CC BY
37УДК 502.1/2:656
A.Е. Пластинин, к.т.н., доцент ФБОУВПО «ВГАВТ»
B.С. Горбунов, ст. преподаватель ФБОУ ВПО «ВГАВТ» 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5А.
ОЦЕНКА УЩЕРБА ПРИ РАЗЛИВАХ НЕФТИ НА ВОДНЫХ ОБЪЕКТАХ
Рассматриваются вопросы оценки ущерба от разливов нефти на внутренних водных путях с применением современных информационных технологий. Выполнен анализ существующих подходов к оценке ущерба окружающей среде. Предложен вариант автоматизации расчетных процедур и приведен пример его использования.
Оценка ущерба от чрезвычайных ситуаций (ЧС), вызываемых действием источников как природного, так и техногенного характера, выполняется в рамках единой государственной системы предупреждения и ликвидации ЧС (РСЧС), которая объединяет органы управления, силы и средства федеральных органов исполнительной власти, органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации (РФ), органов местного самоуправления и организаций, в полномочия которых входит решение вопросов по защите населения и территорий от ЧС.
Одним из видов ЧС, имеющих непосредственное отношение к транспортной отрасли, являются аварийные разливы нефти ЧС(Н), которые сопровождаются интенсивным загрязнением важнейших компонентов природной среды (поверхностных водных объектов, почвы, атмосферного воздуха, биоресурсов), вызывают их последующую деградацию и/или гибель на достаточно больших территориях вокруг источника загрязнения, что обуславливается физико-химическими свойствами нефти и параметрами окружающей среды (ОС). При этом объекты транспортного комплекса (трубопроводный, железнодорожный, автомобильный и водный виды транспорта) являются как источниками ЧС, так и реципиентами - объектами, нормальное функционирование которых нарушается в результате ЧС(Н). Следует отметить, что наибольшую опасность представляют ЧС(Н) на водных объектах (ВО), которые всегда характеризуется значительными размерами ущерба [1].
Оценка ущерба при ЧС(Н) связана со значительными, в том числе объективными, трудностями методического характера: большое разнообразие ситуаций, при которых возникает аварийный разлив нефти (АРН); обширная география местоположения возможных источников ЧС(Н); разнообразие типов водных путей (поверхностных водотоков) и гидрометеорологических условий; учет эффективности мероприятий по ликвидации ЧС(Н); значительное количество сценариев ЧС(Н) и составляющих ущерба (компоненты природной среды); множество методик для расчета ущерба и отсутствие механизмов расчета, учитывающих специфику РН как самостоятельного вида негативного воздействия на ОС и т. п.
Анализ существующих подходов к оценке ущерба ОС показал, что большинство методик расчета основаны на косвенном (укрупненном) подходе, при котором экономический ущерб определяется как произведение ряда показателей, отражающих значения ущербообразующих факторов [2-9]. Следует отметить, что в настоящее время отсутствует единая методика комплексной оценки ущерба при ЧС(Н), учитывающая воздействие на все компоненты природной среды (ПС), а существующие методики расчета ущерба при воздействии на отдельные компоненты ПС не в полной мере учитывают специфику РН на ВО.
Для решения этого вопроса на первом этапе был выполнен анализ содержания нормативных документов, регламентирующих процедуру оценки ущерба, на предмет выявления методик, обладающих минимальным количеством недостатков. В качестве
показателей отбора использовались следующие характеристики: регистрация в Министерстве юстиции РФ, достоверность оценок, возможность учета особенностей РН на внутренних водных путях (ВВП). В результате было показано, что при оценке ущерба по отдельным компонентам ПС целесообразно применять следующие документы: [2] для поверхностных вод, [6-8] для почвы, [4] для атмосферы и [9] для биоресурсов. В табл. 1 приведены пояснения к обоснованию выбора указанных методик.
Таблица 1
Обоснование выбора базовых методик по компонентам ПС
№ Компонента ПС Применяемые методики Обоснование выбора методики Методика, принятая за основу
1 Поверхностные воды [2-4] Общим недостатком методик [3-4] является достаточно приближенное определение приведенной массы загрязняющих веществ, поступивших в ВО. Подобный подход целесообразно использовать при большой номенклатуре загрязняющих веществ. Эти особенности не позволяют принять данные методики за основу для разработки методики расчета ущерба ВО при ЧС(Н), методика [4] отождествляет понятия ущерба и платы за загрязнение ОС, что не совсем корректно [2]
2 Почва [3,5-8] Методики [3,5] для определения размеров ущерба используют формулы методик [6-8] и поэтому не рассматривались. Поскольку при разливах нефти на ВО происходит загрязнение грунта береговой черты, приводящее к деградации почвы загрязненного участка, а также в процессе ЧС(Н) образуются несанкционированные свалки, то для разработки требуемой методики расчета ущерба необходимо использовать методики [6-8] [6-8]
3 Атмосфера [3-5] Методика [4] более подробно (по сравнению с методикой [3]) учитывает интенсивность действующих на реципиентов вредных факторов (концентрацию примесей) в зависимости от параметров источников загрязнения среды, от свойств среды, в которой происходит рассеивание вредных форм энергии примесей, от распределения данного вида реципиентов по загрязняемой территории, от свойств используемых средств защиты реципиентов и ряда других факторов [4]
4 Биоресурсы [9, 3] Анализ методик [9, 3] показывает, что наиболее предпочтительной является методика [9], поскольку она более полно отражает специфику нанесения вреда биоресурсам при ЧС(Н) [9]
На втором этапе в ходе дальнейшего анализа выбранных методик, нормативно-правовых актов, кадастров природных ресурсов и других источников были собраны данные по значениям нормативов, такс, коэффициентов и других исходных данных соответствующих нефтяному загрязнению для различных территорий, поскольку ущерб является географически ориентированной величиной. Также на этом этапе было выявлено, что в базовых методиках в ряде случаев отсутствуют способы определения некоторых важнейших ущербообразующих показателей для ЧС(Н).
Поэтому на третьем этапе были обоснованы дополнительные методики: построение области загрязнения и ее деления на зоны в зависимости от вероятности пораже-
ния по полному ансамблю сценариев ЧС для расчета ущерба по водоплавающим птицам и животным, которые находятся в непосредственном контакте с нефтяной пленкой; построение области загрязнения нефтью и ее деления на зоны по степени воздействия в зависимости от значений ожидаемых концентраций нефтепродукта для расчета ущерба рыбным ресурсам и другим гидробионтам; расчет ущерба почве с использованием номера кадастрового квартала.
Для прогнозирования параметров нефтяного загрязнения при разливе на водную поверхность необходимо использовать имитационное моделирование, которое воспроизводит процессы, происходящие в нефтяном пятне на поверхности моря и реки: растекание, испарение, диспергирование, эмульсификация, изменение вязкости, взаимодействие нефти с берегом и заграждениями. В Волжской государственной академии водного транспорта для этих целей используется программно-аппаратный комплекс «Система моделирования и анализа аварий, связанных с загрязнением окружающей среды «PISCES II» (аббревиатура от Pollution Incident Simulation, Control and Evaluation System) производства компании ТРАНЗАС, установленный на базе учебно-тренажерного центра по управлению кризисными ситуациями природного и техногенного характера
При моделировании учитываются следующие факторы: описание берегов (электронная картографическая система); представление поля течений (триангуляция Делоне); свойства нефтепродукта (представление в виде отдельных фракций), вид источника разлива (точечный, течь, начальная область разлива).
В качестве исходных данных для моделирования используются: дислокация источников разлива, тип источника разлива (судно, причал, магистральный нефтепровод и т.д.), гидрологический режим (паводок или межень), объем разлива, тип нефтепродукта, скорость и направление ветра, температура воздуха, температура воды, высота волны.
Дальнейшее комбинирование исходных данных определяет сочетания или группы сценариев разливов нефти, причем общее количество сценариев может достигать 100 - 150 тысяч.
Выходные данные PISCES II включают прогнозы параметров области загрязнения на заданные пользователем моменты времени при различных гидрометеорологических условиях: дислокация, форма и размеры пятна; количество нефти на плаву; количество испарившейся нефти; количество диспергировавшей нефти; количество нефти на берегу; длина загрязненной береговой черты; время достижения пятном береговой черты; количество утонувшей нефти; количество эмульсии (смеси) на плаву; максимальная толщина пятна; площадь пятна; вязкость эмульсии.
Для автоматизации расчетных процедур и импорта данных из модуля развития ЧС (PISCES II) была выполнена алгоритмизация и программирование разработанных методик. В табл. 2 приведено краткое описание основных этапов разработанных алгоритмов, импортируемых данных, а также используемых баз данных.
Для иллюстрации работы созданной программы (в Visual Basic) был выполнен расчёт ущерба по отдельным компонентам ПС (поверхностные воды, береговая черта, атмосфера и биоресурсы) и общего ущерба с использованием предварительно сформированной базы данных по характеристикам области возможного загрязнения (ОВЗ) для источника РН при аварии самоходного наливного судна проекта 375 в районе посёлка Ямбург, расположенного в средней части Обской Губы (600 км от устья реки Оби), где осуществляется перевалка нефтеналивных грузов, в основном дизельного топлива и мазута. Расчетный объём РН составил 550 т (территориальный разлив).
Таблица 2
Описание разработанных алгоритмов, импортируемых данных из модуля развития ЧС (PISCES II), используемых баз данных
№ Компонента ПС Основные этапы алгоритма Импортируемые данных из PISCES II Используемые базы данных
1 Поверх-ност-ные воды Идентификация ВО (река или море), проверка гидрологического режима для реки (межень, паводок), определение таксы для исчисления размера вреда, проверка наличия в зоне загрязнения особо охраняемых объектов, расчет остаточного ущерба (учет стоимости мероприятий по ликвидации ЧС) Скорость течения, время сценария, плотность воды, время разлива нефтепродукта, время начала операции ликвидации АРН, количество разлитой нефти, финансовый отчет по ЧС(Н) Коэффициенты и таксы методики [2], например информация по возможным значениям коэффициента, учитывающего время года причинения вреда (принимается в зависимости от времени сценария)
2 Почва Расчет площадей участков береговой черты, загрязненных нефтепродуктами; определение величины норматива стоимости земель, определение категорий загрязненных земель (земли водного фонда, земли поселений и т.п.) или номера кадастрового квартала и вида функционального использования земли; проверка наличия в зоне загрязнения особо охраняемых территорий, определение массы нефтесодержащих отходов Длина загрязненной части берега (по участкам), идентификация участков береговой черты, количество нефти на берегу Статистические данные по ширине загрязненной части берега, коэффициенты и нормативы методик [6-8], например информация по нормативам стоимости земель
3 Атмосфера Определение экономической оценки удельного ущерба от выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух для заданного экономического района РФ; построение зоны активного загрязнения (ЗАЗ); разделение ЗАЗ на зоны; проверка ЗАЗ на однородность (ЗАЗ считается однородной, если состоит из территорий одного типа) Идентификация района действий -определение экономического района РФ, данные по конфигурации и местонахождению пятна, масса испарившейся нефти; масса сгоревшей нефти; тип нефтепродукта Коэффициенты и нормативы методики [4], например информация по значениям коэффициентов эмиссии загрязняющих веществ; данные по типам территорий (курорты, санатории, заповедники, заказники и др.)
4 Биоресурсы Построение области загрязнения и ее деление на зоны в зависимости от вероятности поражения по полному ансамблю сценариев ЧС для расчета ущерба по водоплавающим птицам и животным, которые находятся в непосредственном контакте с нефтяной пленкой; построение области загрязнения нефтью и ее деление на зоны по степени воздействия в зависимости от значений ожидаемых концентраций нефтепродукта для расчета ущерба рыбным ресурсам и другим гидробионтам; определение коэффициентов реагирования; определение годовой продуктивности; определение стоимости объектов животного мира Данные по скорости течения, время сценария, данные по конфигурации и местонахождению источника разлива и пятна; масса диспергированных нефтепродуктов; площадь нефтяного пятна; карта ожидаемых концентраций и продолжительности воздействия Видовой состав, исходная или фактическая численность объектов животного мира, а также их годовая продуктивность (карты биологического разнообразия); фоновые концентрации нефтепродукта и др.
На рис. 1 и 2 показаны варианты представления выводимых аналитических данных в виде графиков зависимости средней величины ущерба от времени с момента разлива, а также диаграммы, показывающей соотношение составляющих ущерба.
Ущерб от разлива нефти массой 550 т, млн руб.
Рис. 1. Графики зависимости величины ущерба от времени с начала разлива
В табл. 3 приведены результаты статистического анализа величины ущерба для смоделированной совокупности сценариев ЧС(Н). Рассмотрение полученных характеристик вариационных рядов (см. табл. 3) позволило сделать вывод об очень сильной степени интенсивности вариации исследуемого параметра ОВЗ. Некоторое снижение вариации общего ущерба связано с рассмотрением вреда водному объекту как детерминированной величины, который в соответствии с [2] составил 749,61 млн. руб. В то же время значение коэффициента осцилляции 82% для общего ущерба позволяет оценить степень интенсивности вариации как сильную.
0,11%
□ ущерб атмосфере
□ ущерб береговой черте
□ ущерб биоресурсам
□ вред водному объекту
4,26%
Рис. 2. Соотношение составляющих ущерба (%)
Таблица 3
Результаты статистического анализа ущерба компонентам ПС (7500 сценариев)
Характеристика вариационного ряда Ущерб на 4 часа с момента разлива, т
Атмосфера Береговая черта Биоресурсы Суммарный
Минимальное / Максимальное значение все сценарии 1,63/4,11 0/921,42 53,5/432,1 797,6/2072,32
Размах вариации 2,48 921,42 378,5 1274,72
М±ЗБ 3,12±1,00 - 227,2±52,2 1550,56±148,64
коэффициент осцилляции / вариации 0,79/0,32 -/- 1,67/0,23 0,82/0,1
М±ЗБ разлив достиг берега 1,86±0,62 855,19±106,54 71,5±30,03 1553,38±141,86
коэффициент вариации 0,34 0,13 0,42 0,09
М±ЗБ разлив не достиг берега 4,37±0,88 - 315±85,05 948,04±86,25
коэффициент вариации 0,20 - 0,27 0,09
Полученные оценки ущерба определяют федеральный характер рассмотренной ЧС(Н) и соответствующий ему высший (третий) уровень управления; для локализации и ликвидации АРН, кроме сил и средств первого (объектового) и второго (регионального) уровней, необходимо привлекать силы и средства РСЧС, ресурсы терминала специального оборудования и техники МЧС России, ресурсы зарубежных компаний по согласованию с органами Правительства РФ.
Результаты исследований могут быть полезны при создании документов, разрабатываемых в рамках РСЧС (планов локализации и ликвидации разливов нефти, деклараций промышленной безопасности) при эксплуатации и проектировании объектов транспортного комплекса, а также при проведении тренажерной подготовки персонала.
Список литературы
[1] Наумов, В.С. Оценка ущерба при разливах нефти на объектах транспортного комплекса /
B.С. Наумов, А.Е. Пластинин // Журнал университета водных коммуникаций. - 2010. - №5(1). -
C. 152-157.
[2] Методика исчисления размера вреда, причиненного водным объектам вследствие нарушения водного законодательства: утв. приказом МПР РФ от 13 апреля 2009 года № 87.
[3] Методика определения предотвращенного экологического ущерба: утв. председателем Государственного комитета РФ по охране окружающей среды В.И.Даниловым-Данильяном 30 ноября 1999 г.
[4] Временная типовая методика определения экономической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценки экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды: одобрена Постановлением Госплана СССР, Госстроя СССР, Президиума АН СССР от 21 октября 1983 г. № 254/284/134.
[5] Методика определения ущерба окружающей природной среде при авариях на магистральных нефтепроводах: утв. Минтопэнерго РФ 1 ноября 1995 года, согласована с Департаментом государственного экологического контроля Минприроды РФ.
[6] Порядок определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими веществами: утв. председателем Комитета РФ по земельным ресурсам и землеустройству 10 ноября 1993 года.
[7] Методика определения размеров ущерба от деградации почв и земель: утв. министром охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ В.И. Даниловым-Данильяном 11.07.94 г., председателем Комитета РФ по земельным ресурсам и землеустройству Н.В. Комовым, 1994 г.
[8] Методические рекомендации по выявлению деградированных и загрязненных земель: утв. Роскомземом 28 декабря 1994 года, Минсельхозпродом РФ 26 января 1995 года и Минприроды РФ 15 февраля 1995 года.
[9] Методика оценки вреда и исчисления размера ущерба от уничтожения объектов животного мира и нарушения среды их обитания: утв. Госкомэкологией РФ 28 апреля 2000 года.
DAMAGE ASSESSMENT FOR OIL SPILL IN WATER BODIES
A.E. Plastinin, V.S. Gorbunov
Questions of an estimation of a damage from oil floods on internal waterways with application of modern information technologies are considered. The analysis of existing approaches to an estimation of a damage to environment is made. The variant of automation of settlement procedures is offered and the example of its use is resulted.
УДК 656.62.052.4
С.Е. Синицына, студентка 5 курса ФБОУ ВПО «ВГАВТ». 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5А.
ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И АРХИТЕКТУРНО-КОНСТРУКТИВНОГО ТИПА ТОЛКАЧА ДЛЯ МАЛЫХ РЕК
Рассматриваются особенности обоснования технико-эксплуатационных характеристик толкачей для малых рек. Приведено обоснование архитектурно-конструктивного типа мелкосидящего толкача.
Перевозка грузов - главная составляющая работы речного транспорта. Значительного снижения себестоимости перевозок и повышения эффективности работы грузового флота удалось достичь благодаря внедрению на внутренних водных путях толкаемых составов. В настоящее время линейными толкачами транспортируется около половины всех объёмов грузов, перевозимых по водным бассейнам страны.
Увеличение объёмов перевозок грузов в толкаемых составах может быть осуществлено за счёт освоения малых рек. Достижению этой цели может послужить создание толкача класса «О 2,0» , способного работать как на магистральных, так и на малых реках.
Известно, что на выбор типа толкача, его основных элементов, формы носовой и кормовой оконечностей, типа движителя решающим образом влияют условия эксплуатации. От них зависят такие важные технико-эксплуатационные характеристики,
