Ежегодное повышение потребности в транспортировке нефтепродуктов дикту-ет необходимость строительства магистрального нефтетрубопровода Россия-Китай. Строительство трубопровода влечет за собой воздействие на состояние окружаю-щей среды, флоры и фауны, но при грамотном и рациональном подходе к трассиро-ванию и непосредственно строительству изменение экосистемы может быть сведено к минимуму.
Основополагающий аспект экологически грамотного проектирования нефтепровода заключается в смягчении воздействия на баланс геосистем, а при неизбежности, в использовании специальных технических приемов для стабилизации их состояния на некотором приемлемом уровне. При правильно выполненных изысканиях, достаточной базе пространственных данных, грамотном инженерно-геологическом прогнозе, а также при хорошей организации и выполнении работ с использованием технологий ГИС, негативные явления могут быть сведены к минимуму, поэтому важно выполнять все этапы экологических изысканий, прогноза и мониторинга.
Геоинформационные системы успешно решают задачи в области исследования, охраны и управления природопользованием, включая подсистемы сбора, обработки, хранения и анализа информационных ресурсов. ГИС-технологии решают задачи построения наиболее эффективных многоуровневых информационных баз пространственных данных, обеспечивающих доступ ко всему комплексу ресурсов эффективным и наглядным способом, генерализуя информацию для успешного решения задач управления нефтепроводом, его инвентаризации и отслеживания состояния и ресурса. Кроме того, ГИС доказали свою высокую эффективность при решении различных оперативных задач в процессе эксплуатации нефтепровода, в том числе в условиях чрезвычайных ситуаций.
Исходя из этого, уже на первых стадиях проектирования нефтепровода Россия - Китай был произведен ГИС–анализ, позволяющий понять закономерности и взаимные отношения географических данных и объектов. Результаты анализа позволяют проникнуть в суть происходящего в данном месте, координировать действия и выбрать лучший вариант решения. Совместное применение ГИС и данных дистанционного зондирования резко повышают оперативность и качество решений, направленных на ликвидацию аварий и минимизацию их последствий. Исследования по оценке воздействия на окружающую среду проектируемого нефтепровода включали следующие этапы:
– анализ состояния территории, на которую может оказать влияние намечаемая деятельность;
– выявление возможных воздействий на окружающую среду;
– оценка воздействий на окружающую среду;
– определение мероприятий, уменьшающих, смягчающих или предотвращающих негативные воздействия;
– оценка значимости остаточных воздействий на окружающую среду и их последствий;
– разработка программы экологического мониторинга и контроля на всех этапах реализации намечаемой деятельности.
Для выполнения работ по оценке экологической ситуации нефтепровода Россия - Китай проведен многосторонний анализ информации. Разработана система экологического мониторинга для успешного проведения больших объемов комплексных строительных работ в условиях разнообразных законодательных ограничений, установленных в отношении природной среды.
Система природного мониторинга содержит информацию о текущем состоянии экосистемы и взаимодействует с системой прогнозного моделирования для оценки разных сценариев строительства нефтепровода с целью достижения наиболее экономичного решения с учетом экологического критерия.
Основой для работы региональной ГИС экологической направленности является цифровая модель рельефа (ЦМР). В решении задачи использовались наборы пространственно распределенных данных. Построение ЦМР проводилось с учетом основных географических закономерностей, именно поэтому при создании ЦМР, кроме характеристик горизонталей и точечных отметок высот, учитывались также реки, мелкие озера, батиметрия крупных озер, отметки урезов воды и др. Работа с применением ГИС по анализу реальных и гипотетических ситуаций, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации нефтепровода, были проведены с использованием встроенных функций ArcView Spatial Analyst, 3D Analyst. Была решена задача определения направлений водотоков, выполнен расчет протяженности и площади, объема разлива нефти в случае аварии. Рассчитанные поверхности водосборов и направления водотоков позволили откорректировать трассу нефтепровода и избежать наиболее уязвимые участки.
Математическая модель местности (МММ) строилась на основе цифровой модели рельефа высокого разрешения (40 м) и тематических слоев. Результатом работы явилась МММ, позволяющая в автоматизированном режиме выделять водосборные бассейны для каждой точки поверхности, рассчитывать зоны затопления (загрязнения в случае разлива нефти), дальность распространения загрязнения с учетом почвенного покрова, растительности, гранулометрического состава грунтов, и метеорологических условий (tо воздуха и грунта), наличие осадков в момент ЧС, величину снежного покрова и т.д. Все расчеты выполнялись в соответствии с научно обоснованными методиками, сохраняя в тоже время возможность их корректировки. Вышеупомянутый подход к решению задачи трассировки позволяет минимизировать риски и значительно уменьшить масштабы негативных последствий возможных техногенных катастроф в данном районе. Учитывая высокую сейсмичность региона, такой подход является практически единственно возможным.
На этом этапе наиболее эффективным становится обьединение средств ГИС и ERDAS Imagine в единую платформу, что обеспечивает корректный подход к экологической ситуации в регионе и проблеме экономического природопользования.
В процессе природоохранного проектирования важную роль играет фактор сохранности поверхностных почвенно-растительных покровов. Планирование и экологическая оценка работ рассматриваются как главные инструменты, гарантирующие соблюдение природоохранных требований. Объединение данных наблюдений за природной средой и результатов прогнозирования с помощью численной модели ее изменений при конкретном плане работ служит ключевым фактором в принятии решений. Эти задачи успешно решаются средствами програмного обеспечения ERDAS Imagine. Поэтому с использованием эталонов дешифрирования построены тематические карты грунтов и растительности, на основе которых определяются санирующие свойства ландшафтов, выявляющие возможности преобразования, поглощения или нейтрализации загрязнителей. Сопоставляя данные направлений водотоков, полученных по ЦМР, с тематической картой растительности и грунтов, проведено районирование трассы и выделены наиболее экологически уязвимые участки нефтепровода. Анализ полученных результатов позволил в качестве меры, предотвращающей возможные негативные воздействия, спроектировать местоположение «ловушек» разливов нефти на случай возможных ЧС.
Для корректировки построенной математической модели местности широко использовались данные дистанционного зондирования (ДДЗ). В качестве исходной информации были взяты снимки, сделанные LANDSAT-7, МК-4 высокого разрешения, а также данные полевых геодезических изысканий. Обработка ДДЗ велась с использованием модуля ORTHOBASE ERDAS Imagine 8.4 для ортофототрансформации и геометрической коррекции полученных снимков. Данные многозональной космической съемки были использованы для уточнения инфраструктуры, состояния ландшафтных карт и карт растительности, и уточнения изменений речной сети, обновления местоположения и границ населенных пунктов. В соответствии с полученной информацией, результирующая математическая модель корректировалась и уточнялась с большой степенью достоверности. Таким образом, был проведен пространственный анализ.
Для выявления естественных и техногенных изменений качественного состава воды использовались результаты химического анализа за несколько лет. Используя гиперспектральные снимки и результаты химического анализа воды и грунтов, созданы эталоны дешифрирования. В дальнейшем использование полученных эталонов дает возможность объективной оценки изменений качественного состава и выявления естественных и возможных техногенных изменений состава воды и грунтов.
Оптимальное размещение строительных площадок и дорог проводилось с использованием космических снимков. На снимках отчетливо видны места прошедших лесных пожаров, вырубок леса, области молодых посадок деревьев. Использование этой информации позволило максимально уменьшить нанесение ущерба лесному покрову и ареалам животных и ценных растений при проведении строительных работ, так как гибель растительности таежной системы приводит к опустыниванию и полному исчезновению животного мира.
Дальнейшее развитие и усовершенствование общего информационного поля данных вызывает необходимость использования многопользовательского, разноуровневого, удаленного доступа к базе геоданных. Для управления базой геоданных, располагаемой в распределенной СУБД, обеспечения многим пользователям возможности одновременно вносить изменения и просматривать объекты базы геоданных и открытого доступа к данным посредством локальных, региональных сетей и Интернета, хранения очень больших объемов как векторной, так и растровой информации, взаимного использования данных ГИС- и САПР-приложений, необходимо использование функций Arc SDE.
Таким образом, по результатам ГИС-анализа построена математическая модель местности, по которой спланированы основные мероприятия по предотвращению экологического риска и теперь вместо того, чтобы просто собирать данные, мы можем действовать незамедлительно, что дает возможность принять оперативные меры без приостановки работ. Корректность и взаимоувязанность слоев, общегеографических и тематических данных, позволяет провести комплексную оценку воздействия на окружающую среду, оценить ущерб, прогнозировать последствия возможных чрезвычайных и аварийных ситуаций, осуществлять экологический мониторинг. Важной гарантией, исключающей возникновение ошибок в будущем, является соблюдение экологических законов и принципов в области экономического природопользования. Комплекс выполненных работ, как составляющая часть планово-перспективной экономической оценки, позволяет провести расчет эколого-экономических показателей затрат и выгод эксплуатации без заметного нарушения существующего экологического равновесия.
