Критерии экологической оптимизации городского подземного строительства по показателю качества принятой технологии Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 69.035.4 Е.Ю. Куликова

КРИТЕРИИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ГОРОДСКОГО ПОДЗЕМНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА ПО ПОКАЗАТЕЛЮ КА ЧЕСТВА ПРИНЯТОЙ ТЕХНОЛОГИИ

1ГЛ ритерий экологической оптими-XV зации подземного строительства по какому-либо показателю качества принятой технологии может быть представлен в следующем виде [1]:

Ц

ЧвПТГС )орі

V

ал,

(1)

где а№ - нормированное значение /-го параметра качества технологического процесса; [ае, Ье] - заданные экологические ограничения; ЦеПТГС - интегральная оценка качества подземного сооружения с учетом комплексного показателя состояния природно-техничес-кой геосистемы єптГс «массив - технология -подземное сооружение - окружающая среда»; а і - параметры качества принятой технологии.

В процессе формирования ПТГС «массив - технология - подземное сооружение - окружающая среда» (стадия строительства) неизбежны экологические потери, связанные с двумя обстоятельствами:

• непосредственным воздействием технологических процессов и производительных сил (горно-строи-тельная техника, люди, обслуживающие объект, источники энергии и т.п.) на компоненты природы;

• необходимым использованием объектов природы в районе подземного строительства (использование природных ресурсов в технологическом цикле).

Каждое из этих обстоятельств может быть выражено количественной мерой экологических потерь, суммарно определяющих экологическую обстановку на текущий момент строительства подземного сооружения строительства. Идеальный вариант выбора соответствующей технологии и организации строительного процесса соответствует минимальным экологическим потерям Вт.„. При этом ПТГС «массив - технология - подземное сооружение - окружающая среда» в рассматриваемой ситуации обладает минимальным риском (максимальной экологической безопасностью).

Ситуация с наибольшим экологическим риском, как правило, складывается к моменту окончания технологических процессов строительства и при отсутствии соответствующих мероприятий инженерной защиты природно-техническая геосистема будет иметь состояние, выражаемое как:

^ (4) ^ (П) ^ А™, (2)

где >%: - показатель техногенных изменений; 4 - время окончания строительства.

Экологический допуск на технологические ограничения с учетом требований непревышения техногенных нагрузок определяется из выражения [2]:

^■епТГС ~ [<Пе. ] _ \(0еь — |,]

(д®й.)й<К.]. }

При формировании технологических ограничений, необходимо учитывать ка-

(3)

кие отрицательные воздействия оказываются на природную экосистему в результате применения той или иной технологии. Такими воздействиями могут быть:

• геомеханические воздействия на земную поверхность и породный массив;

• изменение режима подземных вод, истощение водоносных горизонтов

• изменение системы переноса вещества и химического взаимодействия в массиве горных пород;

• изменение электрических полей в подземном пространстве, появление блуждающих токов;

• усиление биологической коррозии подземных сооружений;

• заражение массива, вмещающего подземный объект болезнетворными организмами;

• миграция загрязняющих веществ в окружающую среду;

• развитие суффозионных явлений, плывунов и псевдопывунов;

• оползневые явления;

• деградация растительных покровов;

• загрязнение атмосферы ядовитыми веществами и газами взрывчатых веществ;

• шумовое и вибрационное воздействие на атмосферу.

Исходный техногенный уровень состояния подземного объекта является потенциальной характеристикой, определяющей степень его экологической безопасности. Формирование этого исходного уровня в значительной степени обусловлено составом и количественными показателями техногенных источников, входящих в природнотехническую систему «массив - технология - подземное сооружение - окружающая среда».

При проектировании экологически безопасных подземных объектов необходимо соблюдать заданную устойчивость между нормированными показате-

лями Де и предельными значениями техногенных свойств окружающей среды:

Д. = иэ - Пт , (4)

где Де - нормированные показатели, ИЭ -уровень экологической защи-

ты, ИЭ = ПЭИ + ИЭП; ПЭИ - уровень защиты, обусловленный искусственными инженерными мерами; ИЭТ - уровень защиты, обусловленный естественными возможностями самовосстановления объектов природы; ИТ - уровень техногенного воздействия строящегося подземного объекта.

Уровень экологической защиты определяет верхнюю границу допустимых техногенных изменений в природе, переход за которую связан с потерей необходимого экологического равновесия и, следовательно, резкого повышения экологического риска в системе «массив -технология - подземное сооружение -окружающая среда». Требования к качеству проектируемых подземных сооружений определяют потенциальные эксплуатационные характеристики (прочность, устойчивость, герметичность, безотказность, безаварийность работы и т. п.) и уровень экологической безопасности как меру воздействия подземного сооружений на окружающую среду.

Одним из основных критериев выбора технологий строительства подземных объектов является минимум возможных техногенных изменений в системе при применении данной технологии. Критерий работает в следующих условиях:

• минимизация срока строительства подземных объектов. Это условие обеспечивает минимальные экономические потери, вызванные нестационарной составляющей строительного техногенеза енс [2]:

т™ енс =ММнс (Кс )шт , (5)

• минимизация стационарной составляющей техногенного потока £сс,

обеспечиваемой минимальными экологическими нагрузками и техногенными воздействиями со стороны построенных подземных сооружений. Данное условие достигается стабильностью технологии строительства и высоким нормативным качеством Кнорм строящихся подземных объектов:

т1песс ^ ттПсс(Г) ^ тахКтрм. (6)

Таким образом, выбор технологии строительства, обеспечивающей экологическую безопасность подземного объекта должен осуществляться в рамках системы инженерно-экологи-ческого

обеспечения подземного строительного комплекса, которая включает:

• экологически обоснованные требования к подземным объектам;

• задачи оптимального проектирования с точки зрения экобезопасности;

• оптимизацию выбора технологии строительства подземного объекта;

• организацию экологически

безопасных технологических процессов;

• количественную оценку текущих и долговременных последствий в районе расположения подземного сооружения;

• научный подход к выбору мероприятий защиты окружающей среды;

• задачи рационального природопользования.

В настоящее время на первый план ставится проблема опережения природоохранного обеспечения функционирования ПТГС «массив - технология - подземное сооружение - окружающая среда». Однако если стратегия опережающего природоохранного обеспечения выбрана неверно, без учета всего спектра природных и технологических факторов и специфики городского подземного строительства, может возникнуть ситуация, характеризуемая экологическим риском:

Язо = Рзо •У, (7)

где Рзо - вероятность воздействия подземного объекта на население и территорию, объекты экологической безопасности; У - ожидаемый ущерб в результате этого воздействия.

В результате осуществления комплекса мер по нейтрализации «угрозы» со стороны подземного сооружения (т.е. разработки превентивных мер по защите населения и элементов природы от воздействия подземного объекта) вероятность реализации угрозы и величина ожидаемого ущерба должны быть снижены до значений Рзо*, У*.

Для последующего обоснования комплекса мер по нейтрализации угроз со стороны подземного объекта целесообразно пользоваться величиной «ожидаемого предотвращенного риска»:

оя=(рх - р3: ) • (у - у *). (8)

Сопоставление указанной величины с предполагаемыми затратами на реализацию комплекса мер инженерной защиты позволит оценить эффективность предлагаемых мер.

Таким образом, система инженерноэкологического обеспечения нормального функционирования ПТГС «массив -технология - подземное сооружение -окружающая среда» должна иметь в своем составе такие способы и меры по обеспечению инженерной защиты окружающей среды, которые гарантировали бы максимум экологической безопасности при минимальных затратах материальных и людских ресурсов. При этом возникает задача экологической оптимизации освоения городского подземного пространства, решение которой может быть получено только при научнообоснованном выборе областей применения технологий строительства подземных сооружений.

-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Куликова Е.Ю., Корчак А.В., Левченко А.Н. Анализ факторов риска при строительстве городских подземных сооружений. - М.: МГГУ. - Информационно-аналитический бюллетень, №11,

2004. - С. 5-11.

2. Мазур И.И., Молдованов 0.И., Шишов В.Н. Инженерная экология. - М.: Высшая школа, 1996, 637 с.

— Коротко об авторах ------------------------------------------------------------

Куликова Е.Ю. - доктор технических наук, профессор кафедры «Строительство подземных сооружений и шахт», Московский государственный горный университет.

----------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор Название работы Специальность Ученая степень

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА им. И.М. ГУБКИНА

ЧИМЭГБААТОР ОДМАНД Исследование ТЭК Монголии и оценка транзита углеводородов из России в Китай через Монголию 08.00.14 к.э.н.

НА УЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ ОБРАЗОВАНИЯ

АРАШУКОВ Рауль Туркбиевич Маркетинговые технологии газодобывающих и газореализующих предприятий как альтернатива сбытовой стратегии локальных естественных монополий на рынке топливноэнергетических ресурсов 08.00.05 к.э.н.

КАБАРДИНО-БАЛКАРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

ПУ СТЫННИКОВА Екатерина Васильевна Конкурентный потенциал монопро-фильного регионального производственного комплекса 08.00.05 к.э.н.