Магистральные трубопроводы, проложенные на Cеверо-Востоке Российской Федерации отличаются значительной протяженностью, при этом их конструктивно-технологические параметры и эксплуатационные условия сильно меняются по длине трассы, что ведет как к интенсивности аварий, так и различию сценариев их развития и величине ущербов [1].
Геотехнический мониторинг трубопровода позволяет не только следить за изменением состояния природно-технической системы, но и прогнозировать возникновение аварий. Аэровизуальное обследование (АВО) представляет собой этап геотехнического мониторинга. Под аэровизуальными обследованиями (АВО) линейных природно-технических систем (ПТС), в т.ч. магистральных трубопроводов, понимается процесс визуального изучения их состояния с помощью летательных средств.
Аэровизуальное обследование как метод исследования состояния линейных трубопроводных систем
Эксплуатация магистральных трубопроводов в случае возникновения внештатных ситуаций, несет большую опасность для людей и окружающей среды. Для определения возможности возникновения или предупреждения аварий вследствие активизации опасных природных и геологических процессов можно использовать метод аэровизуального обследования.
Начальным этапом АВО являются подготовительные работы, в ходе которых происходит сбор и анализ литературных и архивных данных, подбираются карты и схемы на трассу магистрального трубопровода, на которых отмечаются положения определенных на предварительном этапе потенциально опасных участков, наносятся и другие ориентировочные объекты; определяется способ регистрации результатов АВО; выбираются рациональные технические параметры АВО (скорость, высота полета, общая продолжительность наблюдений и т.д.); составляется подробная программа работ на маршруте АВО, которая зависит от изученности трассы, прогноза развития геологических процессов и состояния трубопровода.
Для упрощения регистрации геологических процессов и состояния магистрального трубопровода во время АВО используется GPS навигатор с предварительно нанесенными схемами опасных участков масштабов от 1:5000 до 1:20000 с разбитым километражем.
Во время АВО производится непрерывная съемка на видеокамеру и экспертами-геокриологами, фотографирование участков с развитием опасных геологических процессов. Аэровизуальное обследование осуществляется с вертолета на высоте 100 м со средней скоростью не выше 100 км/ч при боковом удалении от оси трубопровода не более 100 метров. Главным инструментом при обследовании служит оборудование, с помощью которого фиксируются проявления экзогенных геологических процессов (ЭГП) и обстановка на трассе [2]:
- приемные устройства системы глобальной спутниковой навигации, обеспечивающие регистрацию трека, совпадающего с траекторией полета воздушного судна;
- фотокамеры для съемки проявлений ЭГП;
- видеокамеры для непрерывной съемки трассы трубопровода;
- радиосвязь между специалистами и пилотами;
- блоки памяти для хранения архивной информации и цифровых карт;
- компьютеры для синхронизации всего оборудования, навигации, генерации предупредительных сигналов, для подготовки отчетной документации;
- блоки бесперебойного питания для подзарядки аккумуляторов съемочного и навигационного оборудования.
При выборе типа фото-видео камеры для проведения съемок, необходимо подбирать высокочувствительную аппаратуру, с тем, чтобы с большей точностью закартировать рельеф и тем большие подробности строения микрорельефа различимы при дешифрировании снимков, предназначенных для специального вида дешифрирования, т.е. опознания и определения количественных и качественных характеристик изучаемых объектов. Видеокамеры должны иметь защиту от вибраций и запасные аккумуляторы.
Результаты АВО привязываются к километражу трассы. Привязка осуществляется по зафиксированным времени и скорости полета, и проверяется по времени пролета километровых знаков или других характерных объектов на трассе МТ. В этом случае координаты объекта наблюдения могут содержать ошибку в привязке около 40 метров, рис. 1, 2.
Рис. 1. Привязка фотографий к карте
Рис. 2. Снимки аэровизуального обследования, привязанные к карте
Строительство трассы нефтепровода, вырубка леса, нарушение растительного покрова при рытье траншеи, естественного стока водоемов при строительстве и обваловке – это естественные потенциально опасные геотехнические процессы [3].
Для участка трассы трубопровода также характерны следующие природные криогенные процессы и явления [4]: криогенное пучение грунтов, которое распространено почти на всей территории выделенных геокриологических участков трассы; наледеобразование; процессы эрозии и термоэрозии, вызывающие возникновение процессов оседания, обрушения, осыпания, оползания и др.; солифлюкция и оползнеобразование, по воздействию на инженерные сооружения также относящиеся к числу опасных; термокарст который образуется в связи с оттаиванием льдонасыщенных грунтов и вытаиванием подземных льдов, приводящий к проседанию поверхности земли, возникновению отрицательных форм рельефа и их заболачиванию.
На рис. 3 представлен участок трассы трубопровода с частичным заболачиванием предположительно термокарстового происхождения и протеканием эрозионных процессов, которые ведут к размыву обваловывания трубопровода поверхностным стоком вод, изменению его пространственного положения и оголению некоторых участков.
Рис. 3. Развитие термокарста на трассе трубопровода
Заключение
Использование геоинформационных систем значительно повышает обоснованность и качество управленческих инженерных решений по защите трубопроводных систем от воздействия опасных природных и природно-техногенных процессов, минимизирует ошибки в оценке состояния природно-техногенной системы, связанные с недостатком информации о степени опасности развития природных и природно-техногенных процессов.
Имея значительное количество информации по ландшафту, природно-климатической зоне, наличии опасных событий, риск-факторов с количественной оценкой негативных воздействий влияния МТ на окружающую среду строятся карты риска с использованием геоинформационных технологий, на основе которых можно разрабатывать корректирующие мероприятия по минимизации антропогенных воздействий на окружающую среду и причинения ущербов народному хозяйству. Для оценки геологических рисков необходимо дополнительно использовать достаточно сложные прогностические модели.