ТЕХНОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ - Экспериментальное моделирование процесса термоэрозии в условиях эксплуатации трубопроводов

В настоящее время в России эксплуатируется 227,4 тыс. км магистральных трубопроводов, из которых газопроводы составляют 157 тыс. км; нефтепроводы - 47 тыс. км; нефтепродуктопроводы и конденсатопроводы -22 тыс. км; аммиакопроводы - 1,42 тыс. км. Что составляет единый комплекс. Каждая часть этого комплекса является источником потенциальной экологической опасности. Разработка месторождений, расположенных, в основном, в Западной Сибири, и строительство многониточных газопроводов большой протяженности приводят к образованию новых, значительных по площади техногенных ландшафтов.

Магистральные нефтегазопродуктопроводы пересекают все природно-климатические зоны России (35 % ее территории), где проживает около 60 % населения страны.

Современные магистральные газопроводы диаметром до 1400 мм с рабочим давлением до 10 МПа и представляют собой по существу взрывопожароопасный сосуд протяженностью в тысячи километров, разрушение которого связано с крупномасштабными экологическими потерями, в первую очередь, из-за механических и термических повреждений природного ландшафта.

При постройке трубопроводов происходит активизация эрозионных и криогенных процессов; деформация русел при переходах через реки; нарушение почвенного слоя и стока поверхностных вод; наносится невосполнимый ущерб всему растительному и животному миру. Так, например, в Ямало-Ненецком автономном округе от такого рода воздействия уже утеряно 6 млн га пастбищ для 60 тысяч оленей.

Статистический анализ отказов, происходящих на строящихся и действующих магистральных нефте - и газопроводах показал следующее: из всей совокупности отказов на газопроводах при испытаниях и эксплуатации произошло около 10%, а на нефтепроводах около 18% отказов со значительным экологическим ущербом. При этом, наибольшей экологической опасностью обладают трубопроводы большого диаметра 1000-1400 мм. Среднегодовые потери продукта, обусловившие загрязнение окружающей среды, составили по нефтепроводам - 750 тонн, по газопроводам - 43,2 млн м3.

Эксплуатация трубопроводов приводит к загрязнению грунтов, поверхностных и подземных вод, приземного слоя атмосферы, а в зоне многолетней мерзлоты -- к протаиванию грунтов вдоль трасс трубопроводов (при всех видах прокладки, кроме надземной). При транспортировке газа с отрицательной температурой, напротив, происходит промораживание грунта. Вдоль трасс трубопроводов отмечается существенное ожелезнение почв. Потери природного газа происходят по всей технологической цепочке (добыча, транспортировка и переработка) и составляют около 1% от объема добытого газа. Эти потери -- один из наиболее серьезных источников воздействия газовой промышленности на окружающую среду.

средний состав газа некоторых газовых, газоконденстаных и нефтяных месторождений

Рис. 5 Средний состав газа некоторых газовых, газоконденстаных и нефтяных месторождений

Характерной особенностью техногенного воздействия газопровода на окружающую среду является наличие термического влияния, связанного с возгоранием газа, а также значительное нарушение целостности почвенно-растительного покрова. Радиус термического воздействия, определяющий зону полного поражения окружающего растительного покрова в очаге отказа, составляет RMint= 30 м<RI< RMaxT = 600 м, а котлован, образующийся в момент аварии газопровода, достигает максимальных размеров 106x56x12 м. Средние значения радиуса термического воздействия RСрt потери продукта QСр и размеров котлована (ахbхс) для действующих газопроводов следующие:

Таблица 1.3.1 Средние значения радиуса термического воздействия, потери продукта и размеров котлована

D, мм

1420

1200

1020

RCpt, м

188

275

244

QСр, млнм3

13,9

11

7,3

Ахbхс, м

65x40x10

49x22x12

160x3

D, мм

820

720

530

RCpt, м

244

195

250

QСр, млнм3

1,8

2,3

2,2

Ахbхс, м

60x15x4

35x12x5

28x15

При современной технологии линейного строительства на севере Западной Сибири непосредственному воздействию подвергаются такие компоненты природных комплексов, как растительность, почва, микрорельеф, верхние горизонты горных пород, подстилающие почву. В результате тесной взаимосвязи компонентов природной среды опосредственному воздействию подвергаются гидрологический и гидрогеологический режимы, снежный покров, тепломассообмен в приземном слое атмосферы, что в свою очередь вновь оказывает в дальнейшем влияние на растительность, почву, микрорельеф. Изменения условий теплообмена поверхности с атмосферой, свойств поверхности и почвенно-грунтового комплекса, сложного покрова сопровождается изменением температурного режима грунтов, мощности слоя сезонного промерзания - протаивания, ослаблением или усилением ряда экзогенных физико-геологических процессов.

При строительстве газопровода непосредственное воздействие на компоненты природной среды не выходит за пределы трассы газопровода. Однако, опосредованное воздействие сказывается на гораздо большей территории. В первую очередь, это связано с изменением гидрологического режима, нарушением сложившейся в собственных условиях системы дренирования и в наибольшей мере проявляется на тех участках, где трубопровод проложен в насыпи. На участках, расположенных выше насыпи, происходит подпор поверхностью грунтовых вод, следствием чего является заболачивание, образование озер; участки, лежащие ниже насыпи, осушаются. Изменение гидрологического режима приводит к перестройке растительного покрова. В северной тайге и лесотундре отмечается гибель деревьев на переувлажненных участках и их появление на осушенных. Происходят изменения в кустарничковом, травяном, моховом и лишайниковом покровах и в снежном режиме. Все это вызывает изменение геокриологических условий.

Исследования, выполненные на газопроводах общей протяженностью 15 тыс. км, позволили установить, что на северных трассах в начальный период эксплуатации (3-4 года) происходят интенсивные процессы обводнения, заболачивания, приводящие к разрушению обвалования и всплытию трубопровода. Относительная стабилизация природных условий вокруг газопровода с зарастанием растительностью трассы составляет 7-8 лет, правда, как правило, самозарастание идет по механизму замещения, а не восстановления, что создает иллюзию некоторого осушения и благополучия на трассе. Но полная реабилитация природных процессов вдоль северных магистральных газопроводов наступает только по прошествии 15-16 лет.

Вместе с тем, природный горючий газ -- наименее вредное для окружающей среды ископаемое топливо (из-за незначительного выброса диоксида серы при его сжигании). Загрязнение является результатом утечки газа через негерметичные соединения трубопроводов, при аварийных выбросах, а также при сжигании. Разрыв газопровода, как правило, сопровождается взрывом и последующим возгоранием природного газа. Наибольшее число аварий происходит на трубопроводах, срок эксплуатации которых превышает 30 лет. Основная причина аварий -- коррозия труб. Степень опасности воздействия газопроводного транспорта на окружающую среду может быть оценена по косвенным признакам: диаметру труб, числу ниток и рабочему давлению в трубопроводах. С экологической точки зрения наиболее опасны трубопроводы с диаметрами труб 1420 мм и 1220 мм. Количество ниток газопроводного транспорта позволяет косвенно судить о степени нагрузки на природную среду: высокой --3 и более нитки газопровода большого диаметра (1420, 1220 и 1020 мм); средней -- 1-2 нитки большого диаметра или более трех ниток среднего и малого диаметра (820мм и менее); низкой -- 1-2 нитки с диаметром 820мм. В результате производственной деятельности компрессорных станций в окружающую среду поступает целый ряд веществ (азот аммонийный, нитриты, нефтепродукты, сульфаты и т. п.). Аномальные концентрации загрязнителей отмечаются на расстоянии до 400 метров от компрессорных станций. Основное воздействие газоперерабатывающих заводов на среду связано с выбросами в атмосферу вредных веществ -- метана, оксида углерода, оксидов азота, сернистого ангидрида. В некоторых регионах эти предприятия являются основными источниками загрязнения атмосферного воздуха (например, в Астраханской области).

Таким образом, при наличии соответствующих условий, приведенных на рисунке 1.3.2, где техническая система - это трубопровод, ТЭПО - термоэрозионно-эрозионные процессы и оврагообразование, ПТС - природно-техническая система, существуют реальные риски возникновения процесса термоэрозии.

Рис. 6 Факторы развития ТЭПО

Похожие статьи




ТЕХНОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ - Экспериментальное моделирование процесса термоэрозии в условиях эксплуатации трубопроводов

Предыдущая | Следующая