CC BY
105
--------------------------------- © В.В. Москвичев, Ю.И. Шокин,
2009
УДК 504 (571.51)
В.В. Москвичев, Ю.И. Шокин
ПРОБЛЕМЫ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И ТЕРРИТОРИАЛЬНЫЕ РИСКИ РЕГИОНОВ СИБИРИ
Дана характеристика направлений, задач и результатов исследований природно-техногенной безопасности регионов Сибири, проведенных в рамках проектов федеральных программ и интеграционных проектов СО РАН.
Ключевые слова: экологическая опасность, показатель риска, оценка риска, экологическое состояние окружающей среды территории.
И я роблемы природно-техногенной безопасности обуслов--Ш.Л. лены дестабилизационными процессами в системе «социум - техносфера - природная среда», игнорированием требований концепции устойчивого развития, выходом соответствующих показателей за нормативные уровни. Прогнозирование и предупреждение катастроф в природной и техногенной сферах базируется на результатах мониторинга состояния объектов и источников катастроф, моделирования катастрофических природных процессов и техногенных аварий. Приоритетной постановкой является переход от решения отдельных экологических и технологических проблем к комплексному обеспечению природно-техногенной безопасности отдельных территориально-промышленных образований и регионов.
Особую актуальность проблема комплексного моделирования катастрофических процессов имеет для территорий Сибири и Крайнего Севера, где имеется широкий спектр угроз различной природы и, в то же время, намечаются основные тачки роста экономического потенциала России. В этих условиях вопросы природно-техногенной безопасности приобретают первостепенное значение, поскольку определяют социально-экономическое состояние данных территорий и перспективы их дальнейшего развития.
Указанные факторы стали определяющими для постановки в институтах СО РАН комплексных исследований в следующих направлениях:
- математические методы и вычислительные технологии прогнозирования риска и моделирования ЧС природного и техногенного характера и аварийных ситуаций технических систем (ТС);
- механика аварий и катастроф ТС (анализ, обобщение результатов расследования аварий и катастроф, исследования кинетики повреждений и деградации материалов);
- методы анализа и обеспечения безопасности и живучести технических систем (оценка и прогнозирование показателей остаточного ресурса, безопасности и живучести, технологические и эксплуатационные методы обеспечения безопасности).
Важную роль в развитии работ в перечисленных направлениях играли конференции «Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф» проведенные в Красноярске (2001, 2003 гг.), Кемерово (2005 г.), Барнауле (2007 г.). В 2001 г. в Красноярске конференция проводилась в рамках мероприятий «Природно-техногенная безопасность Сибири». Кроме того, в Красноярске (2007, 2009 гг.) были проведены II и III Всероссийская конференция «Безопасность и живучесть технических систем». Систематическое проведение конференций, выпуск трудов, подготовка специальных номеров журналов «Вычислительные технологии», «Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций» позволили активизировать фундаментальные исследования и решение прикладных задач в интересах отдельных территориальнопромышленных образований, критически важных и потенциально опасных объектов.
Систематические исследования по проблемам природнотехногенной безопасности регионов Сибири были инициированы заданиями федеральных программ «Безопасность населения и народохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф», «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в Российской Федерации до 2005 года». В начале 2000-х годов существенная поддержка исследований обеспечивалась в рамках комплексных и междисциплинарных интеграционных проектов Сибирского отделения РАН. Был выполнен ряд проектов, связанных с решением задач природно-техногенной безопасности отдельных регионов Сибири (Красноярский край, Кемеровская и Иркутская области, Республика Саха (Якутия)), в том числе:
1. Создание ГИС "Безопасность региона: вероятностные модели и экспертные системы для районирования территорий по уровню риска возникновения чрезвычайных ситуаций" (1998-2001 гг., ИВМ СО РАН).
2. Математическое моделирование катастрофических процессов в природной среде и аварийных ситуаций в техносфере (20032005 гг., ИВМ СО РАН).
3. Расчет значений индивидуальных и комплексных рисков возникновения ЧС природного и техногенного характера для населения городов и районов края, районирование территорий по степени риска (2004-2006 гг., ИВМ СО РАН).
4. Моделирование антропогенных воздействий и разработка методов оценки риска территорий Сибири и Крайнего Севера (2006-2008 гг., ИВМ СО РАН, ИВТ СО РАН, ИФТПС СО РАН, ИУУ СО РАН).
5. Районирование территории края по степени риска экологической опасности (2008 г., ИВМ СО РАН).
В рамках выполняемых проектов были разработаны ряд базовых моделей, обеспечивших проведение модельных прогнозов экологической, сейсмической и геодинамической направленности, моделирование сценариев развития техногенных аварий:
- разработаны математические модели территориального риска чрезвычайных ситуаций;
- развиты модели и методы вероятного риск-анализа технических систем, основанные на модельных расчетах сценариев развития техногенных ЧС;
- разработаны модели и методика оценки территориального и экологического риска с построением матрицы показателей экологического риска и картограмм риска на основе ГИС - технологий;
- разработаны модели позволяющие оценить опасность наводнения за некоторый период времени прогнозирования. Для решения задачи оценки риска наводнений от весенних паводков была адаптирована теория экстремальных статистик. Предложен метод оценки риска наводнений на основе предельного распределения экстремальных значений, который был апробирован на данных мониторинга для территории экосистемы р. Енисей.
Практические результаты исследований:
1. Выполнены исследования по созданию геоинформационной системы «Безопасность региона», базирующейся на применении
вероятностно - эвристических подходов, геоинформационных технологий и экспертных систем с целью районирования края по уровням риска возникновения чрезвычайных ситуаций. Разработаны базовые статические, кинетические и динамические модели ГИС «Безопасность региона» для оценки конструкционного риска потенциально опасных объектов. Рассмотрены возможности комплексного мониторинга чрезвычайных ситуаций в регионе. В состав комплекса входят космический, гидрометеорологический, экологический, эпидемиологический, сейсмический мониторинг. Описана система сбора и обработки информации. Представлены результаты оценивания уровня рисков техногенных ЧС на промышленных предприятиях Красноярского края.
2. Проведены комплексные исследования сейсмоопасности Красноярской промышленной агломерации и уточнены карты сейсмического районирования.
3. Создан паводковый атлас Красноярского края и проведены работы по созданию экспертной ГИС «Паводки» в составе разработанной ранее структуры ГИС «Безопасность региона».
4. Выполнены оценки индивидуальных и комплексных рисков природных и техногенных чрезвычайных ситуаций в Красноярском крае. Разработана ГИС-технология построения карт рискоопасных территорий. Выполнено районирование территорий края по уровню риска.
5. Создана экспертная геоинформационная система предназначенная для мониторинга, анализа и оценки паводковой и пожарной обстановки на различных уровнях управления и поддержки принятия решений по планированию и контролю противопаводковых и противопожарных мероприятий (ЭГИС). Система выполняет анализ данных и осуществляет информационную поддержку управления в условиях угрозы и наступления чрезвычайных ситуаций. Картографическая поддержка дает возможность проанализировать обстановку на картах местности различных масштабов.
6. Проведены исследования по разработке моделей и методов оценки комплексного территориального риска, анализ антропогенного воздействия на природную среду угледобывающих территорий, аварийных ситуаций на магистральных газопроводах и энергетических объектах Якутии, разработаны методы анализа каскадных и лавинообразных катастроф. Проведено моделирование антропогенных воздействий на природные комплексы Кемеровской облас-
ти, сейсмической опасности и гидродинамических аварий на территории Красноярского края.
7. Сформулирована общая концепция оценки экологического риска территорий Красноярского края. Выполнены обоснования критериев и проведен выбор показателей экологического риска. Сформулированы требования к системе мониторинга показателей экологического риска. Разработаны методологические основы методической базы и программного обеспечения оценок индивидуальных и комплексных рисков возникновения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера для населения и районов края, проведено районирование территорий края по степени риска.
8. Выполнены работы и разработаны программные средства, используемые для мониторинга окружающей среды и оценки последствий аварийных ситуаций техногенного характера, апробированные при экспертизе проекта Богучанской ГЭС и анализе рисков ЧС на Красноярской ТЭЦ-1. Проведены оценки воздействия сооружения плотины БоГЭС и затопления водохранилища при аварийных ситуациях (на этапах строительства, заполнения водохранилища и эксплуатации), в частности, при разрушении плотины; при геодинамических аварийных ситуациях; при аварийных ситуациях во время прохождения паводковой волны, включая оценку риска и ущерба в зонах затопления, разработку предложений о проведении мероприятий по предотвращению или снижению негативного воздействия аварийных ситуаций на окружающую среду.
9. Выполнены оценки степени опасности субъектов Сибирского федерального округа от ЧС техногенного и природного характера (получены количественные оценки площадей возможного поражения, при наводнениях, лесных пожарах, землетрясениях, авариях на опасных объектах, численности населения в ЗВП, построены функции безопасности, оценены вероятности гибели людей и получены количественные оценки индивидуальных рисков).
Общие выводы
1. Состояние природно-техногенной и экологической безопасности регионов Сибири требует разработки и принятия свода нормативно-правовых актов регионального уровня.
2. Основой законодательного обеспечения должны стать количественные оценки экологических и природно-техногенных рисков на основе базовых экологических критериев и по-
казателей устойчивого развития, конкретизированных к условиям отдельных субъектов Сибирского федерального округа.
3. Первоочередная задача - нормирование уровней рисков для промышленных и урбанизированных территорий регионов на базе данных мониторинга состояния природной среды.
4. Контроль экологической и природно-техногенной безопасности следует рассматривать как фактор стабилизации кризисных явлений в экономике, обеспечивающий сохранность и функционирование основных производственных фондов.
5. Оценка уровня природных и техногенных рисков является основой экономических механизмов регулирования экологической безопасности.
6. Снижение рисков ЧС обеспечивает более устойчивое функционирование экономического потенциала и повышает конкурентные (инвестиционные) преимущества региона.
7. Накопленный научный потенциал, практический опыт работы позволяют ставить вопрос о разработке целевой программы по снижению рисков ЧС, организации глобальных систем мониторинга основными исполнителями которых должны стать институты СО РАН с участием заинтересованных сторон. Осознание этого предложения привело к идее создания Сибирского центра мониторинга природной среды и социальноэкономических проблем. Реализация целевой программы в рамках данного центра позволит существенно продвинуться в решении задач безопасности жизнедеятельности, защите природной среды и техносферы в регионах Сибири, гатш
Moskvichev V. V., Shokin Y.I.
PROBLEMS OF NATURAL-TECHNOGENIC SAFETY AND TERRITORIAL RISKS OF SIBERIAN REGIONS
Presented are characteristics of directions, tasks and results of research on natural-technogenic safety of Siberian regions carried out within national programs and integration projects of SB RAS
Key words:: ecological hazard, risk indexes, risk assessment, ecological state of territory’s environment
Коротко об авторах
Москвичев Владимир Викторович - доктор технических наук, директор, Учреждение Российской академии наук Специальное конструкторско-технологическое бюро «Наука» КНЦ СО РАН, Красноярск, E-mail: sec-retary@sktb.krsn.ru
Шокин Юрий Иванович - академик РАН, доктор физикоматематических наук, директор, Учреждение Российской академии наук Институт вычислительного моделирования СО РАН, г. Новосибирск, E-mail: ict@ict.nsc.ru
