Оценка экологической нагрузки на атмосферу при ликвидации заторов на реках

Таким образом, в результате исследования, проведенного с помощью использования космических снимков и геоинформационного картографирования, на всей территории о. Ольхон выявлены многочисленные изменения растительного покрова или так называемые антропогенные модификации природных ландшафтов. Говорить о трансформации ландшафтов пока преждевременно, необходимы дальнейшие, более глубокие исследования других компонентов

ландшафтов, связанные как с камеральной автоматизированной обработкой космических снимков, так и с полевыми наблюдениями.

Исследование выполнено при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение 14.B37.21.1150 «Исследование ре-креационно-туристического потенциала особо охраняемых природных территорий Байкальского региона на основе космических технологий».

Статья поступила 13.12.2013 г.

Библиографический список

1. Административно-хозяйственная карта Черемховского района Иркутской области. Масштаб 1:100000 / под ред. Л.А. Пластинина. Иркутск: НУПКЦ «Сибэкокарта», 2007.

2. Бузмаков С.А. Методы геоэкологических исследований нефтепромысловой трансформации наземных экосистем // Географический вестник. 2005. № 1-2. С. 138-148.

3. Возможности и пути определения геологической информативности космических изображений / Д.М. Трофимов, Я.Г. Кац, А.Г. Рябухин, И.И. Сонин // Использование информации, получаемой из космоса, для решения геологических задач. М.: Изд-во МГУ, 1976. С. 77-90.

4. Голубев Г.Н. Современные ландшафты мира: учебник. М.: ГЕОС, 1999. 338 с.

5. Дешифрирование многозональных космических снимков. Методика и результаты: альбом. М.-Берлин: Наука, Akademie-Verlag Berlin, 1982. 85 с.

6. Исаченко А.Г. Хозяйственное освоение территории России и антропогенная трансформация ландшафтов // Известия Русского географического общества. 1998. Т. 130. Вып.

6. С. 10-21.

7. Картографирование по космическим снимкам и охрана окружающей среды / Е.А. Востокова, Л.А. Шевченко, В.А. Сущеня [и др.]. М.: Недра, 1982. 251 с.

8. Куракова Л.И. Антропогенные ландшафты. М.: Изд-во МГУ, 1976. 216 с.

9. Лабутина И.А. Дешифрирование аэрокосмических снимков: учеб. Пособие для студентов вузов. М.: Аспект Пресс, 2004. 192 с.

10. Ландшафтно-экологическое картографирование на основе материалов дистанционного зондирования Земли из космоса / Т.В. Кейко, Т.И. Коновалова // Солнечно-земная физика. 2004. Вып. 5. С. 48-50.

11. Ландшафты Московской области и их современное состояние: монография / Г.Н. Анненская, В.К. Жучкова [и др.]; под ред. И.И. Мамай. Смоленск: Изд-во Смоленского гума-нит. Уни-та, 1997. 296 с.

12. Никитина (Шевчук) Ю.Г. Использование космических снимков в изучении антропогенных трансформаций ландшафтов особо охраняемых природных территорий Прибайкалья // Проблемы устойчивого развития региона: мат-лы VII школы-семинара молодых ученых России. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2013. С. 137-140.

13. Никитина (Шевчук) Ю.Г. К проблеме антропогенной трансформации ландшафтов // Проблемы освоения минеральной базы Восточной Сибири: сб. науч. Тр. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2013. Вып. 13. С. 22-26.

14. Олзоев Б.Н. Технологические основы создания электронных рекреационно-туристких карт (на примере национального парка «Тункинский» // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2013. Т. 82, № 11. С. 105-110.

15. Применение космоснимков при ландшафтном картографировании Кураминского хребта и прилегающих равнин / А. Абдулкасимов, Р. Абдуназаров, К.С. Ярашев // Молодой ученый. 2012. № 3. С. 131-132.

16. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск: Наука, 1978. 320 с.

17. Электронная «Ландшафтно-экологическая карта Республики Бурятия. Масштаб 1:1000000 / под ред. Л.А. Пластинина, А.Р. Батуева, Н.В. Котельниковой. Иркутск: НУПКЦ «Сибэкокарта», 2010.

18. Электронная «Природохозяйственная карта Тункинского района (Республика Бурятия)» / под ред. Л.А. Пластинина, Н.В. Котельниковой. Иркутск: НУПКЦ «Сибэкокарта», 2005.

УДК 504.4

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ НА АТМОСФЕРУ ПРИ ЛИКВИДАЦИИ ЗАТОРОВ НА РЕКАХ

© С.С. Тимофеева1, О.В. Морозова2

Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Приведены результаты оценки экологической нагрузки на атмосферу при выполнении предупредительных мероприятий ликвидации ледовых заторов на территории Катанского и Киренского районов Иркутской области. Проанализированы расходы взрывчатых веществ на данной территории. Установлено образование зон локального загрязнения атмосферы при взрывах и рекомендовано применять другие технологии борьбы с заторами, в частности обоснована целесообразность применения распиловки с внесением в распилы рассола из местного месторождения.

Ил. 6. Табл. 1. Библиогр. 5 назв.

Ключевые слова: ледовые заторы; технологии ликвидации; взрывы; экологическая нагрузка на атмосферу.

1Тимофеева Светлана Семеновна, зав. кафедрой промэкологии и безопасности жизнедеятельности, тел.: (3952) 405106. Timofeeva Svetlana, Head of the Department of Industrial Ecology and Life Safety, tel.: (3952) 405106.

2Морозова Ольга Викторовна, аспирант, тел.: (3952) 954115, e-mail: movirk@mail.ru Morozova Olga, Postgraduate, tel.: 954115, e-mail: movirk@mail.ru

ASSESSMENT OF ATMOSPHERIC ENVIRONMENTAL LOAD UNDER RIVER CLOGGING CONTROL S.S. Timofeeva, O.V. Morozova

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

The article introduces the results of estimating the atmospheric environmental load when taking ice clogging control measures in the Irkutsk region in Katansky and Kirensky districts. The consumption of explosives in the area is analyzed. It is indicated that explosions cause the formation of zones of local air pollution. Therefore, it is recommended to apply other technologies to control cloggings, in particular the authors prove the feasibility of using sawing with the introduction of brine from the local deposit in the saw cuts. 5 figures. 1 table. 5 sources.

Key words: ice clogging; clogging control technologies; explosions; atmospheric environmental load.

Одной из особенностей вскрытия рек, текущих в направлении с юга на север, является возникновение наводнений, обусловленных образованием в руслах крупных рек ледяных заторов в период вскрытия рек и весеннего ледохода. Это обусловлено тем, что полые воды от таяния снега в южных широтах приходят в нижнее течение ранее, чем атмосферное тепло разрушит ледовый покров в этих местах. Особенно благоприятными условиями возникновения заторных явлений и соответственно наводнений являются участки рек, где наблюдаются резкие повороты и сужения, изменяется скоростной режим и создаются условия для накопления поступающих сверху льдин, их обломков и шуги, которые, накапливаясь, закупоривают вышележащее сечение реки и вызывают выход реки на пойму - заторные наводнения.

На территории Иркутской области в течение исторически достоверного периода наблюдения за природными явлениями имела место проблема заторооб-разования на реках Илга, Лена, Верхняя и Нижняя Тунгуски и других. Наиболее часто заторы приводят к наводнениям.

Весеннее половодье - это ежегодный подъем уровня воды в реках, вызываемый таянием снега. Высокие уровни воды характерны для рек Лена, Киренга, Нижняя Тунгуска, Бирюса, Ия, притоков Витима - Чуя, Мамакан. При этом подтоплению подвергается около 90 населенных пунктов, в том числе города Киренск, Усть-Кут, Тулун, населенные пункты Качуг, Подволо-шино, Преображенка, Шиткино и др. Формирование высокого уровня половодья происходит при одновременном снеготаянии на больших площадях. Усиливающими факторами являются: резкое повышение температуры воздуха, выпадение обильных осадков, заторы. Паводковые явления на территории Иркутской области наблюдаются ежегодно. Негативные последствия весеннего половодья и их масштаб зависят от складывающейся метеорологической обстановки в период вскрытия большинства рек области. Как правило, им подвержены территории 8 районов области: Тайшетского (реки Бирюса, Туманшет), Жигаловского (реки Лена, Тутура, Илга), Качугского (реки Лена, Бирюлька), Казачинско-Ленского (р. Киренга), Усть-Кутского (р. Лена), Киренского (р. Лена), Катанского (реки Нижняя Тунгуска, Непа), Чунского (р. Чуна) [1, 2].

Так, например, в зимний период 2011 года максимальная толщина льда на реках области в паводко-

опасных районах составляла 50-84 см. Снегозапасы в бассейнах рек составляли 70-90% от нормы. Павод-коопасный период характеризовался практически одновременным таянием снежного покрова и ослаблением ледовых полей на реках всей территории области. На проведение противопаводковых мероприятий в 2011 году из областного бюджета было выделено 11 млн 949 тыс. рублей.

Образовавшийся затор на р. Лена привел к подтоплению населенного пункта Петропавловское Ки-ренского района. Кроме этого, возникновение затора в районе села Петропавловское привело к нарушению электроснабжения деревни Орлово (снесено 67 опор линий электропередач). В результате образования заторов льда на реках Нижняя Тунгуска и Непа был подтоплен населенный пункт Подволошино и возникла угроза подтопления населенных пунктов Ика и Токма. Данная ситуация была обусловлена крайне низкими уровнями воды на реках в период образования ледового покрова, что способствовало оседанию льда и формированию условий для образования заторов. К ним можно отнести возникновение заторов в районе н.п. Визирный Киренского района (р. Лена), н.п. Большой Патом Бодайбинского района (р. Б. Патом) и н.п. Чуя Мамско-Чуйского района, где по многолетним данным Иркутского УГМС опасные гидрологические явления ранее не наблюдались.

В перечень объектов, подвергшихся разрушению в период паводка 2011 года на областных автомобильных дорогах, включены 22 объекта, требующие выполнения ремонтных работ, из них: 3 моста (Кирен-ский, Тайшетский, Эхирит-Булагатский районы), 3 водопропускных сооружения (Усть-Кутский, Куйтунский, Балаганский районы), а также 16 участков областных автомобильных дорог общего пользования. Кроме этого, в результате паводка в муниципальных образованиях области было подтоплено 8 жилых домов, в которых проживало 23 человека.

Силами МЧС региона ежегодно проводятся мероприятия по предупреждению наводнений и разрушению ледовых заторов. Перечень и объемы таких мероприятий приведены на рис. 1, где в первом пункте указано общее количество спланированных участков взрывных работ на предстоящий период, а в пунктах со второго по шестой проводимые мероприятия измеряются километрами.

Рис. 1. Количество ежегодных профилактических мероприятий на территориях РФ, СФО и Иркутской области

В Иркутской области, как следует из рис.1, проведение взрывных работ предупредительного характера и для непосредственной ликвидации заторов на реках является доминирующим. Количество взрывчатых веществ, использованных для предупредительных мер в регионе, колеблется в широком диапазоне - от 3 до 20 т (рис. 2).

Для разрушения льда на площади можно использовать как наружные, так и подводные взрывы, при этом более эффективен подводный взрыв. В этом случае от образующейся в месте взрыва газовой сферы расходится со сверхзвуковой скоростью ударная волна. Ближе к поверхности, где гидростатическое давление мало, в зоне разряжения возникает кавитация. Сама же волна частично переходит в ударную волну в воздухе, а частично отражается от свободной поверхности. Все это происходит в течение сотых долей секунды. Воздействие газовой сферы и разрушает ледяной покров. Она не только взламывает лед, но и выбрасывает его из получаемой майны. У различных взрывчатых веществ (ВВ) распределение общей энергии между газовой сферой и ударной волной различны. У бризантных ВВ относительно большая энергия уходит с ударной волной, которая вызывает дроб-

ление твердых тел. Фугасные заряды создают меньшую ударную волну и имеют большую энергию сжатых газов во взрывной сфере. Бризантные или фугасные свойства определяются, главным образом, скоростью детонации, которая, в свою очередь, связана с площадью закладки взрывчатых веществ.

Применение взрывного разрушения льда сопряжено с высоким риском. 5 мая 2013 года разбился вертолет МИ-8 , который обеспечивал проведение подрывных работ для ликвидации ледового затора на реке Нижняя Тунгуска. Он перевозил 1920 кг взрывчатых веществ. На борту вертолета находились шесть представителей оперативной группы, среди них временно исполняющий обязанности начальника ГУ МЧС России по Иркутской области полковник внутренней службы Станислав Омельянчик, заместитель руководителя Байкальского поисково-спасательного отряда Александр Степанов, специалисты Центра по делам гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям Иркутской области, а также три члена экипажа. Поэтому ведутся постоянные исследования по разработке и совершенствованию технологии разрушения ледовых заторов. Обзор таких технологий рассмотрен нами в [3].

19800

2007г. 2008г. 2009г. 2010г. 2011г. 2012г.

Рис. 2. Количество примененных взрывчатых веществ по годам

В настоящей работе нами выполнена оценка экологической нагрузки при ведении взрывных работ по ликвидации заторов в Киренском и Катангском районах Иркутской области. В 2010 году для проведения взрывных работ предупредительного характера и ликвидации возникающих заторов льда было израсходовано в этих районах 10,18 т взрывчатых веществ, проведен 71 подрыв.

Территория районов располагается в пределах Средне-Сибирского плоскогорья и простирается с севера на юг от 58 до 64 с.ш., с запада на восток - от 104 до 110° в.д. Климат резко-континентальный, с длинной морозной зимой (с ноября по апрель) и коротким жарким летом (июнь, июль). В декабре температура достигает -57-59, в иные годы - -60 [4, 5]. Усугубляющим фактором прохождения ледохода является и сложная конфигурация русел рек Нижняя Тунгуска и Лена в северных районах области. Наибольшую

вероятность образования заторов льда обуславливает завышенная кривизна русла, в нескольких местах существуют повороты почти на 90°, наличие препятствий движению воды (острова, опоры мостов и пр.), впадение малых рек, промерзающих до дна, и всевозможные донные изменения (перекаты, отмели).

Оценка техногенного воздействия на воздушный бассейн в зоне применения взрывчатых веществ в Катангском и Киренском районах проводилась с использованием программных продуктов серии «Эколог» («Горные работы», АТП, УПРЗА «Эколог»). Модель позволяет рассчитать поле разовых максимальных концентраций выбросов на уровне земли при выбросе из одиночного источника.

Исходя из характеристики источников загрязнения приземной атмосферы и в зависимости от высоты (Н) источника выброса вредных веществ над уровнем

земной поверхности исследуемые источники относятся к классу наземных источников с Н < 2 м. Для всех классов источников в расчетных формулах длина (высота) выражена в метрах, время - в секундах, масса вредных веществ - в граммах, концентрация в атмосферном воздухе - в миллиграммах на кубический метр. Взрывы льда, производимые для предупреждения и ликвидации заторов на реках области и являющиеся источниками загрязнения атмосферы, можно характеризовать по типам как неорганизованные и подвижные. Для расчета величин приземных концентраций взяты исходные данные по количеству произведенных взрывов в определенных точках территории области и их массе. В расчетах учитывались физико-географические условия местности и климатические условия мая месяца (времени прохождения ледохода и применения взрывчатых веществ на данной территории), которые отражены в таблице.

В результате расчетов получены значения приземных загрязняющих веществ в расчетных точках в долях ПДК. Значения рассчитаны отдельно для каждого вещества и для группы веществ. Расчеты выполнены с использованием программного комплекса «Атмосфера». С помощью программы «Экограф» произведена визуализация пространственно-ориентированных взрывов. Расчетная площадка 25х30 км (в метрах) с шагом расчетной сетки через 1000 м (рис. 3).

Анализ полученных результатов на основе оценки техногенного воздействия на воздушный бассейн в зоне применения взрывчатых веществ в Катангском и Киренском районах (рис. 3, 4) показал, что на значительной территории наблюдается загрязнение диоксидом азота до 10 и более ПДК взвешенными веществами и группой веществ.

Природно-климатические предпосылки, определяющие рассеивание выбросов _при взрывах в атмосфере_

№ Природные условия Степень взаимодействия

1 Орографические условия местности Ландшафт плоской возвышенности, слабоволнистое плато. Район Н.Тунгуски с сибирскими траппами вулканического происхождения в форме каменных сопок, скал, гряд, хребтов Рельеф характеризуется грядовым типом, относительные высоты от 400 до 1400 м над уровнем моря

2 Климатический пояс Резко континентальный Резко континентальный

3 Повторяемость направлений ветров в год С-14,СВ-8,В-9,ЮВ-6,Ю-15,ЮЗ-14, З-18,СЗ-16 С-12,СВ-8,В-6,ЮВ-7,Ю-18,ЮЗ-17,З-20,СЗ-12

4 Повторяемость штилей 16 16

5 Сила ветра 2,0 2,7

6 Температура наружного воздуха +5+7 +7+8

7 Количество осадков 25мм 32мм

8 Влажность воздуха 57% 59%

9 Количество солнечных дней 1 0

10 Туманы 0,2 3

Рис. 4. Диаграмма суммарного распределения группы веществ в долях ПДК для территории Киренского района вблизи населенных пунктов Подволошино, Золотое, Баншино

Рис. 5. Диаграмма суммарного распределения группы веществ в долях ПДК для территории Катангского района вблизи п. Макарово

Таким образом, установлено, что в процессе применения технологии ликвидации ледяных заторов образуются зоны локального загрязнения неорганизованными источниками выбросов, распространяющиеся непосредственно на территорию населенного пункта, а следовательно, возникают экологические риски для местного населения. Поэтому местной админи-

страции целесообразно задуматься о целесообразности замены взрывной технологии на более экологически безопасную технологию, а именно распиловку и внесение рассола Знаменского месторождения, расположенного в этом районе. Экологическая безопасность данной технологии нами доказана.

Библиографический список

Статья поступила 3.02.2013 г.

1. Тимофеева С.С., Морозова О.В. Ретроспективный анализ гидрологически опасных явлений на территории Иркутской области // Проблемы освоения минеральной базы Восточной Сибири. 2012. Вып.12. С.170-176.

2. Тимофеева С.С., Эглит В.С., Морозова О.В. Оценка экологических последствий мероприятий по ликвидации заторов и зажоров на реках Иркутской области // Вестник Иркутского государственного технического университета.

2012. №5 (64). С.61-70.

3. Тимофеева С.С., Морозова О.В. Риски чрезвычайных ситуаций, обусловленных заторами, и современные технологии их минимизации // Фундаментальные исследования.

2013. №1. С.428-432.

4. http://www.pribaikal.ru/567.html

5. http://sfo.spr.ru/pogoda/kirensk-i-kirenskiy-rayon/