Геоэкологические проблеми освоєння Варандейского півострова

Геоэкологические проблеми освоєння Варандейского полуострова

М.Ю. Голубчиків (Географічний факультет МДУ їм. М. В. Ломоносова).

Область поширення многолетнемерзлых порід є найперспективніших ресурсним регіоном країни, без освоєння природних багатств який неможливо уявити сталий розвиток Росії і близько світу загалом.

1 Брагинський О. Б. Світовий нафтогазовий комплекс. М.: Наука, 2004, 608с.

Проблемы раціонального освоєння територій істотно ускладнюються околицях південної криолитозоны, де многолетнемерзлые товщі (досить високотемпературні, часто мають складне будова, як у глибині, і по простиранию) мають малої инерционностью стосовно зовнішніх впливів, насамперед до глобальним чи регіональним кліматичним коливань, і навіть до локальних техногенним навантажень. У цьому плані досить типовим є район Варандея, де наростають обсяги промислової видобутку нафти і є. Тут зосереджено близько 9% від кількості всіх відкритих родовищ вуглеводнів Росії. Зокрема, Тимано-Печорский регіон має великий творчий потенціал належала для розширення сировинної бази: початкові сумарні ресурси оцінюються 8 млрд. т у.п., включаючи 4.7 млрд. тонн нафти і 2.3 трлн. м3 газа1.

На території Варандейского промислового вузла на протязі 70 років ведеться активне господарське освоєння території (перше родовище відкрито в 1933 р.). Останнім часом техногенне освоєння Варандейского промвузла істотно активізувалося, що пов’язані з розширенням та розширенням обсягів видобутку нафти і лише частково, супутнього газу Ненецком автономному окрузі. Слід зазначити, що рік проектуються, зводяться нові і входять у експлуатацію нові інженерні споруди різного призначення: селитебные, промислові, інфраструктурні, лінійні, проте до справжнього часу недостатньо опрацьовані складні питання, пов’язані з можливими негативними змінами мерзлотной обстановки при господарському освоєнні Варандейского району.

Нефтепереливной термінал «Варандей» є опорним об'єктом для експорту нафти, видобутої Тімано-Печорської нафтогазоносної провінції.

Летом 2004 р. у складі експедиції ПНИИИСа (Виробничий і НДІ по інженерним здобутків у будівництві) було виконано инженерно-геокриологические і екологічні пошуки біля Варандейского півострова. Дослідження проводили для проектування комплексу берегових резервуарів для перекачування нафти (БРП), установок підготовки нафти і автодороги «селище Новий Варандей — Нові БРП».

Варандейский півострів розташований на сході Большеземельской тундри, на південному узбережжі Баренцова моря, в Ненецком автономному окрузі. Територія півострова під час плейстоцену і голоцену зазнала морських трансгресій і регрессий, що зумовило складне будова верхніх товщ многолетнемерзлых порід (ММП): «строкатість» геокриологических умов і розмаїтість типів мерзлотной обстановки, ускладненою охолодженими засоленими породами, і навіть напорными криопэгами (то є сильно засоленими підземними водами).

Район дослідження перебуває поза Полярним колом, середньорічна температура повітря тут становить -8°С. Для території характерні типові тундрові ландшафти. Активне господарське освоєння в останнім часом ведеться на 3-х геоморфологічних рівнях: пляж, є низькою і верхня лайды (приморські берегові тераси). Нині планується освоєння території першої (низькою) морської тераси. Грунти із поверхні представлені морськими пісками, подстилаемыми суглинками, на окремі ділянки перекриваються торфовищами потужністю більш 0.7 м.

Растительность в тундрових ландшафтах є один з надійних показників, що відбивають глибини сезонно-талого шару (СТС). Паралельно, вивчаючи рослинний, грунтовий покрови території, і навіть глибини СТС, можна простежити залежність цих параметрів друг від друга.

2 Инжeнepнo-гeoкpиoлoгичecкиe дослідження та инженерно-экологические пошуки стосовно об'єкта «Варандей»: майданчики вахтового селища, полігону, ізолюючої муфти, вахтового селища у БРП «Варандей» і під'їзні дороги. Звіт. М.: ПНИИИС, 2004 г.

Ключевой ділянку, у якому проводилися польові дослідження, лежить у межах тундрових ландшафтів, на 3-х геоморфологічних рівнях: висока і нижня лайды і військовий морський пляж. Кожен із рівнів має параметри зволоження, дренированности, кількості сумарно одержуваної сонячної радіації, характеристик перерозподілу снігової покриву, динаміки протаивания і т.д.2.

Растительность високої лайды має як багате видове розмаїтість проти видовим розмаїттям нижньої лайды і морського пляжу. Кордон з-поміж них досить чітка і добре визначається по зміні рослинних співтовариств. На високої лайде спостерігається домінування тундрових і мохово-болотных співтовариств, вже типових для тундри, під покровом яких СТС становить менше 0.4 метрів і трохи більше 1.2 м.

Для низькою лайды характерні мелко-кочковатые заболочені мохово-осоковые поверхні і є солончакова рослинність (безпосередньо під якої глибини СТС становить 2-х м), представлена, в основному, литорально найбільш часто затоплюваних територіях під час припливів, сильних штормів і просочуванні соленных морських вод, і супралиторалью. При промерах СТС на поверхнях, зайнятих щільним покровом осоково-разнотравной лайдовой рослинності, СТС не перевищував 1.4 м. На відкритих ж ділянках (які можуть перебувати буквально в 0.2 м від попередньої точки виміру СТС) СТС може становити більше 2-х метрів.

Морской пляж позбавлений рослинності цілком у через відкликання активної хвильової діяльністю Баренцова моря. У грунтових товщах пляжу, що був морським піском, глибина сезонного відтаювання повсюдно перевищує 2 м. Рослинність відсутня на ділянках, сильно змінених у процесі діяльності (планування території, складування буртов піску, рух техніки), де СТС, як і морському пляжі, становить понад 2-х м.

3 Будівельні правил і норми. СНиП 2.02.04- 88. Підстави і фундаменти на вечномерзпых грунтах. М.:ЦИТП Держбуду СРСР, 1990. 56 с.

В останнім часом основним типом споруджуваних інженерних об'єктів в Варандейском промисловому ділянці є будівництво берегових резервуарів перекачування нафти (БРП) великий ємності (до 80−150 тис. т), і навіть установок з підготовки нафти (УПН). Слід зазначити, що видобута нафту цьому регіоні є смолисто-асфальтеновой (самої высокопарафинистой із усіх російських нафт, із високим температурою застигання, що становить +8+15°С), для її нормальної транспортування в танкери необхідний спеціальний підігрів. Ці об'єкти зводяться за першим принципу СНиП, тобто зі збереженням вечномерзлого стану підстав протягом усього періоду будівництва і експлуатації; як фундаментів використовуються, переважно, буронабивные сваи3. Експлуатація подібних споруд на многолетнемерзлых породах (ММП) надає певне несприятливий вплив на підстави, що виявляється, передусім, в привносе тепла в мерзлу товщу під час фундаментостроительных робіт, соціальній та збільшенні статичних навантажень на многолетнемерзлые і охолоджені грунти. Споруди для нагріву нафти представляють істотну загрозу мерзлому стійкого стану підстави нафтосховищ у непростих инженерно-геокриологических умовах — за наявності засолених охолоджених порід і напірних криопэгов. Отже, резервуари великих ємностей для зберігання нафти надають як сильне механічне і хімічний вплив на мерзлі породи, іншої теплове, що може спричинити до активізації небезпечних кріогенних процесів. Зміна цих властивостей своєю чергою веде до формування нових параметрів і властивостей мерзлих порід — постає нове реальність, яка проводити інженерні споруди. Можливі аварійні ситуації можуть призвести до екологічних катастроф, які зачіпають як слабко відновлювані тундрові ландшафти, а й щодо великі площі водної акваторії Баренцова моря.

Расширение промислового вузла у районі селища Варандей зажадає залучення нової робочої сили й персоналу, створення їм відповідної інфраструктури. Тому споруди цьому ж районі слід проектувати з урахуванням найпоширеніших ММП, які мають тут щодо ускладнене будова: поклади шарових льодів, виходять неподалік від селища Варандей; напірні охолоджені, сильно засолені підземні води (криопэги); досить високі значення температури; глибоке сезонне протаивание. До того ж тут дуже активні багато небезпечні кріогенні процеси: термоабразия і руйнування берега Баренцова моря; морозобойное розтріскування з формуванням мерзлотных полігонів по повторно-жильным льодів на морських терасах; термокарст (протаивание мерзлих порід й освіту ставків і боліт) і ін. До того ж, дуже широко розвинені активні эоловые і схилові процеси, про котрих тут спровоковані, переважно, господарської діяльністю людини. Наприклад, в настощге час вже цілу серію житлових і господарських будівництв деформована (до руйнації) внаслідок інтенсивного итступания берегів внаслідок відтаювання иноголетнемерзлых порід. Загроза разрушеия нависає над нафтобазою, аеропортом, і низку інших господарських об'єктів.

Среднегодовая температура ММП коливається в межах: від 0° до -2 °С. Для території характерно 6 типів будівлі верхніх грунтових товщ на глибині інженерного освоєння: 1) сезонно-талый шар (СТС) перекриває ММП; 2) СТС перекриває гори"нт ММП, нижче залягає лінза криопэга, подстилаемая товщею ММП; 3) сезонно-мерзпыйслой (CMC) перекриває товщу реликтодыхММП, подстилаемую криопэгами надтолip ММП; 4) CMC перекриває реліктові тягни ММП, подстилаемые напорными криоздзгами, які перекривають вечномерзлые эднты; 5) CMC подстилается товщею талих порід, які перекривають ММП; 6) CMC neэрекрывает талі породи. За підсумками даних було побудовано инженерно-мерзлотно-экологическая карта на дослідженому ключовому ділянці. Карта складена обох типів інженерних споруд (абсолютно мбких споруд й споруд із заглубленным фундаментом) з позиції їх опірності прогнозу розвитку небезпечних природних (насамперед кріогенних) процесів.

На берегової зоні дуже протікають природні процеси, чимало з яких активізовані внаслідок техногенного освоєння. Найчастіше трапляється абразія і термоабразия берегів, эоловые процеси, дефляція, лінійна термоэрозия та інших. На озерно-аллювиальной рівнині кріогенні процеси представлені термокарстом і пучением.

Совместно з працівниками ПНИИИСа було побудовано ГИС-карты (карти, створені з урахуванням комп’ютерних геоінформаційних систем, а саме: ґрунтова, ландшафтногеоботаническая, инженерно-геокриологическая, инженерно-мерзлотно-экологическая). До того ж було проаналізовано велике кількість проб (грунтових і підземних вод, грунтів, донних відкладень, повітря), відібраних на аналіз забруднення металами, нафтопродуктами, солями і ін. Було виявлено: забруднення природних ландшафтів нафтопродуктами і металами (впливає на глибини сезонно-талого і сезонно-мерзлого верств через зміну теплопровідності грунтів), і навіть характер взаємозв'язку вод термокарстовых ставків і морськими водами.

Во час експедиції проводили дослідження хімічного складу різних компонентів ландшафту (грунту, грунту, води, донних відкладень тощо.). Як приклад забруднення території можна привести результати хімічного аналізу води з прудаотстойника і сусідній території. Об'єкт лежить у 2 кілометрів від селища Новий Варандей у напрямку до БРП № 2 (берегової резервуар для перекачування нафти). Як протифільтраційного екрана на пруде-отстойнике експлуатують дороге покриття, виготовлене з полімерних матеріалів спеціального складу. В усіх життєвих сусідніх водоймах проводилися відбори проб води та донних відкладень на хімічний аналіз. Результати аналізів показали, що домішки нафтопродуктів на воді пруда-отстойника становлять 1.15 мг/л, а озері, котрий у 10 м від нього, — 0.92. Середнє кількість домішок у питній воді переважають у всіх озерах становить 0.3 мг/л. Отже, потрапляння забрудників зі пруда-отстойника в сусідні озера дуже важливо, що демонструє ненадійність влаштованого дорогого протифільтраційного покриття.

Изучение існуючого досвіду освоєння Варандея показав, що недостатній облік мерзлотных умов може викликати негативні геоекологічні зміни, призвести до руйнації господарської інфраструктури. Необхідно розвивати і вчасно приймати завчасні заходи для моніторингу за станом ММП й сталістю інженерних споруд.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із російського сайту internet.