CC BY
54
УДК 006:004 А.Н. Пимахин ТГСХА, Тюмень
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ОБЪЕКТОВ НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩЕГО КОМПЛЕКСА ХАНТЫ-МАНСИЙСКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА - ЮГРЫ МЕТОДОМ КОСМИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ
Работы, связанные с разведкой и дальнейшим освоением месторождений нефти и газа, негативно сказываются на экологической обстановке в Ханты-Мансийском автономном округе - Югре. Освоение нефтяных месторождений всегда связано с возникновением аварий на кустовых площадках, внутрипромысловых сетях и магистральных трубопроводах (табл. 1).
Загрязнение окружающей среды нефтью и ее производными ведет к наиболее опасным экологическим последствиям, которые могут распространяться на большие территории.
Таблица 1. Аварийность внутри- и межпромысловых трубопроводов
Год Общая протяженность трубопроводов, км Число аварий в год, всего Число аварий в год в расчете на 1 км протяженности трубопроводов
2000 71317 1412 0,019
2001 72805 1598 0,021
2002 78747 1771 0,022
2003 77426 2235 0,028
2004 76828 3595 0,046
Известно, что наиболее потенциально опасными объектами на нефтяных месторождениях являются скважины, шламовые амбары, трубопроводы, комплексные и центральные пункты сбора продукции и нефти, дожимные и кустовые насосные станции.
Изношенность трубопроводов на старых месторождениях оценивается в 40 - 50%, протяженность труб, требующих немедленной замены, фактически не уменьшается и составляет, по сведениям нефтяных предприятий, порядка 4 - 9 тыс. км, хотя эта цифра наверняка является плановой, то есть показывающей то количество километров труб, которое реально включается в планы реконструкции, а не то, которое надо бы заменить по установленным фактам обнаруженных свищей и порывов. По имеющимся оценкам, в округе замены требуют до 98% протяженности трубопроводов.
Количество аварий, которое показывают нефтегазодобывающие предприятия, фиксируется в пределах 1 400 - 3 500 случаев. Наибольшее количество отмечено в 2004 г/, наименьшее - в 2000 г. Масса загрязняющих землю нефтепродуктов оценивается нефтянниками в пределах 1 600 - 7 000 т. Площадь земель, загрязняемых ежегодно при авариях на нефтепроводах, показывают в количестве 96 - 440 га.
Существует проблема точности сведений по озвученным показателям. На протяжении всего периода работы государственного экологического контроля (уже более 10 лет) многократно фиксировались случаи сокрытия нефтегазодобывающими предприятиями произошедших аварий. В 2004 г. природоохранными службами на объектах нефтегазового комплекса округа зарегистрировано 3 595 аварий, что на 60% больше, чем в 2003 г. Таким образом, вопрос о достоверности официально предоставляемых сведений остается открытым.
Искажение информации о действительных размерах аварийных разливов и сокрытие самих фактов аварий препятствуют объективной оценке воздействия нефтегазодобывающего комплекса на окружающую среду. Стремления нефтянников понятны, они всячески пытаются уклониться от экологических платежей, пытаясь занизить площади загрязненных нефтью земель и объемы разлитой нефти.
При всем при этом не учитывается, что упускается дорогое время для принятия важных государственных решений в деле разработки и внедрения прогрессивных систем предупреждения аварий, ликвидации последствий нефтяных загрязнений, использования эффективных технологий по очистке земель и усиления государственного экологического контроля. При оцениваемых масштабах загрязнения вполне вероятны неконтролируемые последствия распространения накапливаемых в окружающей природной среде загрязняющих веществ.
Учитывая вышеизложенное, необходима эффективная система наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей среды, которая будет функционировать независимо от самих нефтегазодобывающих компаний.
Администрация Ханты-Мансийского автономного округа - Югры, другие государственные органы в области регулирования природопользования в мерах по стабилизации экологической обстановки в округе особое место отводят формированию системы экологического мониторинга методом космического зондирования. Первоочередной целью формируемой системы территориального экологического мониторинга является отслеживание воздействия на окружающую среду нефтегазодобывающего комплекса и оперативное информационное обеспечение природоохранных мероприятий по снижению объемов нефтезагрязнения территории.
Материалы космосъемки позволяют обнаружить несанкционированные сбросы нефтесодержащей жидкости и прочих технологических отходов на рельеф и в водоемы, выявить воздействие техногенной инфраструктуры (промобъектов, дорожной сети и т. д.) на ландшафтные комплексы, определить нарушения почвенно-растительного покрова в результате антропогенной деятельности.
Оценка состояния исследуемых по космоматериалам объектов производится на момент дистанционных измерений. Повторные космосъемки позволяют вести мониторинг состояния природных ресурсов и окружающей
среды и обновлять кадастры природных ресурсов - данные о пространственном размещении, контурах, площадях и других параметрах.
Для обработки космосъемки используется главным образом Erdas Imagine; в стадии освоения находятся программные продукты Er-Mapper и TNT-mips.
Весьма трудоемким процессом является точная (до величины пространственного разрешения) привязка космосъемки. Сотрудниками НПЦ «Мониторинг» в настоящее время проводится работа по созданию программы автоматической привязки снимков.
В настоящее время достаточно полная и достоверная оценка масштабов нефтяного загрязнения территории округа отсутствует - ее не имеют ни административные органы, ни нефтяные кампании; есть только грубые приблизительные оценки. Официальные статистические цифры, как уже говорилось, занижены на несколько порядков.
Использование космосъемки обеспечивает выявление с достаточной вероятностью замазученных участков местности с площадью загрязнения более 0,5 - 1 га (несколько пикселов изображения).
Для дешифрирования нефтяных разливов используются первичные разрозненные фрагментарные данные, имеющиеся в природоохранных службах и представляемые нефтяными кампаниями. Также, при некотором первоначальном опыте, крупные «нефтяные бэдленды» на космоснимках (МСУ-Э) можно выделить визуально, впрочем, на снимках их часто трудно отделить от других антропогенно-нарушенных ландшафтов (подтоплений земель и пр.). Исходные координатно-привязанные данные имеющейся информационной базы используются в виде «обучающих эталонов» для «контролируемых классификаций».
Вначале производится географическая привязка (с точностью, соответствующей пространственному разрешению), для полученных камерой (МСУ-Э - 40 м) цифровых снимков с приемлемыми характеристиками (облачность, помехи и пр.). Далее осуществляется дешифрирование координатно-привязанных снимков. Обработка осуществляется методами контролируемых классификаций и последующей фильтрации полученных результатов для избавления от информационного «шума». И классификация, и фильтрация осуществляются многократно и в разных вариациях.
На разной подстилающей поверхности в зависимости от ландшафтных особенностей местности нефтеразливы на КС МСУ-Э выглядят различно и имеют существенно различающиеся спектральные характеристики. Близкие к спектральным характеристикам нефтезагрязнения имеют ряд ландшафтных фаций, где присутствуют в том или ином виде углеводороды (при отсутствии фотосинтеза): заасфальтированные автодороги и территории промплощадок; отдельные фации грядово-озерково-мочажинных и грядово-мочажинных болот, по мочажинам и подножьям гряд, где на поверхность выходит увлажненный торф и отсутствует вегетирующий сфагновый мох; отдельные места на поймах крупных рек и сорах, где на мелководье имеется много
органики; гари и выруба и т. п. На водной поверхности нефтяная пленка выражена отчетливо и дешифрируется относительно легко.
На первом этапе обработки снимка выделяются все возможные места нефтезагрязнений, далее из этих фрагментов космоснимка удаляется «информационный шум». Для отбраковки информационного шума, как один из вариантов, используется техногенная инфраструктура (промплощадки, кусты скважин, корридоры коммуникаций) - она достаточно отчетливо (по крайней мере, существенно лучше, чем нефтезагрязнения) выделяется на снимках, это позволяет удалять информационный шум, находящийся на удалении от техногенных объектов.
В целом процесс дешифрирования нефтяных разливов по снимкам МСУ-Э пока достаточно трудоемкий. В нем используются весь объем накопленной информации, опыт дешифровщика и знание района исследований, что, в целом, позволяет достаточно успешно составлять тематические карты, уточнять, детализировать и выявлять новые картируемые объекты. В частности, полевая заверка отдешифрированных мест нефтезагрязнений успешно подтвердила выявленные объекты.
«Старые» и «новые» нефтеразливы на снимках типа МСУ-Э различить очень сложно (практически невозможно) - существенно больший вклад в спектральные характеристики дешифрируемых объектов вносят различия подстилающей поверхности.
Технологии автоматического дешифрирования на земной поверхности нефтяных разливов по снимкам МСУ-Э пока нет - обработка идет в интерактивном режиме, и сомнительно, что для снимков типа МСУ-Э она в ближайшее время появится, так как выраженность нефтезагрязнений на разных типах ландшафтов различна, а соотношения имеющихся трех спектральных каналов пока не дают возможности отработки однозначных алгоритмов их выделения. Для решения подобных задач требуется введение в процесс обработки дополнительной информации. Для этих целей в НПЦ «Мониторинг» подготовлена ландшафтно-типологическая карта масштаба 1 : 500 000. Поскольку распределение естественных ландшафтов на территории округа достаточно сильно коррелирует с рельефом, стоит также задача составления среднемасштабной трехмерной карты рельефа округа.
Использование космического зондирования территории округа является первым звеном формируемой в округе комплексной многоуровневой системы мониторинга ОПС, включая создаваемую систему авиационно-наземного экологического патрулирования и мониторинга. Комплексирование возможностей космического зондирования территории со средствами САНЭПМ даст возможность сформировать эффективную высокотехнологичную систему комплексного природоохранного мониторинга, позволяющую оперативно выявлять техногенные аварии, достоверно определять объемы сбрасываемых в окружающую среду загрязняющих веществ, отслеживать экологические последствия всех относительно крупных аварий, своевременно и целенаправленно осуществлять прироодохранные мероприятия. Главной экологической
проблемой считается проблема нефезагрязнения окружающей среды. При последующей обработке космосъемки сами «первично-эталонные» карты обновляются, уточняются и детализируются, в том числе, и «тестируются» на объективность и достоверность картографического отражения реальной ситуации.
Поскольку на территории округа одной из первоочередных практических задач в создании экологического мониторинга НПЦ «Мониторинг» и Администрация автономного округа считают составление общей карты нефтезагрязнений территории округа, лишь только после ее построения возможно отслеживание новых нефтеразливов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Кудрин В.И. Космический мониторинг // О состоянии окружающей среды Ханты-Мансийского автономного округа в 2000 году. - Ханты-Мансийск, 2001. - С. 119.
2. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. - Ростов н/Д: Феникс, 2004. - 513
с.
3. Пимахин А.Н., Полукеев А.А., Грацианов Л.А. Аварии на нефтепромыслах и магистральных газопроводах // О состоянии окружающей природной среды Ханты-Мансийского автономного округа - Югры в 2003 году. - Ханты-Мансийск: Полиграфист, 2004. - С. 104.
© А.Н. Пимахин, 2005
