Геоинформационные технологии как инструмент выявления региональных особенностей геоэкологических рисков и организации геоэкологического мониторинга (на примере Саратовской области)

ризонтальные градиенты геопотенциала. Такая структура высотного барического поля говорит о неустойчивости и изменчивости процессов, определяющих формирование осадков в этом регионе.

Таким образом, при аномальном выпадении осадков в июне 2013 г. и 2014 г. их генезис был различным. Если в июне 2014 г. формирование осадков было связано с преобладанием воздействий циклоничности на полярном и арктическом фронтах, то в июне 2013 г. наблюдалось наложение фронтальных и в большей степени внутримассовых процессов при их образовании.

Выявленные особенности могут быть учтены для улучшения долгосрочного прогнозирования осадков, так необходимого для сельского хозяйства.

удк [55:004]

А. В. Молочко

Саратовский государственный университет E-mail: farik26@yandex.ru

Проведен анализ региональных факторов геоэкологического риска эксплуатации нефтепромыслов Саратовской области. Проанализированы возможности геоэкологического мониторинга с использованием гиС технологий.

Ключевые слова: геоэкологический риск, нефтепромысел, гиС технологии, мониторинг.

GIs Technologies as a Tool of Regional Features of Geoeclogical Risks Identification and Geoecological Monitoring organization

A. V. Molochko

The analysis of regional factors of Saratov region geoecologial risk of oil-fields exploitation was made. Also possibilities of geoecological monitoring with GIS technology using were analyzed. Key words: geoecological risk, oil-field, GIS technologies, monitoring.

Увеличивающийся рост числа опасных событий обусловливает необходимость перехода на новую стратегию борьбы с природными катастрофами, основанную на оценке природных рисков и разработке методов снижения их последствий. Реализация такой стратегии позволит перейти на экономическое планирование и развитие с учетом природных рисков, повысить безопасность общества, сократить социальные и материальные потери [1].

Библиографический список

1. Архангельский В. Л. Региональная синоптика Нижнего Поволжья. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 1968. 202 с.

2. Лапина С. Н. Типы погоды летного периода // Вопр. климата и погоды Нижнего Поволжья. Вып. 5. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 1969. С. 87-98.

3. Матвеев Л. Т., МатвеевЮ. Л. Облака и осадки - основа колебаний погоды климата. СПб. : Изд-во РГМУ, 2005. С. 254-290.

4. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Серия 3, вып. 12. Л. : Гидрометеоиздат, 1988. 183 с.

5. Полянская Е. А. Условия стационирования атмосферных фронтов над районами Среднего и Нижнего Поволжья // Вопр. климата и погоды Нижнего Поволжья. Вып. 12(19). Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 1994. С. 34-49.

Исследование нефтегазового комплекса как сложной многофункциональной системы, оказывающей воздействие не только не окружающую природную среду, но на человека и техносферу, на современном этапе развития сложно реализовать без привлечения ГИС технологий и данных дистанционного зондирования Земли.

Следствием увеличения объемов промышленного и сельскохозяйственного производства, расширения сети транспортных систем и систем передачи энергии и энергоносителей является рост техногенной нагрузки на биосферу. В результате все чаще возникают чрезвычайные ситуации, аварии и катастрофы, характеризующиеся значительными материальными, социальными и экологическими последствиями. Стала очевидной необходимость в разработке новых подходов к обеспечению безопасности людей и природной среды. Именно поэтому в странах с развитой экономикой сформировалась новая отрасль знания - анализ экологических и геоэкологических рисков, мониторинг и управление ими [2].

Закономерности появления и факторы развития геоэкологических рисков в нефтедобывающей отрасли на каждом этапе ее функционирования (предэксплуатационном, эксплуатационном, по-слеэксплуатационном) невозможно детально и корректно оценивать без учета региональных особенностей территории нефтепромысла, которые ложатся в основу геоэкологического мониторинга [3]. Месторождения отличаются по зонально-климатическим, структурно-геологическим, геоморфологическим, почвенно-растительным,

ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАК ИНСТРУМЕНТ ВЫЯВЛЕНИЯ РЕГИОНАЛЬНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ И ОРГАНИЗАЦИИ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

инженерно- и гидрогеологическим, ландшафтным условиям [4].

Учет региональных особенностей дает возможность проводить комплексный геоэкологический мониторинг, который может «работать» как в направлении предсказания вероятных факторов геоэкологического риска, так и в направлении оценки динамики состояния природных и техно-генно-природных систем нефтепромысла. Он позволяет снижать степень воздействия отрасли на природу, объекты инфраструктуры обслуживания и человека, а также составлять прогнозы дальнейшего развития и трансформации измененных геосистем территории нефтяных месторождений [5].

К региональным факторам, определяющим развитие и существование геоэкологических рисков, относятся все действующие и возможные природные процессы. В связи с этим будет правильно ассоциировать региональные факторы риска с природными процессами в экстремальном проявлении.

Региональные факторы, определяющие развитие и существование геоэкологических рисков для Саратовской области, формируются по ряду особенностей [6]:

- размеры территории (100,2 тыс. км2);

- большая протяженность как с запада на восток (500 км), так и с севера на юг (150-330 км);

- особое положение между лесостепной и степной зонами Европейской России и полупустынями и пустынями Казахстана и Средней Азии, которое обусловливает разнообразие и специфику ландшафтов;

- климатические особенности территории, формирующиеся под влиянием как воздушных потоков с Европы и Северного Ледовитого океана, так и с территории Азии;

- расположение в пяти геоморфологических провинциях, различающихся историей геологического развития, рельефом, характером горных пород.

Общие особенности формирования региональных факторов развития геоэкологических рисков для каждого отдельного месторождения дополняются локальными. В целом для Саратовской области среди основных факторов, влияющих на возникновение природно обусловленных рисковых ситуаций, можно выделить следующие [7]:

- гидрологические и гидрогеологические;

- геологические и почвенные;

- атмосферные.

Более подробно были рассмотрены зимние и летние атмосферные особенности территории Саратовской области на примере гололедных явлений, а также засух и степных пожаров.

Явления, связанные с обледенением и гололедом, способствуют аварийным ситуациям, так как нарушается электроснабжение объектов обслуживания и функционирования нефтепромысла, увеличивается время реагирования аварийных групп на гололедной трассе. Воз-

никновение чрезвычайных ситуаций не выше межмуниципального уровня в связи с сильными гололедно-изморозевыми отложениями на проводах в 2010 г. прогнозировались с вероятностью 20-30% в Базарно-Карабулакском, Вольском, Краснопартизанском, Пугачевском, Перелюбском районах, в 2012-2014 гг. - с вероятностью в 0,08% в Базарно-Карабулакском, Вольском, Краснопартизанском, Пугачевском, Перелюбском и ряде других районов области (рис. 1) [8-10]. В зону возможного природного риска попадает основная часть месторождений (14) Перелюбского района.

Наиболее опасными не только для нефтегазового комплекса, но и во многом для сельского хозяйства являются засухи и, как следствие, степные и лесные пожары, способные вызвать воспламенения на объектах функционирования нефтепромысла, а также нанести вред инфраструктуре обслуживания. Наибольшее их количество происходит в южных левобережных районах Саратовской области, как наиболее аридных территориях, а также в Саратовском, Вольском, Бал-тайском, Аткарском, Калининском, Лысогорском, Воскресенском, Базарно-Карабулакском районах, так как они наиболее подвержены рекреационной нагрузке и имеют разновозрастные хвойные насаждения, наиболее опасные в пожарном отношении. Возникновение ЧС с вероятностью 20%, обусловленных крупными природными пожарами, прогнозировались на 2012 г. в Саратовском, Вольском, Аткарском, Калининском, Лысогор-ском, Балтайском, Краснокутском, Татищевском, Петровском районах. Для 2014 г. из зоны риска исключили ряд районов Правобережья (Самой-ловский, Балашовский и др.), однако увеличилось количество левобережных районов, попавших в список территорий с повышенным риском пожаров [8-10] (рис. 2).

Геоэкологический мониторинг в нефтедобывающей отрасли должен включать в себя два основных направления исследований [5]:

- оценку состояния окружающей среды. В данном случае геоэкологический мониторинг заключается в систематическом наблюдении, оценке и прогнозировании возможных изменений в природной среде в процессе функционирования нефтепромысла;

- наблюдение за факторами риска и, как следствие, за самими геоэкологическими рисками как основными источниками непосредственного воздействия на абиотические, биотические компоненты природной среды и человека.

В связи с этим под геоэкологическим мониторингом эксплуатации нефтепромысла будем понимать системный комплекс мер, в частности наблюдение, оценку, прогноз, выработку рекомендаций, направленных на выявление факторов геоэкологических рисков и оценивающих возможные изменения под действием данных факторов в компонентах природной среды и воздействие этих изменений на человека.

а

б

Рис. 1. Прогноз проявления сильных гололедно-изморозевых отложений на проводах в Саратовской области в 2010 г.

а

а я облаем"

Условные обозначения

вероятность засухи и природных пожаров

I Менее 0,1 Более 0,1

Типы месторождений

А Нефтяные Нефтегазовые Д Газовые А Газонефтяные

Масштаб 1 : 2 ООО ООО

Рис. 2. Прогноз проявления засухи и природных пожаров в Саратовской области в 2010 г.

б

пензенская

С*

ли

Условные обозначения

Вероятность засухи и природных пожаров

I | Менее 0,1 Более 0,1

Типы месторождений А Нефтяные ^ Нефтегазовые Д Газовые /к Газонефтяные

Масштаб 1 : 2 ООО ООО

в

Рис. 2. Прогноз проявления засухи и природных пожаров в Саратовской области в 2014 г.

Геоэкологический мониторинг нефтепромысла наиболее целесообразно проводить в рамках регионального и локального уровня исследований. Основные методологические принципы геоэкологического мониторинга - принцип системности, принцип специфичности объекта воздействия, принцип оптимизации описания объекта, принцип аналогии, принцип ведущего фактора.

Основная задача организации геоэкологического мониторинга должна сводиться не только к предотвращению отрицательного техногенного и социально-техногенного воздействия на природную среду, а также выявлению соответствия реальных и прогнозных изменений компонентов природной среды, но и к акцентированию внимания на «цепочке» факторов геоэкологических опасностей, которые способны выходить далеко за пределы непосредственно нефтепромысла и его элементов.

В общем виде к целям геоэкологического мониторинга эксплуатации нефтяных промыслов можно отнести решение ряда задач:

- наблюдение за воздействием постоянно действующих источников риска;

- наблюдение за состоянием абиотических и биотических компонентов окружающей природной среды непосредственно на нефтепромысле, а также прилегающей к нему территории и происходящими в них процессами под влиянием

техногенных, природных и социальных факторов геоэкологического риска;

- оценка существующего состояния абиотических и биотических компонентов окружающей природной среды на нефтепромысле и прилегающей к нему территории, а также анализ изменений в данных компонентах;

- прогноз изменения состояния абиотических и биотических компонентов окружающей природной среды под влиянием природных, техногенных и социальных факторов геоэкологического риска.

Цели и задачи геоэкологического мониторинга эксплуатации нефтепромысла должны быть дополнены анализом наиболее ожидаемых неблагоприятных геоэкологических процессов и явлений. Для этого необходим мониторинг не только состояния компонентов окружающей природной среды, но и самих возможных источников активизации риска.

В зависимости от этапа функционирования нефтяного промысла, а также стадии освоения нефтяного месторождения на основе результатов мониторинга разрабатываются управленческие, профилактические или ликвидационные мероприятия.

В качестве главного инструмента в управлении геоэкологическими рисками эксплуатации нефтяного промысла, выходящего из основ

мониторинга, может служить картографическое обеспечение, которое позволяет составлять не только оценочные или прогнозные карты рисков, моделировать развитие рисковых ситуаций, но и давать рекомендации на основе картографического обеспечения. Карта как модель действительности позволяет наиболее наглядно визуализировать информацию по фоновым, реальным и прогнозируемым значениям различных показателей факторов и реципиентов риска, а также дает возможность на ее основе разрабатывать нормативные документы, оптимизирующие производственную деятельность. Эти особенности позволяют не только использовать картографическую основу для визуального представления ситуации на конкретном нефтепромысле, но и проводить аналогию с территориями, обладающими похожими природными, технологическими и техническими характеристиками [10].

Создание систем контроля за факторами геоэкологического риска в районах нефтепромыслов и проведение геоэкологического контроля за состоянием атмосферы, пресных поверхностных и подземных вод, почв и грунтов, растительного и животного мира - одни из важнейших экологических задач для районов нефтепромыслов, практическая реализация которых должна обеспечить экологический контроль на всех этапах эксплуатации нефтепромысловых объектов [11, 12].

Реализация картографического мониторинга как совокупность процессов контроля, оценки и прогноза состояния окружающей среды и факторов геоэкологического риска включает в себя [5]:

- создание баз данных основной картографической информации - карт различного содержания, отражающих начальное состояние территории;

- сбор и обработку оперативных данных дистанционного зондирования Земли, глобального позиционирования и полевых исследований с целью актуализации ранее существовавших карт или создания новых;

- построение оперативных карт развития наблюдаемых процессов и явлений;

- анализ созданных картографических произведений с целью выявления закономерностей распространения наблюдаемых явлений, а также их оценки и создания прогноза развития и отклика природной среды.

Использование ГИС технологий в комплексе с мероприятиями геоэкологического мониторинга и аппарата геоэкологического риск-анализа дают возможность регулировать, а в некоторых случаях

даже сокращать степень воздействия объектов нефтедобычи, хранения и транспортировки нефти и нефтепродуктов на окружающую природную среду и человека.

Библиографический список

1. Дзекцер Е. С. Методологические аспекты проблемы геологической опасности и риска // Геоэкология. 1994. № 3. С. 41-47.

2. Акимов В. А., Лесных В. В., Радаев Н. Н. Основы анализа и управления риском в природной и техногенной сферах. М., 2004. 352 с.

3. Самсонов Р. О. Оценка и управление геоэкологическими рисками в газовой отрасли // Нефтегазовое дело. 2007. URL: http://www.ogbus.ru/authors/SamsonovRO/ SamsonovRO_3.pdf (дата обращения: 29.03.2010).

4. Бухарицин П. И. Опасные и особо опасные (стихийные) гидрометеорологические явления на Северном Каспии // Наука и искусство географии : спектр взглядов ученых СССР и США. М., 1989. С. 1-15.

5. Молочко А. В. Геоинформационное обеспечение геоэкологического риск-анализа эксплуатации нефтепромыслов (на примере Саратовской области) : автореф. дис. ... канд. геогр. наук. Астрахань, 2010. 24 с.

6. Особо охраняемые природные территории Саратовской области / под ред. В. З. Макарова. Саратов, 2007. 300 с.

7. Гусев В. А., Молочко А. В. Региональные особенности геоэкологических рисков (на примере нефтепромыслов Саратовской области) // Изв. Сарат. ун-та. Новая серия. Серия Науки о Земле. 2013. Т. 13, вып. 1. С. 11-15.

8. Прогноз возникновения чрезвычайных ситуаций на территории Саратовской области на 2010 год. URL: http://64. mchs.gov.ru/forecasts/index.php?ID=1916. (дата обращения: 29.03.2010).

9. Прогноз возникновения чрезвычайных ситуаций на территории Саратовской области на 2012 год. URL: http:// www.64.mchs.gov.ru/forecasts/detail.php?ID=16653 (дата обращения: 21.12.2012).

10. Прогноз возникновения чрезвычайных ситуаций на территории Саратовской области на 2014 год. URL: http:// www.64.mchs.gov.ru/forecasts/detail.php?ID=47719 (дата обращения: 21.10.2013).

11. Костарев С. М. Гидрологические методы контроля состояния геологической среды при разведке и разработке нефтяных месторождений // Проблемы нефтегазовой геофизики, геологии и охраны недр : сб. науч. тр. / ОНТИ ВНИИ. М., 1987. Вып. 98. С. 174-182.

12. Костарев С. М. Геоэкологическое обеспечение проектирования нефтепоисково-разведочных работ и освоения нефтяных залежей в Пермской области // Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений. 2003. № 3. С. 38-44.