Основы экологии

1990-572 с.

15.Л.Г. Телегин, Б.И. Ким, В.И. Зоненко «Охрана окружающей среды при сооружении и эксплуатации газонефтепроводов»: Учеб. пособия для вузов.-М.: Недра, 1988-188 с.

16.Мазур И.И. Шишов В.Н. Основы окружающей среды при строительстве нефтегазовых объектов: Учебник для техникумов.-М.:

Недра, 1992-150 с.

МОДУЛЬ 13 ВОЗДЕЙСТВИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ

НЕФТЕГАЗОПРОВОДОВ НА ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНЫЙ ПОКРОВ

И РЕЛЬЕФ МЕСТНОСТИ ВВЕДЕНИЕ

В теме рассмотрены вопросы нарушения почвенно-растительного покрова и рельефа местности при прокладке магистральных трубопроводов; рекультивация земель, нарушенных при строительстве трубопроводов; мероприятия по повышению устойчивости склонов при строительстве трубопроводов на пересеченной местности. В данном модуле изложены вопросы влияния нефти и нефтепродуктов на почвеннорастительный покров; методы обнаружения утечки нефти и нефтепродуктов; способы уменьшения загрязнений и очистки грунтовой среды.

Схема изучения нового материала

Основы научно – теоретических знаний по модулю 1. Завершающий комплекс природовосстановительных работ в

технологическом цикле нефтегазового строительства

Когда мы говорим о комплексе природовосстановительных работ на нарушенных нефтегазовым строительством территориях, то имеем в виду только два основных природных компонента: земли с нарушенным почвенно-растительным покровом и верхними горизонтами грунтов, а также – поверхностные воды – водоемы и водостоки, в том числе временные. Деятельность на природных ландшафтах (строительная и хозяйственная) сопровождается биоморфологическими изменениями (угнетением растительности) и биохимическими нарушениями. Первичные нарушения от физико-химических воздействий сопровождаются формированием вторичных ценозов, что приводит к уменьшению продуктивности осваиваемой территории, изменению радиационного и термовлажностного режимов.

При непроведении или несвоевременном проведении восстановительных мероприятий на нарушенных территориях развиваются вторичные процессы. Для некоторых типов ландшафтов это процессы самовосстановления ценозов с заменой растительных сообществ. Для других типов ландшафтов – дренированных и расчлененных вторичные процессы вызывают дальнейший рост экологического ущерба на 10–30 % в год вследствие эрозии, термокарста, солифлюкции, пучения и др.

Исследования и анализ нарушенных территорий месторождений Медвежьего, Мессояхского, Уренгойского и Ямбургского, трасс заполярных трубопроводов позволили сделать следующие выводы:

17.наибольшие нарушения природной среды сопровождают начальные стадии освоения: разведку, изыскание, инженерную подготовку;

18.нарушение термовлажностного баланса ММГ является основной причиной изменений всего комплекса природных условий;

19.все изменения тундровых ландшафтов в исследуемом регионе отнесены к четырем группам:

возникновение нетипичных природных комплексов для фонового состояния территории;

активизация естественных процессов;

замедление естественных процессов;

возникновение антропогенных аналогов природных комплексов,

типичных для фонового состояния территории;

саморегенерация первоначальных природных комплексов замедлена, если не восстановлен термовлажностный режим подстилающих грунтов.

Здесь надо заметить, что речь преимущественно пойдет о ландшафтах криолитозоны, ввиду того, что только на этих территориях перед отраслью нефтегазового строительства поставлена задача проведения комплекса природовосстановительных работ, включая его технические и биологические этапы. На других землях, обычно имеющих сельскохозяйственное значение, или иное, не обладающих сравнительно высокой продуктивностью, строители на завершающей стадии выполняют только технический этап рекультивации, а биологический этап, с восстановлением продуктивности земель, возложен на основных землепользователей – колхозы, совхозы, лесхозы и т.п.

В ходе многолетних исследований и экспериментов на опытных участках и полигонах апробированы различные методы и приемы технической и биологической рекультивации. Последняя представляет сложную инженерно – агрономическую задачу для зоны тундры и лесотундры из-за того, что почвы бедны минеральными веществами, теплый период для вегетации очень короток, а мохово-растительные покровы искусственно воспроизвести на нарушенных землях не удается.

Проанализировав классификацию процессов (приводящих к техногенным изменениям ландшафтов), можно определить задачи и направление этапа завершающих комплексных породовосстановительных работ. Для этого выделим среди нарушенных строительством территорий 2

главных типа:

прилегающие непосредственно к построенному объекту, процессы в которых могут влиять на устойчивость и экологическую безопасность ПТГ;

неприлегающие к объектам, процессы, в которых не влияют на ПТГ, а воздействуют только на собственно природную среду.

А среди неблагоприятных процессов выделим:

угрожающие устойчивости и экологической безопасности всей ПТГ в целом;

угрожающие экологическому равновесию природной (ПС) подсистемы ПТГ;

угрожающие функционированию только технической (ТС) подсистемы ПТГ.

Сопоставим эти классы нарушенных территорий и неблагоприятных процессов природного и техногенного происхождения, получим матрицу, в клетках которой удобно обозначить необходимые мероприятия и работы, которые надо выполнять на этапе комплексного восстановления природной среды (табл.1.1).

Таблица 1.1

Классификация процессов, образованных вследствие техногенных воздействий

24) Процессы, ведущие к нежелательным изменениям в ПС и ПТГ при нефтегазовом строительстве

В матрице буквенные обозначения состава работ значат следующее: ТР техническая (инженерная) рекультивация; БР биологическая рекультивация; ИБС инженерно биологическая стабилизация; ТБР технико-биологическая рекультивация; ЗС защитные сооружения.

Для участков нарушенных земель, прилегающих непосредственно к сооружениям (трубопроводам, компрессорным станциям и др.) определена основная цель первого этапа восстановительных работ:

приостановить активизацию всех нежелательных процессов (типичных и нетипичных), угрожающих потерей устойчивости ТС, нарушением равновесного самостояния ПС, экологической безопасности ПТС;

стабилизировать поверхности, обеспечить термовлажностный

режим, соответствующий максимальной устойчивости ПТГ в целом.

Для нарушенных земель, не прилегающих к объектам НГК, основная цель первого этапа восстановительных работ состоит в ускорении процессов, свойственных для исходных ландшафтов, создании искусственных биоценозов (как правило, с заменой растительных сообществ), ускорении естественного эволюционного цикла тундровых природных комплексов: «оголенный грунт злаковосоковые разнотравьекустарнички и кустарники мхи».

Для учета прогнозируемых аварийных или природнокатастрофических явлений и сопутствующих им негативных процессов в ходе восстановительных работ возводятся защитные сооружения: противоселевые плотины, противооползневые стенки, защитные дамбы и т.п.

Разработаны различные методы и технологии стабилизации поверхности нарушенных земель. Для закрепления поверхности грунтов с низкой несущей способностью отработаны технические приемы по переустройству склонов и откосов, регулированию поверхностного водотока, механическому удержанию оползающих масс. Для этого применяют искусственные структурообразователи, смеси на основе латекса, а также сплошные теплоизолирующие покрытия из полимерных материалов и древесной щепы. Выбор конкретной комбинации технических приемов, способных обеспечить максимальную стабилизацию поверхности, будет зависеть от совокупности факторов: характеристик слагающих пород, степени нарушенности растительного покрова, типа склона и стадии развития оползневого процесса, расположения водоносных горизонтов, степени нагруженности (ТМ) территорий.

Разработаны и применяются четыре основных технических приема

стабилизации поверхности грунтов: создание сплошных искусственных теплоизолирующих покрытий (из полимерных плит, пленок, пен, древесных материалов, стабильных грунтов и др.); механическое уплотнение и обезвоживание грунтов; искусственное замораживание с подъемом мерзлоты в основании сооружения; химическое закрепление поверхности (диспергация, гидрофобизация, инъекцирование, силикатизация и др.).

Отработка технологий искусственного формирования растительных покровов за один короткий теплый сезон проводилась на опытных стационарах. Набор агротехнических приемов для опытов был сформирован с учетом зарубежного опыта таких работ (северные районы

США и Канады) и рекомендаций отечественных биологов. Составы травосмесей для посева формировались более чем из 20 сортов трав. Поверхностный плодородный слой почвы искусственно формировался из торфопесчаных смесей с добавками минеральных удобрений, а также в ряде опытов структурообразователей и химмелиорантов. Противоэрозионные конструкции, регулирующие водотоки и откосы земляных сооружений, кроме посева трав также армировались посадкой кустарников (10 сортов северной ивы), показавших для разных приемов посадки приживаемость от 85 до 100 %.

В целом по результатам исследований разработано 5 основных технологий биологической стабилизации поверхности нарушенных земель (после проведения инженерных мероприятий). Все разработанные технологии ориентированы на применение серийно выпускаемых сельскохозяйственных машин и навесного оборудования.

Таким образом, для территорий, прилегающих к построенным объектам и сооружениям НГК, сформирован новый технологический передел «инженерно биологическая стабилизация» поверхности грунтов.

В отличие от средней полосы, где целью завершающей технобиорекультивации является восстановление продуктивности временно отчужденных под строительство земель, в арктической зоне целью завершающего этапа инженерно биологической стабилизации является образование наиболее долговечного и устойчивого для данного типа местности ландшафта.

На нарушенных территориях, не прилегающих непосредственно к объекту и не влияющих на его устойчивость (например, карьеры) целесообразным оказалось, как показали опыты, искусственно активизировать природные процессы для ускорения эволюционного цикла тундровых экосистем.

Содержание работ по технической рекультивации нарушенных земель

Природоохранные мероприятия должны предусматриваться при выполнении следующих видов земляных работ: разработке траншеи; устройстве террас (полок) на склонах, где они необходимы по условиям рельефа; засыпке траншей, котлованов, разработке карьеров; отсыпке дорожного полотна, насыпей и площадок под наземные сооружения, объекты обустройства, городки строителей.

В горных областях при земляных работах на горных склонах,

применении буровзрывных работ при устройстве полок и разработке траншеи необходимо обеспечить устойчивость новых склонов, образующихся в ходе работ. Разработку траншеи в многолетнемерзлых грунтах следует производить преимущественно экскавацией грунтов. Разработку траншей взрывным способом допускается производить при наличии согласованной с органами охраны природы проектной документации, чтобы не нарушать места обитания диких животных и птиц, особенно в период появления у них потомства (март май).

Разработка карьеров производится при наличии согласования с основным землепользователем. При разработке карьеров в многолетнемерзлых грунтах, предназначенных для обратной засыпки траншей, сооружения дорог и насыпей необходимо заранее производить заготовку больших объемов грунта с последующим его оттаиванием и осушением.

Заготовка грунта в карьерах производится преимущественно в весенне-летний период путем послойной разработки. Для оттаивания и осушения сильнольдистых грунтов из добытого в карьере грунта формируются бурты в виде призм высотой 2 3 м, от которых должен быть обеспечен отвод воды. В течение летнего периода грунт в буртах следует 1 2 раза переместить бульдозерами для его просушки во внутренней части бурта. Высушенный до оптимальной влажности грунт складируют в отвалы высотой до 10 м. Строительная готовность высушенного грунта определяется лабораторным анализом при достижении оптимальной влажности: песок 10 12 %, суглинок 17 18 %, глина 20%.

В районах многолетнемерзлых грунтов наземные сооружения следует строить на насыпях, эстакадах или с применением других современных природосберегающих технологий и технических решений. Насыпи возводят для сохранения температурного режима многолетнемерзлых грунтов под сооружением.

Перед отсыпкой полотна площадку следует очистить от снега, если высота снежного покрова более 0,3 м. При меньшей высоте снежного покрова допускается ограничиться уплотнением снега. В зимний период период насыпь следует возводить на высоту не менее 0,7 м. Досыпку насыпи до проектных отметок обычно выполняют в летний период. Насыпи, отсыпанные зимой мерзлым грунтом, следует уплотнять после оттаивания грунтов.

На площадках, сложенных малольдистыми грунтами, как исключение, допускается производить отсыпку насыпи в летний период на

ненарушенную поверхность тундры.

Грунт в основании насыпи укладывают слоем не менее 0,5 м, что обеспечивает движение по насыпи технологического транспорта. При укладке последующих слоев грунта в насыпь до проектных отметок в зимний период допускается использование сыпучемерзлых грунтов, заготовленных в летний период, с обязательным уплотнением каждого слоя. Требуемую степень уплотнения получают укаткой бульдозерами или катками и определяют лабораторным путем. Поверхность насыпи должна быть ровной с уклонами к краям в соответствии со СНиПН89-80.

Применяемые для осыпки насыпи грунты должны быть непучинистыми, обладать высокой прочностью на сжатие и хорошо противостоять морозному выветриванию. Высота насыпи определяется в проекте на основании теплотехнического расчета из условия, чтобы верхняя граница многолетнемерзлых грунтов сохранялась на том же уровне, который существовал до отсыпки насыпи. Тем самым обеспечивается устойчивость насыпи. Предохранение естественного основания под насыпью от протаивания на наиболее опасных участках с сильнольдистыми грунтами и на неподтаиваемых площадках следует производить путем теплоизоляции откосов мхом или торфом. Заготовка торфа производится в отведенных заранее местах (залежи торфа толщиной в несколько метров).

Для сокращения объемов работ при отсыпке насыпи допускается укладка в ее основании различных теплоизоляционных материалов. Теплоизоляцию следует укладывать на мерзлый грунт. Толщина слоя теплоизоляции определяется в проекте теплотехническими расчетами. Нижнюю часть основания насыпи допускается отсыпать послойно из мерзлых комковатых грунтов с толщиной слоя, равной среднему размеру мерзлых комьев или превышающей их на 5 10 см, но не более 0,5 м. В этом случае последующие слои надлежит отсыпать из заранее заготовленных грунтов с оптимальной влажностью.

При выполнении обратной засыпки траншеи после укладки трубопровода следует использовать добытый и осушенный в карьере песчаный грунт, особенно на участках с сильнольдистыми грунтами, которые после экскавации теряют при протаивании значительную часть своего объема.

В лесной зоне на склонах круче 6° процессы водной эрозии нейтрализуются: засыпкой эрозионных форм грунтами, строительными отходами; сооружением в днищах эрозионных форм заграждений из металлических сеток, кольев, плетней для задержания твердого стока в

дождливый период; посадкой быстрорастущих злаков (мятлик луговой, длиннокорневищные хвощи), кустарников (ивы, шиповник), деревьев (ольха черная); мероприятиями, предусмотренными в СНиП 2.05.06-85.

Ослабление ветровой эрозии в лесной зоне достигается покрытием нарушенных участков слоем торфа толщиной не менее 0,5 м с последующим высевом злаков.

Для восстановления существовавшей до начала строительства системы местного стока следует обеспечить расчистку русел водотоков, ложбин временного стока от грунта, попадающего в них во время земляных работ.

Впустынях при проведении земляных работ необходимо учитывать, что разработку траншей на перевеиваемых песках следует, вести с заделом не более чем на одну смену, в увязке с движением изоляционноукладочной колонны; засыпку трубопровода на перевеиваемых песчаных массивах необходимо проводить таким образом, чтобы рельеф песков после строительства как можно меньше отличался от существовавшего до начала строительных работ; послестроительная планировка на песчаных грунтах (исключается на суглинистых и глинистых грунтах) проводится для уменьшения высоты и сглаживания неровностей валика над трубой.

Вгорных областях необходимы природоохранные мероприятия: устройство полок с внешними и внутренними откосами крутизной меньше, чем угол внутреннего трения грунтов, слагающих горный склон; устройство кюветов под внутренним откосом полки с обязательным сооружением водопропускных устройств из кювета в естественные каналы стока; укрепление механическими заграждениями участков склонов (в соответствии со СНиП 2.05.06-85, СН 519-70), нарушенных при анкеровке бульдозерами или другими механизмами земляной техники.

Если перечисленные правила производства земляных работ соблюдались и выполнялись все мероприятия по охране окружающей среды, то объемы работ по технической рекультивации будут минимальны. Они включаются в проекты как нормативные с плановым финансированием. Остальные сверхнормативные объемы технической рекультивации, если они не являются следствием катастрофических природных проявлений, включаются в проект и выполняются при финансировании за счет виновной организации, выполнявшей данный этап работы.

Внастоящее время при разработке рабочих проектов рекультивации территорий, нарушенных при обустройстве и прокладке трубопроводов, на