Реализация проектов создания транспортной инфраструктуры в Арктической зоне Российской Федерации (АЗРФ) требует преодоления целого ряда ограничений, которые накладывает сама природа и природоохранное законодательство.
Обусловлено это тем обстоятельством, что территория и акватории АЗРФ характеризуются суровыми природными условиями и высокой уязвимостью окружающей среды. При освоении такого макрорегиона эколого-экономические риски очень велики. Какие исследования проводят современные ученые для совершенствования методик по минимизации этих рисков?
Перед строительством объектов транспортной инфраструктуры целесообразно провести исследование по выбору наиболее безопасного маршрута трасс с точки зрения минимизации экологических и экономических рисков при их будущей эксплуатации.
Под экологическим риском понимается вероятностная характеристика угрозы (математическое ожидание экологического ущерба), возникающей для окружающей среды вследствие процессов, воздействующих на компоненты природной среды и человека и имеющих неблагоприятные экологические последствия.
При этом инфраструктура должна быть построена таким образом, чтобы экологические риски были минимальны, а финансовые риски не превышали приемлемый уровень.
Существует множество факторов, влияющих на размещение и функционирование сооружений и коммуникаций в Арктике. Рассмотрим наиболее существенные из них.
В целом их можно разбить на несколько категорий (групп) - природные, экологические, экономические, технические и геополитические, которые, в свою очередь, при необходимости можно разделить на более мелкие таксоны.
Целью настоящей работы является анализ первых 2х категорий факторов, чтобы отобрать наиболее значимые из них и выработать показатели, необходимые для разработки моделей, являющихся составными частями экспертно-аналитических систем создания транспортной инфраструктуры в АЗРФ.
Экологические факторы
Этот тип факторов определяется как характером природных процессов, так и требованием международного и российского природоохранного законодательства.
Особо охраняемые природные территории. Особо охраняемые природные территории (ООПТ) согласно закону [№ 33-ФЗ] - это участки земли, водной поверхности и воздушного пространства над ними, где располагаются природные комплексы и объекты, которые имеют особое природоохранное, научное, культурное, эстетическое, рекреационное и оздоровительное значение, которые изъяты решениями органов государственной власти полностью или частично из хозяйственного использования и для которых установлен режим особой охраны.
Чем больше в зоне потенциального воздействия находится ООПТ и выше их статус, а также биологически значимых территорий, тем опасней для окружающей среды транспортная система. Зона воздействия определяется при помощи моделирования или экспертным путем на основании известных аналогов и анализа пространственно-временных масштабов воздействия при аварийных ситуациях.
К ООПТ относятся: государственные природные заповедники, национальные парки, природные парки, государственные природные заказники, памятники природы, дендрологические парки и ботанические сады. Согласно ст. 5 [№49-ФЗ] территории традиционного природопользования также относятся к особо охраняемым природным территориям окружного значения.
В качестве показателя этого фактора можно выбрать ранг ООПТ, деленный на кратчайшее расстояние до объекта ТИ и трассы движения транспортных средств.
Водоохранные зоны водотоков и водоемов. В условиях Арктики высокая обводненность территории играет исключительно важную роль в миграции загрязняющих веществ.
По многочисленным водоемам и водотокам загрязняющие вещества способны распространяться на большие расстояния от места их попадания в воду.
Ограничения на хозяйственную деятельность определены для водоохранных зон (и защитных полос в их пределах) в целом и одинаковы для всех водоемов и водотоков.
Зона ограниченной деятельности определяется только шириной полосы, которая зависит от протяженности водотока и площади водоема.
В качестве показателя водоохраной зоны можно принять ранг ширины конкретного водоема и участка.
Зоны повышенной биопродуктивности
Чем выше продуктивность, тем больший ущерб будет нанесен растительности и животному миру, а также сельскому хозяйству.
Значения биологической продуктивности чаще всего оцениваются по данным публикаций для тундровой и лесотундровой растительности исследуемого региона.
В качестве показателя биопродуктивности тайги и тундры можно принять среднюю величину биомассы на площади 1 га. Для морских акваторий - их рыбохозяйственную значимость.
Степень загрязненности природной среды
Данный фактор является наиболее сложным, поскольку включает в себя оценку загрязнения атмосферы, литосферы и гидросферы.
Комплексный показатель загрязненности природной среды до сих пор не выработан, хотя такие попытки и предпринимались.
Еще 1 трудность заключается в ответе на вопрос - сколько, и каких загрязняющих веществ и других показателей, таких как, например, насыщение кислородом воды, необходимо принимать во внимание при расчете соответствующих индексов загрязненности.
С другой стороны, загрязненность АЗРФ носит очаговый характер.
Источниками загрязнения природной среды Арктики являются: промышленные узлы, такие как Норильский никель, месторождения углеводородов, крупные населенные пункты, подразделения Минобороны, гидрометеорологические станции.
Твердые отходы, такие как емкости из-под ГСМ, локализуются на небольших площадях, жидкие отходы могут водотоками распространяться на достаточно большие расстояния, но концентрации их относительно быстро, вследствие разбавления, достигают уровней ПДК.
Иная ситуация имеет место с загрязнением атмосферы. Поллютанты, попадая в воздух, ветром разносятся на большие расстояния.
Как показал случай, произошедший в марте 2008 г, пыль и аэрозоли могут переноситься в Арктику от источников, удаленных на тысячи километров.
При этом осаждаются они на всей территории и акватории АЗРФ, накапливаясь в верхних слоях литосферы.
Поэтому многие исследователи, и авторы в их числе, склоняются к мнению, что загрязнение атмосферы является приоритетным среди всех геосфер особенно для мало освоенных регионов.
Для оценки загрязненности атмосферы обычно используется ИЗА - индекс загрязнения атмосферы.
Но для Арктики его, за исключением крупных промышленных узлов и населенных пунктов, вряд ли есть смысл рассчитывать, поскольку он везде будет одинаково низким.
Поэтому есть смысл принять другой показатель - потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА), который рассчитывается по сочетанию метеорологических факторов, обуславливающих уровень возможного загрязнения воздуха.
Он рассчитан для всей территории страны и выражается в баллах.
Очаговые источники загрязнения могут учитываться дополнительно. Для них может быть построена ранговая шкала по степени опасности для окружающей среды.
Природные факторы могут быть разбиты на климатические, гидрологические, физико-географические и геологические.
Климатические факторы
Ветровой режим.
От перемещения воздушных масс в приземном слое напрямую зависит степень нагрузок на сооружения и условия работы транспортных средств, а также характер распространения попавших в воздух загрязняющих веществ.
Фактор следует оценивать по средним значениям скорости ветра или же по скорости ветра определенной обеспеченности.
Температурный режим
Низкие температуры воздуха отрицательно влияют на прочность конструкций и требуют применения специальных морозостойких строительных материалов.
Экстремально высокие температуры также не являются благом, особенно если они часто чередуются с отрицательными температурами, поскольку это приводит к резким изменениям коэффициентов термического расширения материалов и тем самым негативным образом влияет на прочность сооружений.
Экстремальные температуры, как положительные, так и отрицательные, негативным образом влияют на работу персонала.
Как и ветровой режим, данный фактор может быть оценен средней температурой либо значением температуры некоторой процентной обеспеченности.
Режим осадков
Чем больше осадков выпадает в зоне потенциального воздействия, тем опасней их воздействие на транспортную систему. Большое количество осадков может размыть дороги, интенсивные осадки затрудняют передвижение всех видов транспорта. В качестве показателя этого фактора может быть принято среднее количество осадков за год.
Опасные гидрометеорологические явления (ОГЯ).
К опасным относятся явления, которые по своей интенсивности, району распространения и продолжительности наносят ущерб производственной деятельности и населению, вызывают стихийные бедствия и экологические катастрофы.
К ОГЯ относятся туманы, грозы, град, метели.
Показателем этого фактора может быть принято среднее число дней ОГЯ в году.
Гидрологические факторы
Заболоченность территории.
Заболоченные участки требуют повышенных затрат на их преодоление. Работы по ликвидации последствий аварийных разливов на заболоченных участках даже при наличии специальной техники более трудоемки и длительны из-за трудностей с доставкой уборочных машин и высокой абсорбирующей способности болотных почв.
В качестве показателя этого фактора может быть принят процент заболоченности территории.
Переходы через водотоки и водоемы
Места переходов через водотоки представляют собой зоны повышенного экологического и техногенного риска.
Аварии на мостах и особенно на переходах трубопроводов и прилегающих к ним территориях, когда нефть и нефтепродукты под действием гравитационных сил и смыва атмосферными осадками попадают в воду, более опасны для экосистем, чем сухопутные разливы.
Перенос нефти водотоками увеличивает площадь загрязнения.
Следовательно, чем больше количество мостов и переходов трубопроводов на трассе, тем выше риск нанесения ущерба окружающей среде.
К тому же каждый мост и переход влечет за собой удорожание строительства и увеличение эксплуатационных расходов.
Территория АЗРФ изобилует озерами. Однако большинство озер имеют площадь зеркала 0,05 - 0,5 км2 и максимальную глубину 0,5 -5,0 м. За редким исключением их легко обходить при строительстве дорог и трубопроводов, а в некоторых случаях можно просто засыпать. Поэтому озера можно не рассматривать в качестве ограничивающего показателя.
В качестве показателя этого фактора можно принять количество рек вдоль планируемой трассы с учетом их ранга, поскольку ширина реки влияет на стоимость работ по их преодолению и величину загрязнения природной среды в случае аварий.
Уровневый режим
Колебания уровенной поверхности морей и рек оказывают влияние на судоходство, особенно в прибрежной зоне.
На некоторых акваториях арктических морей колебания уровня настолько значительны, что могут обнажаться участки дна на несколько километров от берега.
На реках в период паводка уровень может подниматься на несколько метров, в то время как во время летней межени в засушливые годы возможны настолько низкие уровни, что затруднено, а то и совсем невозможно судоходство.
Данный фактор можно оценить показателем максимального колебания уровней на заданных участках акватории, который косвенным образом дает оценку безопасности судоходства и вероятности размыва гидротехнических и инженерных сооружений.
Ледовый режим
Ледяной покров морей, рек, озер и болот существенным образом ограничивает передвижение по ним, требуя ледокольной проводки, оказывает серьезные нагрузки на сооружения и проложенные по дну трубопроводы.
В качестве показателя можно использовать комбинированную величину, состоящую из произведения длительности ледового сезона на среднюю/максимальную толщину ледяного покрова акватории.
Физико-географические факторы
Рельеф
На территории АЗРФ встречаются все виды рельефа: от низменных равнин до высоких гор.
Все виды возвышенностей рельефа затрудняют прокладку дорог, трубопроводов и взлетно-посадочных полос.
Необходимость обхода препятствий, строительства туннелей и наклон местности ограничивает выбор альтернатив и удорожает строительство.
В качестве показателя этого фактора можно принять среднее значение перепада рельефа по всей длине трассы дороги и трубопровода.
Почвенные условия и грунты
Почвы и грунты играют важную роль при строительстве объектов транспортной инфраструктуры как ограничивающий фактор. Малая устойчивость почв и грунтов к внешнему воздействию в условиях Арктики приводит к их деградации и активизации экзогенных процессов.
В качестве показателя данного фактора можно принять состав четвертичных отложений и состояние почвенного покрова как процент содержания осадочных пород и процент заглеивания почв.
Геологические факторы
Ресурсный потенциал.
Этот фактор при рассмотрении поставленной задачи имеет немаловажное значение при рассмотрении и обосновании инвестиционных проектов, требующих развития или модернизации транспортной инфраструктуры.
Следствием криогенных процессов является деформация фундаментов сооружений и свайных оснований.
Трещины в фундаментах и емкостях приводят к выходу из строя дорог, аэродромов, причалов, постоянным утечкам нефти и нефтепродуктов и загрязнению почв, грунтов и подземных вод.
Разрушение и просадка свай, на которых строят нефтепроводы, приводят к разрыву труб и разливам нефти.
Показателем оценки влияния данного фактора может являться тип ММП, а для линейных объектов - средний тип ММП.
Тип ММП может быть выражен как ранг состояния верхнего слоя литосферы.
Экзогенные процессы
Почвы в зонах Арктики и северной тайги характеризуются большой рыхлостью, быстрой размокаемостью и большой величиной объемной усадки при высыхании.
По этим причинам они в сильной степени подвержены экзогенным процессам.
Выветривание, водная эрозия, образование карста за короткий срок коренным образом способны изменить ландшафты, вывести из оборота земли сельскохозяйственного назначения и, самое главное, создать предпосылки для аварий на трубопроводах.
В АЗРФ из современных экзогенных процессов наиболее развиты следующие криогенные процессы: сезонное и многолетнее пучение, термокарст, термоэрозия, криогенное растрескивание, вымораживание каменного материала, солифлюкция, наледеобразование.
Также развиты процессы, связанные с деятельностью поверхностных вод.
Зоны, в которых проявляются экзогенные процессы, представляют собой повышенную опасность для всех типов сооружений. В тех случаях, когда этого избежать не удается, что имеет место при строительстве линейных объектов, число пересечения таких зон должно сводится к минимуму.
В качестве показателя экзогенных процессов может быть принято их количество вдоль трасс дорог и трубопроводов.
Сейсмичность
Существует высокая зависимость между разрывами трубопроводов и аномальными проявлениями геодинамических процессов.
Протяженные трассы нефтепроводов, нефтехранилища, морские терминальные сооружения, построенные на очень слабых в инженерно-геологическом отношении грунтах, представляют собой объекты повышенной сейсмической опасности.
В этих условиях даже слабые толчки могут привести к нежелательным последствиям, в соответствии с которым территория АЗРФ и прилегающая морская акватория делится на различные районы по степени проявления сейсмических процессов.
Сейсмическая активность региона оценивается согласно сейсмическому районированию [ОСР-2012] в качестве показателя данного фактора принимается балльная шкала интенсивности землетрясений.
Таким образом, при создании транспортной инфраструктуры АЗРФ необходимо учитывать, как минимум, 17 экологических и природных факторов.
Такой порядок факторов, как показывает практика, вполне достаточен для решения подобных задач.
Литература
- Губайдуллин М.Г., Калашников А.В., Макарский Н.А. Оценка и прогнозирование состояния геологической среды при освоении севера Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2008. - 270 с.
- Губайдуллин М.Г., Коробов В.Б. Экспертная интегральная оценка экологического состояния геологической среды. - Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология, 2005, № 3, с. 244-252.
- Губайдуллин М.Г., Коробов В.Б. Экологический мониторинг нефтегазодобывающих объектов Европейского Севера России: учебное пособие. - Архангельск, ИПЦ Северного (Арктического) федерального университета, 2012, 236 с.
- Исаченко А.Г., Шляпников А.А. Ландшафты. - М.: «Мысль», 1989, 504 с.
- Коробов В.Б. Ограничения при добыче и транспортировке нефти с северной части Тимано-Печорской провинции. - Нефтепромысловое дело, 2001, № 4, с.64-67.
- Коробов В.Б. Экспертные методы в географии и геоэкологии. - Архангельск, 2008, Издательство Поморского государственного университета, 244 с.
- Коробов В.Б., Тутыгин А.Г., Долгощелова М.И. Характер воздействия транспортного комплекса на окружающую среду Архангельской области. - Вестник Поморского университета. Серия «Естественные науки», 2011, № 4, с. 19-26.
- Об особо охраняемых природных территориях. - Федеральный закон от 14.03.1995 № 33-ФЗ.
- О территориях традиционного природопользования коренных малочисленных народов Севера, Сибири и Дальнего Востока Российской Федерации. - Федеральный закон от 07.05.2001 № 49-ФЗ.
- Уломов В.И., Богданов М.И. Новый комплект карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации (ОСР-2012) /Инженерные изыскания, 2013, № 8, с. 30-39.
- Шевченко В.П., Коробов В.Б., Лисицын А.П., Алешинская А.С., Богданова О.Ю., Горюнова Н.В., Грищенко И.В., Дара О.М., Завернина Н.Н., Куртеева Е.И., Новичкова Е.А., Покровский О.С., Сапожников Ф.В. Первые данные о составе пыли, окрасившей снег на Европейском Севере России в желтый цвет (март 2008 г.). - Доклады Академии Наук, 2010, том 431, № 5, с. 675-679.
- Юдахин Ф.Н., Губайдуллин М.Г., Коробов В.Б. Экологические проблемы освоения нефтяных месторождений севера Тимано-Печорской провинции. - Екатеринбург, Издательство УрО РАН, 2002, 315 с.
Автор: М. Губайдуллин, В. Коробов, В. Сарычев
