Материал: Управление техносферной безопасностью. Оценка загрязнений рек при аварийных сбросах опасных веществ. Разиньков Н.Д

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный технический университет»

Кафедра техносферной и пожарной безопасности

УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОСФЕРНОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ

ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЙ РЕК ПРИ АВАРИЙНЫХ СБРОСАХ ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ

Методические указания к выполнению курсовой работы для магистрантов,

обучающихся по направлению 20.04.01 «Техносферная безопасность» всех форм обучения

Воронеж 2021

1

Введение

Катастрофа в г. Норильске Красноярского края, произошедшая 29.05.2020 и которая стала экологической чрезвычайной ситуацией федерального масштаба, стала одной из крупнейших утечек нефтепродуктов в нашей стране в арктической зоне. Около 21 тыс. тонн дизельного топлива разлились далеко за пределы промзоны расположения ТЭЦ-3 в Кайеркане (район Норильска). В результате около 6 тыс. тонн нефтепродукта попало в грунт, а 15 тыс. тонн поступило непосредственно в реку Далдыкан, являющуюся правым притоком реки Амбарной. Река Амбарная впадает в крупное озеро Пясино (площадь озера

– 735 км2; является 3-им по площади из озёр в Красноярском крае и 16-ым в России). Из озера вытекает река Пясина, которая впадает в Карское море. Возникла реальная угроза для экосистемы Северного Ледовитого океана.

На объекте хранения топлива ТЭЦ-3 имелся План ликвидации аварийного разлива нефтепродуктов (далее – ПЛАРН), в котором риск полного разрушения единичной ёмкости хранения дизтоплива (20 тыс. тонн) был идентифицирован, но явно недооценен. Как правило, до недавнего времени (до конца 2020 г.) основное согласование ПЛАРНов производилось МЧС России. Как результат, в ПЛАРНах рассматривалось в качестве наихудшего сценария разрушение максимальной единичной ёмкости и воспламенение нефтепродукта; основными рисками являлись так называемые «пожарные риски», экологические риски, т.е. загрязнение окружающей среды

рассматривалось вскользь или вовсе не рассматривалось. При этом ключевым объяснением разработчиков было объяснение, что экологический вред, возникший без загорания топлива не ставится ни в какое сравнение с пожаром на нефтебазе, где к тому же погибает и (или) получает ожоги несколько человек из персонала. Авария в Норильске раскрыла глаза экспертам, которые до недавнего времени брались за разработку ПЛАРНа. По существу получался не ПЛАРН, а План тушения пожара на нефтебазе, изображались карты потенциального пожарного риска. Между тем схемы разлива топлива на топографических картах не отображались, движение вылившегося топлива по рельефу, а тем более по временным и постоянным водотокам, не анализировалось. В Главных управлениях МЧС России по субъекту РФ происходило согласование таких ПЛАРНов, так как понимания глубины вопроса, прямо скажем, не было, очевидно, в виду отсутствия компетенции у специалистов отделов предупреждений чрезвычайных ситуаций в вопросах анализа экологических рисков.

Примерно такая же ситуация происходила и в структурных подразделениях Ростехнадзора (также согласовывали ПЛАРНы). Для себя они видели согласование только в качестве подтверждения наличия резервуарного парка и правильной идентификации ёмкостного оборудования.

После знаменательной аварии в Норильске согласование ПЛАРНов полностью отошло по закону [1] Росприроднадзору, а прежние нормативно-

3

правовые акты, касающиеся разработки и согласования ПЛАРНов, были отменены. Росприроднадзор, к сожалению, оказался сам не готов к повороту таких событий, на начало 2021 г. ещё не вышло ни одного нормативноправового акта в отношении Плана предупреждения и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов (даже название планируемого документа изменено)

[1].

Более того, теперь эксплуатирующая организация «объектов капитального строительства при транспортировке (здесь имеется ввиду на суше только трубопроводный транспорт – примеч. автора), хранении, реализации углеводородного сырья и произведённой из него продукции, допускаются при наличии проектов рекультивационных и иных восстановительных работ» [1].

1. Гидрологические термины, применяемые в методике

Гидрологические термины имеют свою специфику, в практической гидрологии используются в основном в среде инженеров-гидрологов и гидротехников, поэтому, вначале рассмотрения методики, необходимо дать их толкование для однозначного понимания требуемых исходных данных и исследуемых вопросов:

водоток – водный объект, который характеризуется движением воды в направлении уклона в ландшафтном углублении земной поверхности. Водотоки различают постоянные (река, ручей) и временные (лог, балка, суходол);

гидравлические характеристики водного потока – морфометрические

показатели, кинематические и динамические величины водного потока, характеризующие условия течения: глубина, ширина, площадь поперечного сечения (живое сечение водного потока), расход воды, скорость течения, шероховатость русла и др.;

гидрологические характеристики водного объекта – морфологические особенности (излучины или меандры, плёсы, перекаты, осередки и др.), морфометрические показатели, характеризующие особенности водотока: характерные расходы для различных режимов водотока (межень, паводок) и уровни воды, направление и скорость поверхностных и глубинных течений, показатели уклонов, данные о химическом составе вод, ледовых явлениях и др.;

коэффициент Шези – один из важнейших параметров водотока,

учитывающий влияние на скорость течения воды формы и размеров русла, шероховатости берегов и дна. Для определения коэффициента Шези могут использоваться различные эмпирические формулы, каждая из которых имеет свою сферу применения;

 гидрологический режим – закономерные изменения состояния водного

объекта, его гидрологических показателей. Проявляется в виде многолетних сезонных (например, половодье) и суточных (например, морской прилив) колебаний уровня, скорости и расхода воды, её температуры, состава и 6

4

концентрации растворённых веществ, ледовых явлений и др. Элементы гидрологического режима водного объекта можно обнаружить в справочниках, лоциях, на географических (чаще на топографических) картах и др.;

ледостав – зимний период в году, в течение которого наблюдается неподвижный ледяной покров на водном объекте;

водозабор – изъятие (забор) воды из водного объекта в целях

водопользования для хозяйственных, производственных нужд;

консервативное вещество – устойчивое вещество, не претерпевающее изменений в воде за счёт химических и гидробиологических процессов. Уменьшение концентрации консервативных химических веществ в воде водотока происходит только в результате разбавления;

неконсервативное вещество – концентрация вещества, попавшего в

воду, уменьшается за счёт разбавления, происходящих химических и гидробиологических процессов;

коэффициент скорости самоочищения – показатель, характеризующий время, необходимое для уменьшения концентрации вещества до определённого уровня за счёт химических, гидробиологических и других подобных процессов, происходящих в водных объектах; например, в «здоровой» реке попадающие загрязнители уменьшают своё количество на 30 % в сутки;

коэффициент шероховатости русла nш – безразмерная величина,

численно характеризующая сопротивление, оказываемое руслом водному потоку, протекающему по нему;

 коэффициент шероховатости льда nл – безразмерная величина,

численно характеризующая сопротивление, оказываемое потоку нижней поверхностью льда, сковывающего этот поток.

2. Методические подходы по оценке загрязнений рек в случае аварийного попадания опасных веществ в водотоки

В результате аварии на опасном производственном объекте ёмкостного оборудования или трубопровода в водотоки (постоянные; временные в паводковый период) могут поступать опасные химические вещества и нефтепродукты, что влечёт за собой загрязнение поверхностных вод. В данном практическом методическом подходе оценка грунтовых загрязнений и загрязнений подземных горизонтов воды не рассматривается (примеч. автора).

Методика, послужившая основой для практического задания, разработана МЧС России [2], и интерпретирована для обучающего процесса в соответствующий удобный пошаговый алгоритм вычислений [3].

Аварийный сброс загрязняющих веществ в водный объект означает крупнотоннажное поступление в него химических веществ в результате различных аварий: транспортных аварий с автомашинами и железнодорожными вагонами, разрывов нефте- и продуктопроводов и т.д.

5