ОСОБЕННОСТИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ В БАССЕЙНОВЫХ ПЛАНАХ ПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ И ЛИКВИДАЦИИ РАЗЛИВОВ НЕФТИ

педагогический журнал. 2006. № 2. С. 18-20.

[2] Клименко Е.С., Бородина Л.Н., Рыченкова А.Ю., Аминева Е.Х. Формирование профессиональных компетенций курсантов морских вузов в процессе решения профессионально-ориентированных задач /Вестник Майкопского государственного технологического универси-тета.2015. №3. С. 105-109.

[3] Штофф В.А. Роль модели в познании/ Л.: Наука, 1973. С. 128.

[4] Клименко Е.С., Бородина Л.Н., Рыченкова А.Ю. Модернизация содержания и дидактического обеспечения геометро-графической подготовки в морском вузе с позиций геометрического моделирования /Известия Южного федерального университета. 2017. №7. С. 91-98.

[5] Клименко Е.С., Бородина Л.Н., Рыченкова А.Ю. Системно-модульная технология организации обучения курсантов при изучении общетехнических дисциплин в морском вузе. / 13-ая региональная научно - техническая конференция «Проблемы эксплуатации водного транспорта и подготовка кадров на юге России» г. Новороссийск РИО ГМУ им. адм. Ф.Ф. Ушакова, 2016

APPLIED USING OF AUTOMATED DESIGN SYSTEMS FOR MODELIGN OF MECHANISMS AND MACHINES ON THE MARITIME TRANSPORT

E.S. Klimenko, L.N. Borodina, A. Y. Rychenkova

Key words: Mathematical and computer modeling, model, professionally-oriented tasks, design, computer technologies.

The article deals with the development of some applied modeling problems, as well as psychological and pedagogical problems that can be solved by modeling in the learning process, in particular, in the formation of concepts, interpretation of graphical models and solving educational design problems in designing the simplest elements of general-purpose machines and mechanisms on sea transport.

Статья поступила в редакцию 10.09.2018 г.

УДК 504.45.054: 665.6

В.С. Наумов, д.т.н., профессор ФГБОУВО «ВГУВТ» А.Е. Пластинин, д.т.н., доцент ФГБОУ ВО «ВГУВТ» Н.И. Волкова, аспирант ФГБОУ ВО «ВГУВТ»

Н.С. Отделкин, д.т.н., проф., Проректор по конвенционной подготовке ФГБОУ ВО «ВГУВТ»

603951, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5

ОСОБЕННОСТИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ В БАССЕЙНОВЫХ ПЛАНАХ ПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ И ЛИКВИДАЦИИ РАЗЛИВОВ НЕФТИ

Ключевые слова: разливы нефти, прогнозирование, бассейновые планы, предупреждение и ликвидация

В статье приведены результаты исследований по определению особенностей прогнозирования в составе бассейновых планов по предупреждению и ликвидации разливов нефти. Определены максимально возможные объемы разлива нефти и нефтепродуктов на реке Оке в границах Волжского и Московского бассейнов. Выполнен анализ характеристик транспортных судов, обеспечивающих грузоперевозки на реке Оке. Результаты

исследований применены при разработке двух планов по предупреждению и ликвидации

разливов нефти в Московском и Волжском бассейнах внутренних водных путей.

По заданию Администраций бассейнов внутренних водных путей Волжский государственный университет водного транспорта выполнил разработку проектов планов по предупреждению и ликвидации разливов нефтив Волжском, Московском, Амурском, Камском, Волго-Донском, Ленском и Байкало-Ангарском бассейнах.

Создание бассейновых планов осуществляется врамках Российской системы чрезвычайных ситуаций, в состав которой входит функциональная подсистема организации работ по предупреждению и ликвидации разливов нефти на внутренних водных путях (утв. приказом министерства транспорта Российской Федерации № 19 от 5 февраля 2016 года).

Разработка бассейновых планов требует выполнения значительных объемов прогнозирования разливов нефти с привлечением соответствующего научно- методического обеспечения в областисистем управления экологической безопасностью судоходства [1-3], нормативно-правового регулирования эксплуатационного и аварийного загрязнения окружающей среды [4-6], методологии прогнозирования и анализа экологических последствий разливов нефти [7-9], оценки риска [10-12], имитационного моделирования [13-15], средств ликвидации разливов нефти [16-18].

Прогнозирование в составе бассейновых планов включает определение мест дислокации потенциальных источников разлива нефти, оценку возможных объёмов разлива, анализ гидрологических и метеорологических условий, составление перечня сценариев и математическое моделирование распространения разливов нефти, анализ последствий пожаров и взрывов нефтепродуктов, оценку рисков и вреда для окружающей среды, населения и персонала.

Целью данной работы является определение особенностей прогнозирования разливов нефти при разработке бассейновых планов по предупреждению и ликвидации разливов нефти.

В результате выполненных исследований выявлены следующие особенности (рис. 1):

1) в отличие от объектовых, в бассейновых планах рассматриваются все виды ситуаций, приводящих к разливу нефти: грузовые, бункеровочные и балластные операции; транспортные происшествия (посадка на мель, столкновение, затопление) и т.д.;

2) разработка ситуационных моделей наиболее опасных чрезвычайных ситуаций, связанных с разливами нефти (ЧС(Н)) осуществляется в районе верхних границ крупных городов и особо охраняемых природных территорий;

3) прогнозирование проводится для нескольких видов нефтепродуктов (мазут, дизельное топливо, вакуумный газойль и т.д.);

4) за максимально возможный объем разлива нефти и нефтепродуктов принимают не одно, а несколько значений массы;

5) прогнозирование выполняется для всех водных объектов бассейна, включая малые реки, которые входят в перечень внутренних водных путей, но фактически не являются судоходными (например, реки Ветлуга и Сура в Волжском бассейне);

6) в бассейновом плане должны быть учтены источники ЧС(Н) из каждого субъекта Российской Федерации в границах администрации внутренних водных путей;

7) следует отметить, что прогнозирование в составе бассейновых планов требует разработки картографического описания значительного объема: длина созданной береговой черты в границах модельных областей для семи планов превысила 200 000 км.

На рис. 2 представлено картографическое описание ЧС(Н) на реке Волге в районе города Волгореченск (633-635 км,объем разлива 1500 т, дизельное топливо, межень, скорость течения 0,5 м/с, ветер западный 5 м/с).

В данной работе более подробно рассмотрена одна из основных особенностей прогнозирования - определение максимально возможного объема разлива нефти и

нефтепродуктовна примере реки Оки в границах Волжского и Московского бассейнов.

прогнозирование проводится для нескольких видов нефтепродуктов

Учет всех видов ситуаций, приводящих к разливу нефти

ч

за максимально возможный объем разлива принимают несколько значений

Учет источников ЧС(Н) из ж

каждого субъекта РФ

прогнозирование требует разработки ка ртогра фи ческого описания значительного объема

Особенности прогнозирования

/ I 4

прогнозирование выполняется для всех водных объектов бассейна, включая малые реки

наиболее опасные ЧС(Н) в районе верхних границ крупных городов и особо охраняемых природных территорий

Рис. 1. Особенности прогнозирования разливов нефти при разработке бассейновых планов по предупреждению и ликвидации разливов нефти

Chart 1 1:20000

Е0И

Рис. 2. Карта чрезвычайной ситуации на время ЧС(Н)+4часа

Для определения объемов разливов нефти и нефтепродуктов выполнен анализ транспортных судов и их характеристик, обеспечивающих грузоперевозки на рассматриваемых участках. Исходная информация по судам сгруппирована по видам флота, а в качестве анализируемых характеристик рассмотрены: грузоподъемность, виды перевозимых грузов, главные размерения, запас топлива и др.

Объемы загрязняющих веществ рассчитывались на основании действующих в Российской Федерации нормативно-правовых актов отдельно для условий паводка и межени, поскольку глубина судового хода является лимитирующим показателем для прохода судов с определенной осадкой, а, следовательно, и грузоподъемностью.

Перевозку грузов и пассажиров по реке Оке осуществляют суда следующих видов флота и классов Российского Речного Регистра (РРР):

1) сухогрузные самоходные суда классов «Р» и «О» РРР грузоподъемностью от 1000 до 5000 тонн (проекты №: 573, 776, 1565, 576, 559Б, Р97, Р86А, 81110);

2) нефтеналивные суда классов «Р», «О» и «М» РРР грузоподъемностью от 121,5 до 5000 тонн (проекты № 354К, 866, 866М, 795, Р16к, 558);

3) буксирные суда классов «Р» и «О» РРР (проекты №: Р 33, Р 33Б, 887, 877А, 908 Р162, 1741, 911, 911А, 911Б, 911Б (М), 911В, 911Л);

4) пассажирские суда классов «Л» и «Р» РРР (проекты №: 222, 792, Р83, 792А, 946а, 946);

5) несамоходные сухогрузные суда (баржи-площадки) класса «Р» РРР грузоподъемностью от 200 до 800 тонн (проекты №: 183БМ, 183Б, 562Д);

6) грузопассажирские суда класса «О» РРР (проекты №: 305, 603, 603А).

Данные предоставлены Окским линейным отделом Московского управления государственного речного надзора Федеральной службы по надзору в сфере транспорта и Муромским районом водных путей ФГБУ «Канал имени Москвы».

Основные технико-эксплуатационные характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1

Технико-эксплуатационные характеристики судов, проходящих по реке Оке

№ проекта Класс Регистра Длина, м Ширина, м Осадка, м Грузоподъемность, т Скорость, км/ч Общий запас судового топлива, т Вид груза Экипаж

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Сухогрузные самоходные

776 Р 145,64 15,03 1,71 1200 13 27,9/0,77 минерально-строительные материалы, уголь 12

559Б О 85,04 15,03 1,71 1200 16,6 27,9/0,77 уголь, руда, стройматериалы, металл, лес, грузы, не боящиеся под-мочки 12

573 О 80,35 11,55 2,25 1000 22 93/2,25 генеральные грузы, зерно 21

1565 О 138,3 16,7 3,53 5000 21,2 122/4 - 20

576 О 93,9 13,2 2,85 2000 20,6 102/6 насыпные, навалочные грузы,лес 28

Р97 О 93,30 15,30 2,25 1930 16,8 50/1,4 контейнеры, штучные, штучные, лесные и навалочные грузы 12

№ проекта Класс РегистРа Длина, м Ширина, м Осадка, м Грузоподъемность, т Скорость, км/ч Общий запас судового топлива, т Вид груза Экипаж

Р86А Р 80,8 15,25 1,4 1000 14 18,4/0,8 минерально-строительные грузы, массовые грузы 9

81110 Р 80,9 15,25 1,6 1200 14 25/0,45 минерально-строительные и навалочные грузы 9

Нефтеналивные суда

866 866М О 65,5 9,2 1,96/ 1,87 600 19,3 10,5/1 нефтепродукты 1-1У 10

Р-16к О 41,2 12,0 1,68 550 - - дизельное топливо

795 Р 50,1 8,84 0,92 150 15 6,4/0,4 - 7

354К Р 43 7,24 1,15 121,5 13,5 6,5/0,4 сточно-фекальные и подсланевые воды, загрязненные нефтепродуктами, сухие отбросы 4

558 М 132,6 16,9 3,52 5000 20,7 77/5 сырая нефть, нефтепродукты 4

Буксиры

Р 33 Р 33Б Р(лед) 600 э.л.с. 33,84 8 1,46 20,5 36/1,4 12

887 877А О 600 э.л.с. 24,4 8 2,15 18,8 13,8/0,66 10

908 Р 450 э.л.с. 28,97 7,9 1,16 20,4 17/0,8 11

Р162 Р 26,8 9,2 0,8 - 15 9,58/0,5 - 9

1741 Р 600 э.л.с. 33 8,3 1,3 19 25,2/1 11

911 911А 911Б 911Б (М) 911В 911Л Р 300 360 450 26,3/ 28,6 6,9 1,06/ 1,07 15,5/ 16,9 10,3/0,38 7

Пассажирские суда

222 Р 23,73 3,93 0,55 - 18,5 2,46/0,11 - 66

792 792А Р 54/60 э.л.с. 18,21/ 18,38 4,5/4,26 0,6 15 0,4/0,11 102

946а 946 Л 830 э.л.с. 22,14 3,93 0,49 1 45 3,4/0,13 - 86

№ проекта Класс Регистра Длина, м Ширина, м Осадка, м Грузо-подъем-ность, т Скорость, км/ч Общий запас судового топлива, т Вид груза Экипаж

Р83 Р 83 900 э.л.с. 23,9 3,93 0,55 1 43 2,5/0,12 92

Баржи-площадки

183Б М и 183Б Р 35,54 35,81 7,54 1,18 1,08 200 Минерально-строительные материалы, не боящиеся подмочки 2

183В М 183В Р 35,54 35,33 7,54 1,17 1,19 200 минерально-строительные материалы, не боящиеся подмочки 2

562Д Р 70,2 14,4 1,25 800 генеральные грузы, минерально-строительные материалы 3

Грузо-пассажирские

305 О 77,91 15,2 1,36 173,4 20 39,4/1,6 пассажиры и груз 55/ 311

603 603А О 32,4 11,9 1,78 82 16,2 10/0,6 автомобили, пассажиры 8/85

Из рассмотрения таблицы 1 видно, что максимальное количество нефтепродуктов на борту имеет судно проекта 558: 5000 т (груз) + 82 т (запас топлива и смазки) = = 5082 т.

В соответствии с Постановлением Правительства Российской Федерации от 21.08.2000 № 613 «О неотложных мерах по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов» максимально возможный объем разлива нефтепродуктов для самоходных судов принимается в размере двух танков, для барж -50 % от грузоподъёмности.

Танкер проекта 558 имеет 12 танков вместимостью от 278 до 753 м3. Таким образом, максимально возможный (паводковый) разлив на реке Оке с наливного судна составит 1506 м3.

Рассмотренноеплавсредство имеет осадку в грузу 3,52 м, и поэтому не может быть принято в качестве судна-представителя для вычисления объема разлива нефти для условий межени (среднемноголетняя меженная глубина судового хода на реке Оке составляет 2,04 м).

Дальнейшее рассмотрение таблицы 1 позволило принять в качестве возможных судов-представителей проекты 866 (осадка 1,96 м, грузоподъемность 600 т) и Р 16К (осадка 1,68 м, грузоподъемность 550 т). В соответствии с нормативными требованиями максимально возможный разлив для проекта 866 составляет 240 т или 280 м3 (5 одинаковых танков по 140 м3); для проекта Р-16К - 275 т или 320 м3 (50 % от 550 т).

Окончательно, максимально возможный разлив на реке Оке от наливного судна в меженный период принимаем 275 т или 320 м3

Максимально возможный разлив нефтепродуктов для судов других видов флота для условий паводка на реке Оке принимаем по наибольшему запасу топлива и смазки у самоходного сухогрузного судна проекта 1565 - 126 т (следует из рассмотрения таблицы 1).

Данноеплавсредство имеет осадку в грузу 3,53 м, и поэтому не может быть принято в качестве судна-представителя для вычисления объема разлива нефти для условий межени.

Максимально возможный разлив нефтепродуктов для судов других видов флота

для условий межени на реке Оке принимаем по наибольшему запасу топлива и смазки у грузопассажирского теплохода проекта 305 (осадка 1,36 м) - 41 т.

Для расчета вредного воздействия сценариев пожаров и взрывов на судах приняты следующие максимально возможные массы нефтепродуктов:

1) для наливных судов в условиях паводка - 5082 т.

2) для судов других видов флота в условиях паводка - 126 т.

3) для наливных судов в условиях межени - 600 т.

4) для судов других видов флота в условиях межени - 41 т.

Заключение

1) в результате выполненных исследований определены 7 основных особенностей прогнозирования в составе бассейновых планов по предупреждению и ликвидации разливов нефти;

2) представлено картографическое описание ЧС(Н) на реке Волге в районе города Волгореченск (633-635 км,объем разлива 1500 т,дизельное топливо, межень, скорость течения 0,5 м/с,ветер западный 5 м/с);

3) подробно рассмотрены особенности прогнозирования максимально возможного объема разлива нефти и нефтепродуктов на примере реки Оки в границах Волжского и Московского бассейнов;

4) выполнен анализ транспортных судов и их характеристик, обеспечивающих грузоперевозки на рассматриваемых участках;

5) результаты исследований использованы при разработке двух планов по предупреждению и ликвидации разливов нефти в Московском и Волжском бассейнах внутренних водных путей.

Список литературы:

[1] Решняк В.И., Решняк К.В. Управление экологической безопасностью при эксплуатации судов на внутренних водных путях // Эксплуатация морского транспорта. 2017. № 1 (82). С. 106-109.

[2] Решняк В.И., Батяев А.В., Решняк К.В. Разработка системы управления экологической безопасностью судоходства // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. 2016. № 2 (36). С. 34-41.

[3] Решняк В.И. Разработка комплекса организационных мероприятий по предотвращению эксплуатационного загрязнения внутренних водных путей при судоходстве // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. 2017. Т. 9. № 5. С. 965-972.

[4] Решняк В. И., Юзвяк З., Щуров А. Г. Регулирование эксплуатационного и аварийного загрязнения окружающей среды на объектах водного транспорта // Журнал Университета водных коммуникаций. 2013. № 1. С. 85-90.

[5] Зубрилов С.П., Решняк В.И. Охрана окружающей среды на объектах водного транспорта // Журнал университета водных коммуникаций. 2009. № 1. С. 95.

[6] Решняк В.И., Зубрилов С.П. Проблемы природоохранной деятельности в отрасли // Журнал университета водных коммуникаций. 2009. № 1. С. 161-164.

[7] Наумов В.С., Пластинин А.Е. Методология прогнозирования и анализа экологических последствий разливов нефти на внутренних водных путях // В сборнике: Великие реки'2016 Труды научного конгресса 18-го Международного научно-промышленного форума: в 3-х томах. Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. С. 330-332.

[8] Наумов В.С., Пластинин А. Е., Каленков А.Н. Оценка нефтяного загрязнения от подводных источников // Журнал университета водных коммуникаций. 2013. №1. С. 90-94.

[9] Наумов В.С., Пластинин А. Е., Парахина А.А. Проблема аварийных сбросов опасных грузов с судов // Журнал университета водных коммуникаций. 2011. № 3. С. 149-156.

[10] Pedersen P.T. Review and application of ship collision and grounding analysis procedures //Marine Structures. - 2010. - Т. 23. - №. 3. - С. 241-262.

[11] Endresen 0. et al. Emission from international sea transportation and environmental impact //Journal of Geophysical Research: Atmospheres. - 2003. - Т. 108. - №. D17.

[12] Tuovinen J. Statistical analysis of ship collisions //Espoo: Helsinki University of Technology. Department of Mechanical Engineering- 2005. 82p.

[13] Туркин А.В., Береза И.Г., Туркин В.А. Использование метода имитационного моделирования при анализе аварийной ситуации «перелив танкера» // Эксплуатация морского транспорта. 2011. № 4. С. 67-70.

[14] Etkin D.S. Modeling oil spill response and damage costs //Proceedings of the Fifth Biennial Freshwater Spills Symposium. 2004.

[15] McCay D. F. et al. Estimation of potential impacts and natural resource damages of oil //Journal of hazardous materials. 2004. Т. 107. №. 1. С. 11-25.

[16] Берёза И.Г., Кучинская А.А., Петросян Е.И. Использование природных сорбентов для очистки нефтесодержащих вод // Вестник государственного морского университета им. адмирала Ф.Ф. Ушакова. 2012. № 1 (1). С. 69-71.

[17] Береза И.Г., Петросян Е.И. Динамические закономерности процесса сорбции нефтяных веществ из водных растворов // Вестник государственного морского университета им. адмирала Ф.Ф. Ушакова. 2013. № 2. С. 60-62.

[18] Кучинская А.А., Берёза И.Г. Разработка технологии сорбционной очистки судовых нефтесодержащих вод // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. 2013. № 2 (21). С. 164-169.

PECULIARITIES OF FORECASTING IN THE BASIN PLANS FOR THE PREVENTION AND LIQUIDATION OF OIL SPILLS

V.S. Naumov, A.E. Plastinin, N.I. Volkova, N.S. Otdelkin

Keywords: oil spills, forecasting, basin plans, prevention and elimination

The article presents the results of researches on determination of the forecasting features in the composition of the basin plans for the prevention and elimination of oil spills. The maximum possible volumes of oil and oil products spill on the Oka River within the borders of the Volga and Moscow basins have been determined. The analysis of the characteristics of transport vessels providing cargo transportation on the Oka River is performed. The results of the research are applied in the development of two plans for the prevention and elimination of oil spills in the Moscow and Volga basins of inland waterways.

Статья поступила в редакцию 24.09.2018 г.

УДК 504.45

М.В. Смирнова, к.т.н., доцент ФГБОУВО «ВГУВТ» Е.Ю. Чебан, к.т.н., доцент ФГБОУ ВО «ВГУВТ» В.С. Глухова, студент ФГБОУ ВО «ВГУВТ» А.Д. Носова, студент ФГБОУ ВО «ВГУВТ» Н.В. Сустретова, к.т.н., доцент ФГБОУ ВО «ВГУВТ» 603951, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НА ОТДЕЛЬНЫХ УЧАСТКАХ ГОРЬКОВСКОГО И ЧЕБОКСАРСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩ

Ключевые слова: Водохранилища, экспедиционные исследования, гидродинамические процессы, гидрохимические измерения

Рассмотрены три различных по гидрологическим характеристикам участка Горьков-ского и Чебоксарского водохранилищ. В результате сложной гидродинамической