Геоинформационные аналитические модели комплексной оценки природных опасностей для единой системы газоснабжения России Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 622.691.4::[332.36::001.891.57]

Геоинформационные аналитические модели комплексной оценки природных опасностей для Единой системы газоснабжения России

Л.В. Власова1*, Г.С. Ракитина1, С.И. Долгов1

1 ООО «Газпром ВНИИГАЗ», Российская Федерация, 142717, Московская обл., Ленинский р-н, с.п. Развилковское, пос. Развилка, Проектируемый пр-д № 5537, вл. 15, стр. 1 * E-mail: [email protected]

Тезисы. Комплексные оценки природных опасностей для Единой системы газоснабжения (ЕСГ) России и регионов перспективного освоения должны основываться на многолетних статистических данных об авариях на объектах, а также на фактическом материале об экстремальных параметрах климатических, геологических, инженерно-геологических и гидрогеологических условий в различных регионах прокладки газопроводов. Корректная количественная оценка влияния природных факторов на объекты газоснабжения встречает ряд ограничений в связи с отсутствием сформированных по единой методике пространственных данных об опасных процессах, протекающих на территории ЕСГ в целом и регионов ее перспективного развития.

Целью работ, результаты которых представлены в статье, является создание информационной среды в формате геоинформационной аналитической модели для интеграции и анализа сформированных на единой методической основе многоуровневых пространственных данных об объектах газотранспортной системы (ГТС) и природных процессах. Модель поддерживает количественную оценку опасности и риска для обоснования мероприятий по обеспечению безопасности действующих и перспективных объектов ГТС.

База пространственных данных модели для каждого иерархического уровня содержит информацию, структурированную по следующим группам тематических слоев: картографическая изученность; аварийность и технические характеристики объектов ПАО «Газпром»; геологические условия, тектоническое строение территории; опасные геологические процессы, гидрогеологические условия; опасные гидрометеорологические явления; современные изменения климата и оценки состояния криолитозоны. Цифровые карты, входящие в базовую модель, согласованы, что обеспечивается составлением карт на единой картографической основе, сопоставимостью классификаций и шкал оценки опасности различных природных процессов, гармонизацией легенд (построением легенды по единому принципу), общим подходом к оформлению.

В статье показаны возможности картографической модели с точки зрения решения следующих прикладных задач: 1) анализа территориального размещения объектов и распределения аварий относительно районов развития опасных природных процессов для выявления и определения потенциальной опасности или значимости факторов аварийности; 2) оценки значимости факторов природного риска (на примере геодинамического фактора); 3) интегральной оценки опасности нескольких процессов для объектов газоснабжения; 4) прогноза наиболее опасных участков с использованием метода распознавания образов. Представлены результаты тематического моделирования в формате серий карт для проведения многофакторного анализа в целях: 1) ранжирования компрессорных станций по степени устойчивости энергоснабжения в условиях экстремальных природных воздействий; 2) определения приоритетов при обследовании компрессорных станций для последующей оптимизации выбора вспомогательного технологического оборудования.

Геоинформационная аналитическая модель комплексной оценки природных опасностей может использоваться в качестве научно-информационной, методической и фактологической поддержки при разработке мероприятий, направленных на безопасную и надежную эксплуатацию объектов ПАО «Газпром».

Ключевые слова:

Единая система газоснабжения, газотранспортная система, аварийность, природные риски, природные опасности, геоинформационная система, картографическая модель.

Актуальность работ. Базовая проблематика

Газотранспортная система (ГТС) ПАО «Газпром» имеет протяженность более 170 тыс. км и функционирует в разнообразных природных условиях на территориях от Западной Сибири до Центральной и Западной Европы. Объекты Единой системы газоснабжения (ЕСГ) России подвержены непосредственному воздействию практически всех известных типов опасных геологических и гидрологических процессов и опосредованно (через нарушение энергоснабжения) - ряду опасных

метеорологических явлений. Перспективы развития газовой отрасли связаны с расширением ГТС в освоенных регионах и разработкой новых газоносных территорий - п-ова Ямал, Сибирской платформы (Красноярский край, Иркутская обл., Республика Саха (Якутия)), о. Сахалин и др., находящихся в сложных и экстремальных природно-климатических условиях.

Традиционно для оценки риска применительно к объектам газоснабжения в качестве основного показателя используются статистические данные о частоте аварий и инцидентов, которые не в полной мере отражают роль природных факторов риска, поскольку значительное число неблагоприятных природных воздействий как неосновные причины не зафиксированы в актах расследования и не могут быть учтены при расчетах частоты аварий. Целесообразность расширения информационной базы также обусловлена относительно непродолжительным периодом эксплуатации газопроводов, недостаточным для реализации природных источников аварий редкой повторяемости.

Корректная количественная оценка влияния природных факторов на объекты ЕСГ России встречает ряд ограничений в связи с отсутствием однородных (сформированных исходя из единых методических принципов) данных о климатических, геологических, инженерно-геологических и гидрогеологических условиях в различных регионах прокладки газопроводов как для территории ЕСГ в целом, так и для регионов ее перспективного развития. Как правило, недостатки в информационном обеспечении восполняются качественными субъективными «экспертными оценками», не отражающими в полной мере закономерностей развития и корреляции природных факторов и устойчивости функционирования объектов. В связи с этим информационную базу анализа риска целесообразно дополнить оценками состояния опасных природных процессов на территориях функционирования и перспективного освоения ГТС.

Факторы, влияющие на состояние ЕСГ России как сложной природно-техногенной системы, разнородны по инициирующим их процессам, но обладают пространственно-времен-нь1ми свойствами, поэтому наиболее оптимальным инструментом их интеграции в единое информационное пространство являются геоинформационные аналитические (цифровые картографические) модели. Преимуществом

данной формы интеграции в единое информационное пространство однородных и систематизированных данных о природных и техногенных опасностях является возможность привлечения для моделирования тематических данных в различном сочетании, что позволяет анализировать соотношения между компонентами системы и получать синтезированную информацию. Поэтому актуально создание базовой информационно-аналитической картографической модели, обеспечивающей возможность разработки проблемно-ориентированных моделей для выявления причинно-следственных связей между природными факторами и надежностью функционирования объектов газоснабжения.

Целью работ, о результатах которых рассказано далее в статье, явилось создание информационной среды в формате геоинформационной аналитической модели для интеграции и анализа сформированных на единой методической основе многоуровневых пространственных данных об объектах ГТС и природных процессах, которая обеспечит количественную оценку опасностей и рисков для обоснования мероприятий по поддержанию безопасности действующих и перспективных объектов ГТС.

Методологические и методические аспекты

Основополагающим методологическим принципом построения базовой модели является иерархичность. Иерархия модели ГТС соответствует уровням управления в ПАО «Газпром»: 1) макроуровень - ЕГС в целом с учетом перспектив ее развития (территория России); 2) мезоуровень - объекты газоснабжения в зоне ответственности дочернего общества; 3) микроуровень - функциональные технологические блоки. Данный аспект определяет разно-масштабность (детальность) базовой картографической модели в зависимости от уровня управления и решаемых задач.

База пространственных данных модели содержит информацию по технологическим объектам ПАО «Газпром» и сформированные на единой методической и картографической основе данные по природным факторам, формирующим потенциальные угрозы для функционирования ГТС с учетом перспектив ее развития. Физически база включает следующие данные: классы точечных, линейных, полигональных пространственных объектов, растровых данных и таблиц. Географические

данные имеют пространственное - на карте -и атрибутивное - в таблице - представление. Для решения различных задач таблицы данных могут связываться. Особо нужно отметить, что геоинформационные системы (ГИС) позволяют связывать пространственным соединением таблицы, не имеющие общих атрибутивных полей.

Логически классы пространственных объектов базы данных организованы в тематические группы слоев, характеризующие природные факторы для территории ЕСГ (с учетом перспектив ее развития в восточных регионах) и технологические объекты. Наиболее значимые группы природных факторов определены на этапе идентификации источников природной опасности для объектов ЕСГ при анализе актов расследования причин аварий, фондовых источников и научной литературы [1, 2]:

• опасные геологические процессы (сейсмичность, оползни, сели, обвалы, эрозионные, карстовые, криогенные, русловые процессы);

• геологические условия (четвертичные отложения, рельеф, геотектонические и геодинамические условия - активные разломы, современные вертикальные движения земной коры и т.д.);

• гидрогеологические факторы (обводненность участков; уровень, преобладающий состав и минерализация грунтовых вод и др.);

• физические, химические, физико-химические, физико-механические свойства грунтов и почв (гранулометрический состав, кислотно-основные свойства, водопроницаемость, про-садочность, пучиноопасность и др.);

• гидрометеорологические процессы, динамика их параметров в связи с глобальными климатическими изменениями (экстремальные природные явления - наводнения; сильные снег, дождь, ветер, морозы; тренды глобальных климатических изменений).

Таким образом, тематически база данных модели для каждого иерархического уровня содержит структурированную по группам тематических слоев информацию (таблица). Цифровые карты, входящие в базовую модель, согласованы, что обеспечивается:

• составлением карт на единой картографической основе;

• сопоставимостью классификаций и шкал оценки опасности различных природных процессов;

• гармонизацией легенд (построением легенд по единому принципу);

• общим подходом к оформлению.

Основные функции картографической модели (рис. 1):

• визуализация всех типов координатно привязанных данных, в том числе трехмерная;

• представление атрибутов объектов слоя в табличном виде;

Структура базовой картографической модели

Группа тематических слоев Содержание

Картографическая изученность территории ЕСГ и восточных регионов Геологическая, гидрогеологическая, инженерно-геологическая, геокриологическая и геоэкологическая изученность картами в масштабах 1:1000000, 1:500000, 1:200000

Объекты ЕСГ и их аварийность Технические характеристики объектов ЕСГ, акты расследования причин аварий с 1971 г по настоящее время

Геологические условия, тектоническое строение территории Тектонические единицы, активные разломы, линеаменты

Инженерно-геологические и гидрогеологические условия Сейсмическое районирование. Распространение и опасность оползней, просадочных пород, селей, карста, русловых, береговых и криогенных процессов

Современные изменения климата и оценки состояния криолитозоны Тренды современных изменений температуры воздуха, прирост глубины протаивания грунтов, потенциальные геокриологические опасности

Опасные гидрометеорологические процессы и явления Опасность затоплений в период половодья; повторяемость экстремальных метеорологических процессов и явлений (сильного снега, гололеда, ветра и т.д.), потенциально опасных для работы и энергоснабжения компрессорных станций (КС)

Топооснова, дополнительные сведения Листы Государственной геологической карты ГГК-200 (геологические, гидрогеологические, геоэкологические данные), текстовые описания и пр.

Визуализация

Состояние природных процессов и объекты ЕСГ

Пространственный анализ и моделирование

го о

Оценки влияния природных факторов на объекты ЕСГ России

Оценочные, прогнозные карты, карты опасностей и рисков

Рис. 1. Возможности базовой картографической модели

• трехмерная визуализация;

• построение отчетов и диаграмм по выборкам данных;

• тематическое моделирование - разработка цифровых картографических моделей, содержащих данные об объектах тематического картографирования и их характеристики. Результатом моделирования являются тематические карты и оценки, отражающие влияние природных факторов на объекты газоснабжения.

Результаты исследований

Базовая модель является информационной основой для разработки тематических моделей: оценки влияния природных факторов, разработки атласов и серий тематических карт. Информационные ресурсы модели были использованы для создания ГИС-атласа «Комплексная оценка природных опасностей для объектов ОАО "Газпром"» [3]. Далее приведены примеры пространственного моделирования и пространственного анализа в среде картографической модели для решения задач повышения устойчивости функционирования, надежности и безопасности объектов ГТС ПАО «Газпром».

Территориальное распределение объектов в зонах опасности. Наиболее простым вариантом использования ресурсов картографической модели является анализ территориального размещения объектов или распределения аварий относительно районов развития опасных природных процессов для выявления и определения потенциальной опасности или значимости факторов аварийности (рис. 2).

Оценка природных факторов риска. Обширная информационная база картографической модели может быть использована для углубленного ГИС-анализа. При этом формируются проблемно-ориентированные модели и разрабатываются новые тематические карты с целью выявления причинно-следственных связей между условиями природной среды и надежностью функционирования объектов газоснабжения.

Так, на рис. 3 показан пример оценки факторов природного риска на базе модели. В базе данных модели выбраны (селектированы) аварии по причинам: дефектов труб, общей коррозии, коррозионного растрескивания под напряжением (КРН), брака сварочных и строительно-монтажных работ, нарушения и ошибки проекта (63 % от общего количества

аварий). С помощью модели установлено, что в зонах влияния геодинамических структур находится 7,5 % селектированных аварий (4,8 % от общего количества аварий). Аварии чаще приурочены к зонам активных разломов (горно-складчатые области), чем к линеамен-там (платформенные области). В среднем частота аварий составляет: в зонах пересечения с активным разломом - 0,12 аварий на одно пересечение, в зонах пересечения с линеамен-том - 0,09 аварий на одно пересечение.

Таким образом, для газопроводов ЕСГ в целом фактор риска разрывных тектонических смещений не может являться определяющим с точки зрения идентификации и прогноза аварийно опасных участков. Вместе с тем геодинамический фактор следует учитывать (с использованием весовых коэффициентов) при комплексной оценке природных рисков для объектов газоснабжения. Значимость такого природного фактора может быть определена аналогично для любого интересующего участка территории функционирования ГТС, где его «вес» способен превысить весовой коэффициент, усредненный по всей системе, либо оказаться меньше него.

Интегральные оценки. В процессе тематического моделирования для определения территорий вдоль трасс МГ с наибольшей опасностью геологических процессов (землетрясений, разломных зон, оползней, карста, просадок и т.д.) выделение наиболее опасных территорий целесообразно начать с макроуровня для дальнейшей детализации информации на мезо-и микроуровнях. С этой целью из соответствующих файлов данных о распространении и интенсивности развития опасных геологических процессов делают выборки зон наибольшей опасности. По трассам газопроводов выделяют зоны влияния. В результате комплексиро-вания данных получен результирующий файл, отражающий зоны наибольшей опасности геологических процессов вдоль трасс газопроводов для всей ГТС (рис. 4). Выявленные участки в дальнейшем ранжируются по степени опасно -сти с учетом весовых коэффициентов, рассчитанных для каждого природного фактора. Для участков, показанных на рис. 4, целесообразно проведение углубленного анализа с использованием более детальной информации.

Аналогичным образом определяется протяженность трасс в зонах потенциальной опасности природных процессов различного генезиса,

гывк

Ухта

Вуктып КС-3 Щ

Приполярная

Г

#

I $

ШШ

р т

^^СЮгорсур' ;

Боброве

•хгпябр Таежная \

............ /¿/У*

-ПЁ

' Пермек*

Пельш Ноеокошсошол. (Кр-20) 1

Комсомольская (

опейская

'дКС Комсомол. ГП

{ ■

Губкинская

\НТЫ-МАНСИЙСК

Ноя 6|)ЬС кШчВь/н гёпуровская Ортьягунская

/_1?

Сургут

Л/

I Анапская

• КС

1 . головной офис ■ " дочернего общества

_ коридор магистрального

газопровода (МГ) Г зона ответственности

Линейно-производственного управления МГ

Причина аварии:

стресс-коррозия ф наружная коррозия 4 дефект трубы брак сварки

ф брак строительно-монтажных работ ф нарушение проекта стихийное бедствие

Льдистость горных пород: отсутствует < 20 % 20-40 % |=И > 40 %

а

^ 140

120 100 80 60 40 20 0

119

о

-

о С

О

Опасность овражной эрозии

Сейсмическая опасность

б

Рис. 2. Пример отображения территориального распределения аварий относительно районов развития опасных природных процессов в форме карты (а) или отчета из базы данных (б): ММП - многолетнемерзлые породы

Рис. 3. Выявление (на базе модели) геодинамического фактора риска для функционирования газопроводов

Рис. 4. Пример определения зон наибольшей опасности геологических процессов вдоль трасс газопроводов путем комплексирования слоев модели: ширина зон влияния - 2 км

в том числе с дифференциацией по газотранспортным предприятиям.

Анализ природных факторов с использованием метода распознавания образов. Природные факторы риска имеют вес, но не являются определяющими с точки зрения идентификации и прогноза аварийно опасных участков. Условия для возникновения ряда аварий формируются при сочетании множества природных факторов, которые служат косвенными признаками, поскольку связь между ними и возникновением аварийного состояния неоднозначна. Поэтому на базе модели предложен и реализован алгоритм анализа природных факторов для выявления потенциально аварийно опасных участков с использованием метода распознавания образов (рис. 5).

Природные факторы, влияющие на возникновение аварий, представлены в виде картографических объектов и отражены в слоях базовой картографической модели. Поэтому тематические слои модели (природные факторы, конструктивно-технологические и эксплуатационные параметры МГ) использованы для

прогноза в качестве косвенных изображений. Прогнозирование опасности территории проводится путем вычисления и последующей интерпретации меры сходства элементарных ячеек территории вдоль трасс газопроводов со сформированной моделью природных факторов аварий для определенной причины (рис. 6). Факторы набраны из более чем 40 слоев модели. Модели факторов сформированы для каждой из семи областей аналогий, которые выделены по сходству геологических условий.

Прогноз является предварительным и должен уточняться на последующих иерархических уровнях, и в этих случаях необходимо привлекать более детальную и расширенную (соответствующую уровню прогноза) картографическую информацию по природным факторам, конструктивно-технологическим и эксплуатационным параметрам МГ (любой из которых можно представить в виде картографических объектов и использовать как косвенные изображения для прогноза).

Серии тематических карт были разработаны на базе картографической модели для

Исходный набор признаков (природных факторов) и их градаций в среде картографической модели

У

Районирование территории по областям аналогий ♦

Для каждой области аналогий:

- формирование признаков эталонных объектов (аварийных точек);

- оценка значимости признаков;

- отбор информативной совокупности признаков

У

Формирование модели природных факторов аварийного участка (КРН, коррозия)

У

Вычисление мер сходства с моделью ячеек территории вдоль трасс МГ

У

Установка порога принятия решений и классификация

У

Определение потенциально опасных участков

Слои, описывающие

природные факторы (более 40):

- сейсмическая опасность;

- современная разломная тектоника;

- четвертичные образования;

- области распространения современных покровных отложений;

- морфолитодинамические комплексы;

- инженерно-геологическое районирование;

- районирование по степени пораженности ЭГП и их группами;

- распространение карста;

- оползни, обвалы, осыпи;

- сели;

- области распространения торфа;

- области распространения ММП;

- районы по интегральной оценке геологических опасностей;

- степень увлажненности территории;

- гидрогеология - типы и степень минерализации

Рис. 5. Алгоритм комплексного анализа природных факторов для выявления потенциальных аварийно опасных участков с использованием метода распознавания образов: ЭГП - экзогенный геологический процесс

Области районирования по геологическим признакам

Платформенные территории, горные породы с отсутствием жестких связей:

глины, суглинки, супеси, пески, обломочные и органогенные породы, незаболоченные территории глины, суглинки, супеси, пески, обломочные и органогенные породы, заболоченные территории ]] маломощные (до 10 м) покровные отложения, представленные лессовидными или пылевыми суглинками

и супесями, в условиях избыточного увлажнения ]] маломощные (до 10 м) покровные отложения, представленные лессовидными или пылевыми суглинками и супесями, при отсутствии избыточного увлажнения

I I лессы в условиях избыточного увлажнения

I I лессы большой мощности при отсутствии избыточного увлажнения

I | Горные территории, горные породы с жесткими связями нерастворимые и растворимые

Территории вдоль трасс газопроводов:

цц в области потенциальной опасности КРН

цц в области прогноза

— коридорыМГ

Рис. 6. Предварительная оценка на базе модели потенциально опасных участков для возникновения аварий по причине КРН: ТГ - трансгаз

I щ

Северй—, Кавказски й%>0 I

Доля в ФО, %, КС в конфигурации:

■ с газотурбинными двигателями и резервными источниками с газотурбинными двигателями без резервных источников

■ с электродвигателями без резервных источников

- МГ . КС

Л

Рис. 7. ГТС в западной части РФ: ФО - федеральный округ

проведения многофакторного анализа условий, способствующих нарушению функционирования объектов ЕСГ, и последующего ранжирования этих объектов по степени их устойчивости к природным воздействиям. ГТС подвержена опосредованному влиянию опасных метеорологических явлений через нарушение энергоснабжения ее объектов. Так, значительная часть КС (70-100 % в ряде газотранспортных дочерних обществ) ориентирована на внешнее энергоснабжение через Единую национальную электрическую сеть (рис. 7). При этом энергоснабжение большинства КС осуществляется по воздушным линиям электропередачи (ВЛЭП) (как основные, так и резервные вводы).

Производственный цикл транспортировки электроэнергии в наибольшей степени зависит от воздействия природных факторов. Опасные метеорологические процессы являются основной причиной аварийных отключений ВЛЭП в 30 % случаев, что превышает вклад других факторов аварийности. Для воздушных линий угрозу представляют атмосферные нагрузки различного вида (ветровые, гололедно-изморозевые отложения,

температурные воздействия, грозы и др.), ряд опасных геологических (землетрясения, оползни) и гидрологических (сели, дождевые паводки, половодье) процессов. Учитывая, что энергоснабжение значительной части КС осуществляется по ВЛЭП (основные и резервные вводы), а автономные резервные источники отсутствуют, при возникновении аномальных метеорологических ситуаций на больших территориях существует вероятность крупных аварий.

Для оценки угрозы нарушения энергоснабжения КС в результате возможного воздействия на ВЛЭП опасных метеоявлений разработаны карты опасности (рис. 8), предназначенные для ранжирования КС по степени риска. При ранжировании учитывается, что наибольшая опасность нарушения энергоснабжения КС в результате обрыва ВЛЭП характерна для дочерних обществ, в которых значительная доля КС ориентирована на внешнее энергоснабжение по ВЛЭП; при этом отсутствуют автономные резервные источники энергоснабжения, и предприятие находится в районах с наибольшей повторяемостью опасных явлений.

Рис. 8. Фрагмент серии карт опасности различных метеорологических процессов с точки зрения нарушения энергоснабжения КС: а - сильный ветер; б - интенсивные осадки; в - среднегодовая продолжительность гроз; г - гололедно-изморозевые отложения; д - сильные снегопады; е - толщина стенки гололеда

Рис. 9. Фрагмент серии карт природно-климатических условий, неблагоприятных для функционирования КС ПАО «Газпром»: а - снегоотложения; б - снегоперенос; в - интенсивность осадков; г - сильные гололедно-изморозевые отложения;

д - сильные ветра; е - сильные метели

Тематические карты опасности применяются для обоснования приоритетности работ в области обеспечения промышленной безопасности ГТС. Так, в процессе эксплуатации КС выявлены случаи вынужденных остановов, связанные с низкой эксплуатационной надежностью работы воздухоочистительных устройств газоперекачивающих агрегатов (ГПА) и их фильтрующих элементов в неблагоприятных природно-климатических условиях. Предложен методический подход к разработке и использованию карт неблагоприятных природно-климатических условий для определения приоритетов при обследовании КС с последующей оптимизацией выбора вспомогательного технологического оборудования и разработкой предложений по конструктивному исполнению и применению воздухоочист-ных устройств ГПА.

Разработанная серия карт природно-климатических условий, неблагоприятных с точки зрения функционирования КС ПАО «Газпром», содержит данные по территории функционирования ЕСГ и территории России в целом, а именно: распределения объемов снегопере-носа, снегоотложений у преград, повторяемости пыльных бурь, сильных метелей, сильных снегопадов, ливневых осадков высокой интенсивности и др. (рис. 9). Обследуемые объекты ранжируются в зависимости от интегральной

оценки опасности условий функционирования.

***

Таким образом, геоинформационная аналитическая модель комплексной оценки природных опасностей для ЕСГ России может использоваться:

• в качестве научно-информационной, методической и фактологической поддержки при разработке мероприятий, направленных

на безопасную и надежную эксплуатацию объектов ГТС;

• в ходе анализа риска и технического состояния объектов газоснабжения (постановка гипотез, выявление новых закономерностей взаимовлияния трубопроводной системы и природной среды, обоснование и оценка значимости факторов риска, интегральные оценки);

• при разработке документов по промышленной безопасности;

• разработке и корректировке специальных технических условий и технических требований к материалам и оборудованию с учетом региональных природно-климатических особенностей;

• подготовке программ дальнейших исследований с целью повышения устойчивости функционирования ЕСГ России и ее развития в перспективных регионах.

Список литературы

1. Власова Л.В. Оценка влияния природных опасностей на устойчивость ЕСГ России / Л.В. Власова, Г.С. Ракитина // Газовая промышленность. - 2007. - № 7. - С. 78-80.

2. Власова Л.В. Влияние природных факторов на устойчивость функционирования Единой системы газоснабжения России / Л.В. Власова, Г.С. Ракитина, С.И. Долгов. - М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2009. - 184 с.

3. Власова Л.В. Аналитическая

и информационная среда для оценки природных опасностей и рисков для объектов Единой системы газоснабжения России в формате ГИС-атласа / Л.В. Власова, Г.С. Ракитина, С.И. Долгов и др. // Трубопроводный транспорт: теория и практика. - 2012. - № 6 (34). - С. 12-16.

Geoinformational analytical models for complex estimation of environmental hazards menacing the Unified Gas Supply System of Russia

L.V. Vlasova1*, G.S. Rakitina1, S.I. Dolgov1

1 Gazprom VNIIGAZ LLC, Bld. 1, Est. 15, Proyektiruemyy proezd # 5537, Razvilka village, Leninskiy district, Moscow Region, 142717, Russian Federation * E-mail: [email protected]

Abstract. Complex estimations of natural hazards for the Unified Gas Supply System (UGSS) of Russia and regions of prospective mastering should base on the long-standing statistics of accidents at the facilities as well as on the factual data on extreme parameters of climatic, geological, engineering-geological, and hydrogeological conditions in various regions of pipeline installation. Correct quantitative estimation of environmental impact to gas supply facilities meets some limitations due to the absence of unique spatial data on dangerous processes proceeding at the territory of UGSS and at the regions of its perspective development.

The works, which results are presented in the paper, were aimed at creation of an informational medium in the format of a geoinformational analytical model for integration and analysis of unified multilevel spatial data on the facilities of the Gas Transport System (GTS) and environmental processes. This model supports quantitative estimation of hazards and risks aimed at grounding of arrangements for safety provision of active and future GTS facilities.

For each hierarchic level the base of spatial data of the model contains information structured by the following groups ofthematic strata: the cartographic knowledge; accidental rate and technical parameters of Gazprom facilities; geological conditions, tectonic structure of a territory; dangerous geological processes, hydrogeological conditions; dangerous hydrometeorological phenomena; modern climatic changes and estimations of a cryolitic zone. The digital maps included into the basic model are agreed-upon. It is provided by: mapping on the unified cartographic base; comparability of classifications and rating scales for various environmental processes; harmonization of legends; common attitude to design.

The article presents the opportunities of the cartographic model when applied for: 1) analysis of space location of facilities and distribution of accidents in the districts of hazardous environment in order to find out and determine potential dangers and significance of the accidental-rate factor; 2) estimation of importance of the natural risk factors (on example of a geodynamical factor); 3) estimation of integral dangerousness of several processes in respect to a gas supply facility; 4) forecast of the most injurious sections using a pattern recognition method. The results of thematic simulation are presented as a series of maps for multifactor analysis aimed at: 1) ranking compressor stations according to the extent of power supply resistance to the influence of extreme environment; 2) determination of priorities during inspection of compressor stations for further optimization of a set of service equipment.

The geoinformational analytic model for complex estimation of environmental hazards could be used for scientific, informational, methodological and evidential support of arrangements aimed at safe and reliable operation of the Gazprom PJSC facilities.

Keywords: Unified Gas Supply System, gas transport system, accidental rate, natural risks, environmental hazards, geoinformational system, cartographic model.

References

1. VLASOVA, L.V. and G.S. RAKITINA. Estimation of natural hazards' impact to steadiness of the Unified Gas Supply System of Russia [Otsenka vliyaniya prirodnykh opasnostey na ustoychivost ESG Rossii]. Gazovaya promyshlennost'. 2007, no. 7, pp. 78-80. ISSN 0016-5581. (Russ.).

2. VLASOVA, L.V., G.S. RAKITINA, S.I. DOLGOV. Influence of natural factors on steadiness of the Unified Gas Supply System of Russia [Vliyaniye prirodnykh faktorov na ustoychivost funktsionirovaniya Yedinoy sistemy gazosnabzheniya Rossii]. Moscow: Gazprom VNIIGAZ, 2009. (Russ.).

3. VLASOVA, L.V., G.S. RAKITINA, S.I. DOLGOV et al. Analytical and informational medium in a GIS-atlas format for estimation of environmental hazards and risks to the facilities of the Unified Gas Supply System of Russia [Analiticheskaya i informatsionnaya sreda dlya otsenki prirodnykh opasnostey i riskov dlya obyektov Yedinoy sistemy gazosnabzheniya Rossii v formate GIS-atlasa]. Truboprovodnyy transport: teoriya ipraktika. 2012, no. 6(34), pp. 12-16. ISSN 1816-451X. (Russ.).