препятствия либо удлиняют продолжительность миграции, либообусловливают смену или маршрута движения, или пастбища. В любом случаевероятность гибели взрослых оленей и телят резко увеличивается из-занеосвоенности маршрута, что, безусловно, сказывается на численности оленей(Рис. 23).
В техслучаях, когда передвижение по привычному маршруту затруднено, животныевыбирают в дальнейшем новый маршрут, позволяющий преодолеть (обойти)создавшееся препятствие.
Устройствопереходов трубопроводов на пересечениях с миграционными путями диких животных.При проектировании трубопроводов особое внимание следует уделять изучениютрадиционных маршрутов миграции, районов летних и зимних пастбищ. Переходычерез трубопровод необходимо устраивать только в местах пересечения смаршрутами передвижения оленей. Причем окрестности перехода должны быть повозможности свободны от временных городков строителей, а также от дорог.
/>
Рис.2.Влияние прокладки газопровода на миграцию оленей:
1,4-летнееи зимнее пастбища оленей; 2-маршрут весной; 3- осенью и весной.
Устройствоперехода под трубопроводом, по-видимому, менее эффективно, чем над заглубленнымв землю или обвалованным трубопроводом. Во-первых, потому, что при наземнойпрокладке трубопровода пролет между опорами в зависимости от диаметрасоставляет от 15 до 50 м, что явно достаточно для того, чтобы не вызватьбеспокойства оленей; во-вторых, трубопровод необходимо устанавливать на болеевысоких опорах (по сравнению с обычными участками), что значительно усложнитмонтаж трубопровода, особенно большого диаметра; в-третьих, как показывают наблюдения,животные опасаются переходить даже под более высоко расположенными по сравнениюс надземными трубопроводами линиями электропередач. Поэтому целесообразнее вэтом случае заглубленная схема перехода или в виде обвалования. Причем участкизаглубления (обвалования) должны быть длиной не менее 60—100 м (по 30—50 м вобе стропы от миграционного пути). В этих же целях не следует располагатьпроезжие дороги вблизи от пастбищ [4].3.4 Мероприятия по охране окружающей среды в период эксплуатации
Даже если строители выполнили работы с учетом всех предъявляемых кстроительству трубопроводов требований, минимальный ущерб природе в последующиегоды может быть нанесен только при условии тщательно продуманной организациислужбы наблюдения за всеми изменениями в состояниях трубопровода и местностивдоль всей трассы.
В службе эксплуатации трубопровода должна быть организована группаизучения состояния вдольтрассовой полосы и прилегающих к ней участков местностии самого трубопровода. Эта группа должна располагать всем необходимымоборудованием и приборами контроля, позволяющими улавливать самыенезначительные изменения в состоянии как трубопровода, так и окружающей егосреды.
В функции указанной группы входит изучение состояний окружающейсреды, эксплуатируемого трубопровода и защитных сооружений.
Аэрофотосъемка совершенно необходима для выявления крупных нарушенийестественного равновесия прилегающих к трассе трубопровода грунтовых масс.
Съемка полосы шириной до 1 км позволяет очень точно определитьочертания действовавших и действующих оползней по таким внешним признакам, какчетко очерченная граница оползня, устанавливаемая как ясно видимая линия отрываоползающего грунта от неподвижного. Характерны для оползневых массивов такиепризнаки как «пьяный лес», т. е. лес, в котором деревья наклонены в разныестороны вследствие деформаций грунта.
Аэрофотосъемка трассы должна выполняться один раз в два-три года.Кроме того, требуется проводить внеочередные съемки после каждого, даженезначительного землетрясения. Обнаруженные при очередной съемке оползневыеучастки должны повторно фотографироваться не реже одного-двух раз в год с цельювыяснения изменений общего характера в геле оползня. Прежде всего необходимоточно установить размеры оползня.
С помощью аэрофотосъемки выявляются оползни, движущиеся вдоль оситрубопровода. Такие оползни менее опасны для трубопровода, но, как былопоказано выше, они могут способствовать его разрушению.
После выявления оползающих и неустойчивых массивов грунта проводитсяизучение трассы трубопроводов с помощью различных приборов и инструментов. Приэтом точно определяются глубина тела оползня, скорость его движения ифизико-механические характеристики грунта. На основании полученных данныхсоставляется прогноз развития оползающих участков. Определив по даннымаэрофотосъемки или по визуальным наблюдениям на местности границы оползня вплане, обозначают их специальными знаками, по которым в дальнейшем контролируютизменение границ оползня.
Поскольку оползень представляет наибольшую опасность для трубопровода,в его створе проводят самые детальные измерения: определяют глубину и скоростьдвижения оползня, а также физико-механические характеристики грунта [10;12].
Для определения скорости движения оползня должны быть установленыпостоянные (несмещающиеся) реперы в устойчивом зоне, а на поверхности оползня(желательно па 2—3 м выше оси трубопровода) — временные реперы. Временныереперы привязываются к постоянным и но изменению плановых и высотных отметоквременных реперов определяют скорость движения оползня. После установки реперовизмерения проводят не реже одного раза в пять дней, а затем по меренеобходимости, но не реже одного раза в месяц.
В развитии оползней можно выделить четыре стадии:
-перенос элементов, составляющих склон;
-вязкое течение грунта без нарушения его сплошности;
-нарушение сплошности грунта;
-перемещение отделившихся грунтовых масс.
Получив необходимые данные, группа изучения выполняет сама илипоручает проектной организации расчет прогноза состояний оползня и трубопровода.
Меры по предотвращению разрушения трубопровода можно подразделитьна экстренные, срочные и долговременные.
Экстренные меры принимаются немедленно, срочные — в течение одногомесяца, долговременные — в расчетный срок безопасного нахождения трубопровода воползне. Экстренной, наиболее действенной мерой является вскрытие трубопроводас целью снятия усилий от давления оползающего грунта.
Комплекс работ, выполняемых группой изучения состояния трубопровода,заключается в своевременном выяснении отклонений последнего от проектногоположения и в подготовке рекомендаций по составлению технологических карттекущего и капитального ремонтов трубопроводов и сооружений, обеспечивающих ихэксплуатационную надежность. Особое внимание следует уделять изучениюнапряженного состояния труб и состоянию их изоляции. Выход из строяводоотводных сооружении приводит к размыву труб, к образованию новых оползнем,а выход из строя заранее подготовленных путей стока нефти при разрушениинефтепроводов — к тому, что при аварии нефть, уходит в близлежащие реки иводоемы, что совершенно недопустимо. Поэтому при обнаружении мест потенциальныхpaзрушенийнеобходимо принять срочные меры к обеспечению стока продукта в нужном направлении.Это позволит снизить тяжелые последствия для окружающей среды [9;1].
Заключение
Трубопроводныесистемы являются основой системы обеспечения населения, производства исельского хозяйства жизненно важными продуктами: чистым воздухом, питьевой итехнологической водой, высоко- и низкопотенциальным теплоносителем, газом,нефтепродуктами. Они также отводят многочисленные отходы (бытовые ипроизводственные стоки, загрязненный воздух, дымовые газы, мусор и твердыеотходы) [19].
Трубопроводныеконструкции и системы находят широкое применение практически во всех отрасляхнародного хозяйства. Трубопроводный транспорт обладает низкой себестоимостью,непрерывностью процесса перекачки, возможностью повсеместной укладки и т.д.Однако, наряду с преимуществами существуют и недостатки, связанные сзагрязнением окружающей среды вследствие утечки нефти, газа и других продуктов.Необходимо вести экологический контроль, главными функциями которого являются:
· количественнаяоценка исходных природно-климатических параметров, определяющих характеристикубиогеоценоза осваиваемой территории до активного воздействия на нее техногенныхфакторов;
· количественнаяоценка антропогенного изменения биогеоценозов под воздействием строительного иэксплуатационного техногенеза.
Кнаиболее эффективным средствам экологического контроля по обоим рассмотреннымнаправлениям относится мониторинг, реализуемый службами наземного иаэрокосмического наблюдения. Кроме того, повышенную нормативность обеспечиваютсредства измерительного контроля [5;6].
Комплексисследований по охране окружающей среды при трубопроводном строительстве итранспорте должен включать:
ü анализпоследствий различных нарушений и загрязнений на компоненты окружающей среды;
ü анализконструктивных и технологических решений, уменьшающих воздействия на окружающуюсреду;
ü методы исредства ликвидации отрицательных последствий;
ü методику оценкиущерба, наносимого окружающей среде в процессе строительства и эксплуатациитрубопроводов;
ü методику выбораоптимпльных инженерно-технических решений магистральных трубопроводов с учетомохраны окружающей среды.
Такимобразом, решение геоэкологических проблем окружающей среды заключается вопределении совокупности мероприятий, методов, средств, которые минимизируют, втом числе исключают полностью возможные воздействия и их последствия в процессестроительства и эксплуатации трубопроводов [4].
Списокиспользованной литературы
1.Абрамян С.Г. Управление экологичностью реконструкции и капитального ремонтамагистральных трубопроводов. ВолгГАСУ, 2007.-67 с.
2.Бородавкин П.П. Подземные трубопроводы. М.: Недра, 1973.-304 с.
3.Бородавкин П.П., Березин В.П., Шадрин О.Б. Подводные трубопроводы. М.: Недра,1979.-415 с.
4.Бородавкин П.П., Ким Б.И. Охрана окружающей среды при строительстве иэксплуатации магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1981.-160 с.
5.Кармазинов Ф.В. и др. Вода, нефть, газ и трубы в нашей жизни. М.: Наука итехника, 2005.-296 с.
6.Кривошеин Б.Л. Магистральный трубопроводный транспорт. М.: Наука, 1985.-237 с.
7.Левин С.И. Подводные трубопроводы. М.: Недра, 1970.-288 с.
8.Мазур И.И. Экология строительства объектов нефтяной и газовой промышленности.М.: Недра, 1991.-279 с.
9.Мазур И.И. и др. Конструктивная надежность и экологическая безопасностьтрубопроводов. М.: Недра, 1990.-264 с.
10.Офенгенден Н.Е. Промышленный трубопроводный транспорт. М.: Стройиздат,1976.-120 с.
11.Телегин Л.Г. и др. Охрана окружающей среды при сооружении и эксплуатациигазонефтепроводов. М.: Недра, 1988.-188 с.
12.Трубопроводный транспорт // Под ред. Попова Н.В., Чернова Д.П. М.: Гос. ком.Совета Министров СССР по науке и технике,1986.-157с.
13.Трубопроводный транспорт нефти и газа. Под ред. Юфина В.А. М.: Недра, 1978.-407с.
14.Фриман Р.Э. и др. Магистральные трубопроводы. М.: Недра, 1976.-160 с.
15.Щербаков С.Г. Проблемы трубопроводного транспорта нефти и газа. М.: Наука,1982.-203 с.
Источникиинтернета
16.www.spsale.ru
17.www.ngfr.ru
18.asozd2.duma.gov.ru
19.mixzona.ru
Приложения
Приложение 1.
Протяженностьтранспортных путей РФ
/>
Приложение 2.
Классификациявоздействий на реки и водоемы при строительстве подводных трубопроводовВид работ Последствия
Время, необходимое
для естественного
восстановления
Разработка траншей
береговых Нарушаются берега водоема Не восстанавливается» часто прогрессирует Разработка русловых подводных траншей земснарядами Повреждается русло рек В зависимости от глубины и размеров траншей в течение 5 лет. Иногда в результате разработки подводных траншей возникают необратимые t деформации русла То же, взрывом Повреждается русло рек. Гибнет животный мир То же, 3—5 лет Устройство сварочно-монтажных и изоляционных площадок на берегу
Уничтожается растительность.
Загрязняется местность отходами металла, изоляционными материалами.
Изменяется рельеф местности
До 15—20 лет
30 и более лет
Не восстанавливается Работа земснарядов в русле Загрязняется поверхность водоема отходами нефтепродуктов, мусором 3—6 мес.
Приложение 3.
Классификация нефтяногозагрязнения водоемовКатегория загрязнения Характеристика загрязнения Содержание нефти, мг/л в грунте в воде Слабое Нефтяная пленка отсутствует, привкус нефти слабый, запах не ощущается. Загрязнение не оказывает влияния на газовый режим, минерализацию, окисляемость и БПК воды. Рыба в водоеме обитает нормально, размножается, но имеет привкус нефтепродуктов. Отрицательное влияние на планктон незначительно, на бентос — не установлено Менее 0,1 Менее 1 Среднее Вода имеет запах и привкус нефти, поверхность покрыта отдельными нефтяными пятнами. Влияние на газовый режим, минерализацию, окисляемость и БПК воды незначительно или не наблюдается. Рыба в водоеме обитает, но имеет привкус нефтепродуктов. Наблюдаются случаи гибели личинок рыб и нарушения нормального развития икры и представителей бентоса и планктона 0,1—0,5 1—10 Сильное Вода имеет запах и привкус нефти, отдельные участки ее поверхности покрыты нефтяной пленкой. Наблюдается изменение газового режима, минерализации, окисляемости и БПК воды. Рыба избегает таких участков водоема. При случайной задержке в этой зоне она погибает. Личинки рыб и икра гибнут. Планктон и бентос отсутствуют 0,5—1 10—30 Очень сильное Вода имеет сильный запах и привкус нефти, поверхность ее покрыта сплошной нефтяной пленкой. Берега и растительность покрыты нефтью или мазутом. Иногда дно покрыто тяжелыми фракциями нефти. Изменяются газовый режим, минерализация, окисляемость и БПК воды. Рыба, планктон и бентос в воде отсутствуют. Вода непригодна для водопользования 1—5 Более 30 /> /> /> /> />
Приложение 4.
Предельно допустимая концентрация вредных веществ в воде водныхобъектов хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного водопользованияЗагрязнитель Лимитирующий показатель вредности Предельно допустимая концентрация (в мг/л) вредных веществ в объектах водопользования хозяйственно-питьевого и культурно-бытового рыбохозяй-ственного Аммиак Общесанитарный 2,0 — Токсикологический — 0,05 Бензин Органолептический 0,1 — Керосин То же 0,1 — Масло соляровое Токсикологический — 0,01 Нефть высокосернистая Органолептический 0,1 — Нефть прочная То же 0,3 — Нефть и нефтепродукты в растворенном и Рыбохозяйственный — 0,05 эмульгированном состояниях Этилен Органолептический 0,5 -—