Геоэкологическое влияние трубопроводного транспорта

Геоэкологические проблемы, возникающие при строительстве  и эксплуатации трубопроводов

Воздействия на окружающую природу при строительстве магистральных  трубопроводов

 
Основные воздействия на природу  при строительстве трубопроводов. 
 
1. Сведение растительности в полосе строительства. Вырубка леса и корчевка пней на продольных и поперечных склонах в полосе шириной до 30 м уменьшает устойчивость склонов и способствует активизации действующих оползней и возникновению новых. Особенно заметно это проявляется при корчевке пней взрывами. 
 
2. Срезка грунта на продольных уклонах для уменьшения их крутизны. При этом образуются глубокие выемки на участках значительной протяженности. Эти выемки часто становятся путями сбора дождевых и грунтовых вод. Постоянно действующие стоки, устранить которые очень сложно, размывают грунт на значительную глубину и образуют глубокие промоины. При этом трубопровод оголяется и провисает, т. е. условия его эксплуатации осложняются. 
 
3. Сооружение «полок» на поперечных уклонах и косогорах. Полками называют выемки, устраиваемые на поперечных (к направлению главной оси трубопровода) уклонах, крутизна которых не позволяет работать на них машинам без предварительно подготовленной строительной полосы. 
 
Полки могут устраиваться в виде «чистой выемки» и в виде полувыемки-полунасыпи.  
 
Устройство полки наносит наиболее ощутимый ущерб природе при строительстве трубопроводов в горах. Этот ущерб выражается в следующем. Резкое нарушение рельефа местности, обострение оползневых процессов и возникновение новых оползней в местах, где они не могли возникнуть в течение десятков и даже нескольких сотен лет. Это объясняется снижением запаса устойчивости склонов в результате выемки грунта и усиления силового воздействия фильтрационного потока в коренном грунте. Имеются примеры, когда вновь образовавшиеся оползни захватывали десятки гектаров площади, вовлекая в движение сотни тысяч кубометров грунтовой массы. 
 
Полки становятся путями движения дождевых, снеговых и подземных вод, выходящих на поверхность через боковую их грань. В результате образуются промоины, которые разрушают полки. 
 
4. «Временные» перекрытия балок и ручьев для проезда строительной техники. Эти «временные» перекрытия довольно часто остаются и после окончания строительства. Они препятствуют прохождению дождевых стоков и способствуют разрушению склонов балок. 
 
5. Загрязнение строительной полосы отходами строительного производства (тросы, обрезки труб, битум, полимерные покрытия и т. п.). 
 
Влияние многих воздействий можно существенно уменьшить и даже устранить при правильной организации и технологии работ и более качественном проектировании [1].

Взаимодействие трубопровода с окружающими породами

 
В процессе эксплуатации трубопровод  подвержен воздействию не только перекачиваемого продукта, но и окружающей по среды: грунтовой и биологической  коррозии, давлению оползающих грунтов. 
 
Для трубопровода, уложенного на полках вдоль склонов гор, наиболее опасно давление грунта, оползающего в направлении, перпендикулярном к главной оси трубопровода. Одни оползни проявляются сразу, в процессе строительства, другие — через много лет после его окончания. Но от этого они становятся еще опаснее, так как кажущееся благополучие не способствует своевременному принятию защитных мер. 
 
Оползание грунта в направлении главной оси трубопровода менее опасно, но при большой длине уклона оно также может привести к разрыву труб. 
 
Поэтому при строительстве в горах в отличие от нормальных условий (равнины с сухими плотными грунтами) совершенно необходим расчет прочности трубопровода не «вообще», а на каждом характерном участке с учетом ожидаемого взаимодействия трубопровода с окружающей средой. Конечно, это усложняет проектирование, но зато гарантирует более высокий уровень надежности трубопровода и уменьшает вероятность отрицательных воздействий на природу[1;5].

Влияние строительства и  эксплуатации магистральных трубопроводов  на животный мир

 
В процессе строительства и эксплуатации магистральных газо- и нефтепроводов  причиняется определенным утери  животному миру—одному из компонентов  окружающей среды. Освоение отдаленных, ранее недоступных территорий, разработка нефтяных и газовых месторождений  и прокладка трубопроводов могут  привести к нарушению установившегося  динамического экологического равновесия и природе. 
 
Как показывает опыт, прокладка трубопровода оказывает отрицательное воздействие в основном па крупных животных. Поэтому дальнейшее изложение касается главным образом влияния строительства и эксплуатации трубопроводов на животных северных районов, в частности на диких и домашних оленей. 
 
Совокупность факторов (воздействий), оказывающих отрицательное влияние на животных при строительстве и эксплуатации магистральных трубопроводов, можно условно подразделить на прямые и косвенные. К прямым воздействиям относятся создание искусственных препятствий на миграционных путях, шумы транспортных (наземных и воздушных) средств, а также бесконтрольный отстрел диких животных; к косвенным воздействиям — сокращение пастбищных площадей в результате развития эрозионных и криогенных процессов, механического повреждения растительного покрова, а также загрязнение атмосферы, грунтовой среды и т. п. 
 
Значительные нарушения почвенно-растительного слоя обусловлены движением тяжелых транспортных средств. Установлено, что в результате повреждения растительного покрова происходит смена лишайниковых осоковыми. Лишайники являются зимним кормом для оленей, доступ к которому в это время затруднен. Следовательно, нарушение растительного покрова приводит к сокращению кормовых запасов для северных оленей в зимнее время. 
 
Значительный ущерб продуктивности растительного покрова наносится загрязнением грунтовой среды нефтью и нефтепродуктами в результате их утечки при повреждении нефте- и нефтепродуктопроводов. Вследствие высоком токсичности и стойкости нефтяного, загрязнения пораженные площади оказываются длительное, время непригодными для произрастания растений. 
 
Влияние искусственных препятствий на миграцию животных. Искусственные препятствия, затрудняющие сезонные миграции оленей, создаются прокладкой надземных, наземных и полуподземных магистральных трубопроводов , линий электропередач, автомобильных и железных дорог и других протяженных сооружении. Животные скапливаются перед такими препятствиями в огромные стада. 
 
Как установлено наблюдениями, дикие олени пользуются традиционными летними и зимними пастбищами и путями миграции, формируемыми длительное время. Искусственные же препятствия либо удлиняют продолжительность миграции, либо обусловливают смену или маршрута движения, или пастбища. В любом случае вероятность гибели взрослых оленей и телят резко увеличивается из-за неосвоенности маршрута, что, безусловно, сказывается на численности оленей (Рис. 23). 
 
В тех случаях, когда передвижение по привычному маршруту затруднено, животные выбирают в дальнейшем новый маршрут, позволяющий преодолеть (обойти) создавшееся препятствие.  
 
Устройство переходов трубопроводов на пересечениях с миграционными путями диких животных. При проектировании трубопроводов особое внимание следует уделять изучению традиционных маршрутов миграции, районов летних и зимних пастбищ. Переходы через трубопровод необходимо устраивать только в местах пересечения с маршрутами передвижения оленей. Причем окрестности перехода должны быть по возможности свободны от временных городков строителей, а также от дорог. 
 
 
Рис.2. Влияние прокладки газопровода на миграцию оленей: 
 
1,4-летнее и зимнее пастбища оленей; 2-маршрут весной; 3- осенью и весной. 
Устройство перехода под трубопроводом, по-видимому, менее эффективно, чем над заглубленным в землю или обвалованным трубопроводом. Во-первых, потому, что при наземной прокладке трубопровода пролет между опорами в зависимости от диаметра составляет от 15 до 50 м, что явно достаточно для того, чтобы не вызвать беспокойства оленей; во-вторых, трубопровод необходимо устанавливать на более высоких опорах (по сравнению с обычными участками), что значительно усложнит монтаж трубопровода, особенно большого диаметра; в-третьих, как показывают наблюдения, животные опасаются переходить даже под более высоко расположенными по сравнению с надземными трубопроводами линиями электропередач. Поэтому целесообразнее в этом случае заглубленная схема перехода или в виде обвалования. Причем участки заглубления (обвалования) должны быть длиной не менее 60—100 м (по 30—50 м в обе стропы от миграционного пути). В этих же целях не следует располагать проезжие дороги вблизи от пастбищ [1].

Мероприятия по охране окружающей среды в период эксплуатации

 
Даже если строители выполнили  работы с учетом всех предъявляемых  к строительству трубопроводов  требований, минимальный ущерб природе  в последующие годы может быть нанесен только при условии тщательно  продуманной организации службы наблюдения за всеми изменениями  в состояниях трубопровода и местности  вдоль всей трассы. 
 
В службе эксплуатации трубопровода должна быть организована группа изучения состояния вдольтрассовой полосы и прилегающих к ней участков местности и самого трубопровода. Эта группа должна располагать всем необходимым оборудованием и приборами контроля, позволяющими улавливать самые незначительные изменения в состоянии как трубопровода, так и окружающей его среды. 
 
В функции указанной группы входит изучение состояний окружающей среды, эксплуатируемого трубопровода и защитных сооружений. 
 
Аэрофотосъемка совершенно необходима для выявления крупных нарушений естественного равновесия прилегающих к трассе трубопровода грунтовых масс. 
 
Съемка полосы шириной до 1 км позволяет очень точно определить очертания действовавших и действующих оползней по таким внешним признакам, как четко очерченная граница оползня, устанавливаемая как ясно видимая линия отрыва оползающего грунта от неподвижного. Характерны для оползневых массивов такие признаки как «пьяный лес», т. е. лес, в котором деревья наклонены в разные стороны вследствие деформаций грунта. 
 
Аэрофотосъемка трассы должна выполняться один раз в два-три года. Кроме того, требуется проводить внеочередные съемки после каждого, даже незначительного землетрясения. Обнаруженные при очередной съемке оползневые участки должны повторно фотографироваться не реже одного-двух раз в год с целью выяснения изменений общего характера в геле оползня. Прежде всего необходимо точно установить размеры оползня.  
 
С помощью аэрофотосъемки выявляются оползни, движущиеся вдоль оси трубопровода. Такие оползни менее опасны для трубопровода, но, как было показано выше, они могут способствовать его разрушению. 
 
После выявления оползающих и неустойчивых массивов грунта проводится изучение трассы трубопроводов с помощью различных приборов и инструментов. При этом точно определяются глубина тела оползня, скорость его движения и физико-механические характеристики грунта. На основании полученных данных составляется прогноз развития оползающих участков. Определив по данным аэрофотосъемки или по визуальным наблюдениям на местности границы оползня в плане, обозначают их специальными знаками, по которым в дальнейшем контролируют изменение границ оползня. 
 
Поскольку оползень представляет наибольшую опасность для трубопровода, в его створе проводят самые детальные измерения: определяют глубину и скорость движения оползня, а также физико-механические характеристики грунта [4]. 
 
Для определения скорости движения оползня должны быть установлены постоянные (несмещающиеся) реперы в устойчивом зоне, а на поверхности оползня (желательно па 2—3 м выше оси трубопровода) — временные реперы. Временные реперы привязываются к постоянным и но изменению плановых и высотных отметок временных реперов определяют скорость движения оползня. После установки реперов измерения проводят не реже одного раза в пять дней, а затем по мере необходимости, но не реже одного раза в месяц. 
 
В развитии оползней можно выделить четыре стадии: 
 
-перенос элементов, составляющих склон; 
 
-вязкое течение грунта без нарушения его сплошности; 
 
-нарушение сплошности грунта; 
 
-перемещение отделившихся грунтовых масс. 
 
Получив необходимые данные, группа изучения выполняет сама или поручает проектной организации расчет прогноза состояний оползня и трубопровода.  
 
Меры по предотвращению разрушения трубопровода можно подразделить на экстренные, срочные и долговременные. 
 
Экстренные меры принимаются немедленно, срочные — в течение одного месяца, долговременные — в расчетный срок безопасного нахождения трубопровода в оползне. Экстренной, наиболее действенной мерой является вскрытие трубопровода с целью снятия усилий от давления оползающего грунта. 
 
Комплекс работ, выполняемых группой изучения состояния трубопровода, заключается в своевременном выяснении отклонений последнего от проектного положения и в подготовке рекомендаций по составлению технологических карт текущего и капитального ремонтов трубопроводов и сооружений, обеспечивающих их эксплуатационную надежность. Особое внимание следует уделять изучению напряженного состояния труб и состоянию их изоляции. Выход из строя водоотводных сооружении приводит к размыву труб, к образованию новых оползнем, а выход из строя заранее подготовленных путей стока нефти при разрушении нефтепроводов — к тому, что при аварии нефть, уходит в близлежащие реки и водоемы, что совершенно недопустимо. Поэтому при обнаружении мест потенциальных paзрушений необходимо принять срочные меры к обеспечению стока продукта в нужном направлении. Это позволит снизить тяжелые последствия для окружающей среды.

Заключение

 
Трубопроводные конструкции и  системы находят широкое применение практически во всех отраслях народного  хозяйства. Трубопроводный транспорт  обладает низкой себестоимостью, непрерывностью процесса перекачки, возможностью повсеместной укладки и т.д. Однако, наряду с  преимуществами существуют и недостатки, связанные с загрязнением окружающей среды вследствие утечки нефти, газа и других продуктов. Необходимо вести  экологический контроль, главными функциями  которого являются:

 
количественная оценка исходных природно-климатических  параметров, определяющих характеристику биогеоценоза осваиваемой территории до активного воздействия на нее  техногенных факторов;

 
количественная оценка антропогенного изменения биогеоценозов под  воздействием строительного и эксплуатационного  техногенеза.

 
К наиболее эффективным средствам  экологического контроля по обоим рассмотренным  направлениям относится мониторинг, реализуемый службами наземного  и аэрокосмического наблюдения. Кроме  того, повышенную нормативность обеспечивают средства измерительного контроля [2].  
 
Комплекс исследований по охране окружающей среды при трубопроводном строительстве и транспорте должен включать:

 
анализ последствий различных  нарушений и загрязнений на компоненты окружающей среды;

 
анализ конструктивных и технологических  решений, уменьшающих воздействия  на окружающую среду;

 
методы и средства ликвидации отрицательных  последствий;

 
методику оценки ущерба, наносимого окружающей среде в процессе строительства  и эксплуатации трубопроводов;

 
методику выбора оптимпльных инженерно-технических  решений магистральных трубопроводов  с учетом охраны окружающей среды.

 
Таким образом, решение геоэкологических проблем окружающей среды заключается  в определении совокупности мероприятий, методов, средств, которые минимизируют, в том числе исключают полностью  возможные воздействия и их последствия  в процессе строительства и эксплуатации трубопроводов [1].  
Список использованной литературы 
1. Бородавкин П.П., Ким Б.И. Охрана окружающей среды при строительстве и эксплуатации магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1981.-160 с. 
 
2. Кармазинов Ф.В. и др. Вода, нефть, газ и трубы в нашей жизни. М.: Наука и техника, 2005.-296 с. 
 
3. Мазур И.И. Экология строительства объектов нефтяной и газовой промышленности. М.: Недра, 1991.-279 с. 
 
4. Офенгенден Н.Е. Промышленный трубопроводный транспорт. М.: Стройиздат, 1976.-120 с. 
 
5. Телегин Л.Г. и др. Охрана окружающей среды при сооружении и эксплуатации газонефтепроводов. М.: Недра, 1988.-188 с.

1