О сборе и подготовке данных по объектам окружения для целей системы управления техническим состоянием и целостностью линейной части магистральных газопроводов

УДК 622.691.4.053

Ю.Ю. Петрова, С.В. Овчаров

О сборе и подготовке данных по объектам окружения для целей Системы управления техническим состоянием и целостностью линейной части магистральных газопроводов

Основными составляющими техногенного риска в рамках задач Системы управления техническим состоянием и целостностью линейной части магистральных газопроводов (СУТСЦ ЛЧ МГ) Единой системы газоснабжения (ЕСГ) ОАО «Газпром» являются ожидаемые прямой ущерб от одной аварии и частота аварий на участках газопроводов [1, 2]. Для проведения расчетов составляющих и показателей техногенного риска на протяженных участках магистральных газопроводов предварительно необходимо собрать и обработать большой объем информации, весомой составной частью которой являются данные по объектам социального, хозяйственно-промышленного и природного окружения газопроводов. Таким образом, в масштабе всей газотранспортной системы (ГТС) ОАО «Г азпром» весьма актуальным становится вопрос о выработке единого подхода к сбору и подготовке данных по объектам окружения ГТС, а также созданию единого геоинформационного хранилища. Данный вопрос осложняется многообразием инфраструктуры, окружающей магистральные газопроводы.

Проанализировав наиболее часто встречающиеся объекты окружения ГТС и их основные характеристики, для задач СУТСЦ ЛЧ МГ авторами было разработано классификационное описание объектов социального, хозяйственно-промышленного и природного окружения [3]. Классификационное описание содержит 59 основных типовых объектов (здание, автомобильная и железная дороги, линия электропередач (ЛЭП) и т.д.) с характерным набором атрибутов. Рассматриваемые объекты окружения в рамках задач СУТСЦ ЛЧ МГ должны анализироваться не только как объекты, подверженные возможному негативному влиянию со стороны ГТС, но и как объекты, представляющие угрозу ее функционированию. Кроме того, все технологические объекты ГТС (узлы запорной арматуры, узлы запуска и приема очистных устройств, газоизмерительные станции и т.д.) также должны учитываться при расчете ущерба аналогично объектам окружения.

Идентификация объектов окружения проводится на территории, прилегающей к газопроводу, в полосе шириной 1000 м (по 500 м вправо/влево от оси МГ) с определением:

• пространственной информации (географических координат и геометрических параметров объектов);

• характеристик (атрибутов) объекта (материала изготовления, назначения, владельца, стоимости, распределения людей и т.п.).

Наиболее вероятными источниками получения пространственной информации являются картографические материалы. Цифровые карты вдоль магистральных газопроводов создаются методом векторизации существующих бумажных топографических карт различных масштабов. Обязательным является обновление данных об объектах на момент создания цифровой карты (и далее с определенным периодом) по материалам аэро- и космосъемки, а при необходимости - по данным полевого дешифрирования. Для уточнения атрибутов объектов необходимо проведение дополнительных мероприятий: запрос и анализ кадастровых данных, вертолетные обследования, сбор информации мобильными группами сотрудников линейно-производственных управлений МГ, полевые работы и т. д.

Ключевые слова:

магистральный газопровод, линейная часть, объект окружения, ущерб, показатели техногенного риска.

Keywords:

trunk gas pipeline, line part, ambient facility, harm,

industrial risk parameters.

№ 1 (17) / 2014

62

Научно-технический сборник • ВЕСТИ ГАЗОВОЙ НАУКИ

Отдельной задачей является определение точного или расчетного значений стоимости объектов и распределения людей по объектам и прилегающей территории. Под стоимостью объекта в данном случае следует понимать текущую (балансовую) стоимость основных средств за вычетом суммы накопленной амортизации, по которой актив отражается в учете и финансовой отчетности предприятия. Подробно аспекты определения значений стоимости объектов окружения и количества находящихся в них людей описаны в статье [3].

В состав геоинформационной системы СУТСЦ ЛЧ МГ требуется включить электронные картографические материалы, покрывающие всю территорию вдоль исследуемых газопроводов. В соответствии с [4] технологическая схема должна содержать основную нитку МГ, ответвления, лупинги, перемычки, запорную арматуру, переходы через естественные и искусственные препятствия, узлы подключения компрессорных станций, узлы пуска и приема очистных устройств, газоизмерительные станции, пункты регулирования давления газа, конденсатосборники, установки электрохимической защиты, контрольные пункты систем телемеханики, противопожарные средства.

Масштаб планов трасс рекомендуется брать не менее 1 : 10000 (1 см - 100 м). На планах должны быть отражены сведения об особенностях трассы МГ и ближайших (в полосе шириной 1 км вдоль трубопровода) объектах окружения: железных и автомобильных дорогах, ЛЭП, инженерных коммуникациях, населенных пунктах, зданиях, сооружениях, сельскохозяйственных и промышленных предприятиях, озерах, реках, лесных массивах, сельхо-зугодиях и других.

Необходимая при подготовке картографическая информация, материалы аэро- и космосъемки должны удовлетворять следующим требованиям:

• векторные карты должны соответствовать по нагрузке топографическим картам масштаба 1 : 25000 (1 : 10000 для отдельных областей при необходимости);

• аэрокосмические снимки должны иметь разрешение 2-2,5 м;

• обзорные векторные карты должны соответствовать по нагрузке топографическим картам масштаба 1 : 1000000.

Для понижения уровня конфиденциальности необходимо производить «разгрузку»

карт от некоторых типов объектов. По тематическому содержанию карты должны соответствовать ГОСТ Р [5]. Все объекты, карты и аэрокосмические снимки должны быть представлены в двух системах координат -географической (для возможности стыковки) и метрической (для осуществления расчетов и измерений). Кроме того, для вычислений возможно использование местной системы координат.

Рассмотрим подробнее процедуру подготовки данных для расчетов составляющих и показателей техногенного риска в рамках СУТСЦ ЛЧ МГ. Изучаемый подход базируется на классической схеме расчета всех составляющих ущерба от одной потенциальной аварии [1]. Последовательные этапы работы включают:

• сбор и предварительный анализ исходных данных по участку газопровода: проектной, исполнительной и эксплуатационной технической документации; результатов диагностических обследований, геопространственных данных; уточнение природно-климатических условий вдоль трассы газопровода;

• создание геопространственной основы для отображения результатов (техническая обработка и географическая привязка изображений) [5-8];

• идентификацию природных и инфраструктурных объектов окружения газопровода в полосе шириной 1000 м (по 500 м влево/впра-во от оси газопровода) (рис. 1).

Идентификация объектов предполагает следующие действия:

• выявление и картирование системы природных и инфраструктурных объектов, создание sph-файлов, формирование базы данных по всем объектам с указанием координат полигонов (либо точечных объектов) и связанных с ними атрибутов;

• определение и оценку основных характеристик (атрибутов) природных и инфраструктурных объектов;

• разбиение проекции рассматриваемой территории на прямоугольные или шестигранные ячейки одинаковой площади, полностью покрывающие ее без пересечения (аналогично приведенному на рис. 2);

• выявление состава природных или инфраструктурных объектов (части природного или инфраструктурного объекта), находящихся в каждой ячейке.

№ 1 (17) / 2014

63

Управление техническим состоянием и целостностью газопроводов

Рис. 1. Полоса 500 м влево и вправо от оси газопровода с выявленными природными

и инфраструктурными объектами

Рис. 2. Разбиение территории вдоль газопровода на шестигранные ячейки [9]

№ 1 (17) / 2014

64

Научно-технический сборник • ВЕСТИ ГАЗОВОЙ НАУКИ

Разбиение территории на ячейки обосновано удобством определения удельных стоимостей объектов и количества находящихся в них людей, а также оценки пораженных в случае аварии площадей объектов при расчетах ожидаемого ущерба в денежном эквиваленте.

В основу первого методического подхода по сбору данных положены географическая привязка и идентификация трассы МГ и объектов окружения на базе картографических материалов с применением современных геоинформационных технологий. Преимуществами данного подхода являются точность получаемых данных, а также возможность применения геоинформационных систем не только для сбора, но и для хранения, обработки информации и отображения полученных результатов.

Учитывая высокую стоимость и трудоемкость подготовки и обработки космоснимков, авторами рассматривается альтернативный вариант сбора данных по объектам окружения, базирующийся на заполнении специально разработанных опросных таблиц для эксплуатирующих организаций по всем исследуемым участкам МГ.

В альтернативном варианте предлагается модифицировать алгоритм расчета ущерба

таким образом, чтобы избежать использования географических координат при идентификации участков МГ и объектов окружения. Для уменьшения времени проведения расчетов классическую схему расчета ущерба предлагается упростить, заменив полный расчет составляющей экологического ущерба (ущерба лесным массивам и сельскохозяйственным угодьям) на экспресс-расчет. Оценки ущербов от аварии на участке МГ проводятся в местной системе координат, связанной с осью МГ.

Вводятся следующие допущения:

• идентификация газопровода проводится по линейной координате;

• идентификация мест расположения объектов социального и хозяйственно-промышленного окружения проводится по линейной координате газопровода и наименьшему расстоянию от МГ (проекция на ось МГ);

• идентификация расположения объектов природного окружения (леса, сельскохозяйственные угодья, болота, водоемы и др.) проводится по линейной координате газопровода, т.е. каждому участку МГ ставится в соответствие тип объекта природного окружения, на территории которого он расположен. Далее при выполнении расчетов на каждом участке предпо-

Рис. 3. Идентификация объектов природного окружения

№ 1 (17) / 2014

Управление техническим состоянием и целостностью газопроводов

65

лагается, что в зону потенциального поражения от аварии попадает только природный объект данного типа, без учета остальных. Например, если расчетный участок газопровода (на рис. 3 выделен желтым цветом) проходит по природному объекту типа «лесной массив» (граничащему на некотором отдалении с сельскохозяйственными угодьями), то данный природный объект принимается доминирующим на прилегающей к участку территории. При расчете экологического ущерба на исследуемом участке МГ считается, что в зону потенциального поражения (на рис. 3 обведена красным цветом) попадает только лесной массив, без учета сельскохозяйственных угодий.

В зависимости от сложности сбора информации объекты окружения можно разделить на три группы:

• объекты, попадающие в охранную зону (пересечения МГ с автомобильными и железными дорогами, пересечения с ЛЭП и другими коммуникациями, технологическое оборудование);

• объекты, попадающие в зону нормативных минимальных расстояний;

• объекты, находящиеся на расстояниях от МГ, превышающих нормативные минимальные расстояния.

При данном подходе предполагается, что в охранной зоне и зоне нормативных минимальных расстояний информация об объектах окружения уже имеется в эксплуатирующих организациях, которые могут ее собрать и представить в опросных таблицах для последующей обработки и выполнения расчетов. Тем не менее, информация об объектах, находящихся за пределами зон минимальных нормативных расстояний, должна собираться в соответствии с первым подходом на основе картографической информации.

Таким образом, накопление информации при втором подходе может осуществляться поэтапно.

Предложенные методические подходы к сбору и обработке данных по объектам окружения ЛЧ МГ подробно рассмотрены в работе [10], где также представлены соответствующие указанным подходам алгоритмы расчета ущерба и результаты их апробации.

Список литературы

1. СТО Газпром 2-2.3-351-2009. Методические указания по проведению анализа

риска для опасных производственных объектов газотранспортных предприятий ОАО «Газпром». - М.: Газпром, 2009. - 378 с.

2. Рекомендации по учету влияния техникотехнологических, природно-климатических и других факторов при прогнозировании аварийности на МГ ОАО «Газпром» (утв. начальником Департамента по транспортировке, подземному хранению и использованию газа ОАО «Газпром» Б.В. Будзуляком 27.03.2007 г.). -М.: Газпром, 2007.

3. Овчаров С. В. Методические подходы к оценке стоимости объектов окружения и количества находящихся в них людей в рамках задач СУТСЦ ЛЧ МГ / С.В. Овчаров, Ю.Ю. Петрова // Вести газовой науки: Управление техническим состоянием и целостностью газопроводов. - М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2014. - № 1 (17). - С. 55-60.

4. Р Газпром 2-2.3-691-2013. Методика формирования программ технического диагностирования и ремонта объектов линейной части магистральных газопроводов ЕСГ

ОАО «Газпром». - М.: Газпром, 2012. - 126 с.

5. ГОСТ Р 51605. Карты цифровые топографические. Общие требования.

6. ГОСТ Р 51794-2008. Глобальные навигационные спутниковые системы.

Системы координат. Методы преобразований координат определяемых точек.

7. ГОСТ Р 52572-2006. Географические информационные системы. Координатная основа. Общие требования.

8. Р Газпром 2-2.3-550-2011. Методические рекомендации по дешифрированию и аналитической обработке материалов аэрокосмической съемки для оценки технического состояния газопроводов. - М.: Газпром, 2011. - 34 с.

9. Подготовка данных различных видов обследований участков магистральных газопроводов для Системы управления техническим состоянием и целостностью ЛЧ МГ ЕСГ ОАО «Газпром»: технич. отчет. -М., 2011. - 156 с.

10. Петрова Ю.Ю. Методические подходы к подготовке данных по объектам окружения в рамках задач Системы управления техническим состоянием и целостностью линейной части магистральных газопроводов / Ю.Ю. Петрова, С.В. Овчаров, С.В. Нефедов // Газотранспортные системы: настоящее и будущее: сб. докл.

V Межд. науч.-технич. конф. (GTS-2013). - М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2014. - С. 59-64.

№ 1 (17) / 2014