1 Кокшетауский технический институт Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Казахстан
 Скачать 2.37 Mb.
|
|
ГЛАВА 3. ЛИКВИДАЦИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИИ ПРИ НЕФТЯНЫХ РАЗЛИВАХ Локализация и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов предусматривает выполнение многофункционального комплекса задач, реализацию различных методов и использование технических средств. Главные задачи по ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов [12]: - быстрая локализация аварийного разлива с целью ограничения распространения нефти на большую площадь; - сокращение времени ликвидации разлива с помощью применения современных технологий, оборудования и материальных средств; - минимизация ущерба окружающей среде. Задачами системы мер по ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов в прибрежной зоне являются: - направление нефтяных пятен, которые потенциально способны достичь берега, в менее экологически уязвимые зоны; - отклонение нефти от экологически уязвимых зон, особенно от входов в заливы (заливы считаются экологически уязвимыми из-за наличия болот, которые служат местом обитания разнообразной флоры и фауны, а так же привлекают перелетных птиц и других представителей животного мира). 3.1 Ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов в акваториях Существует несколько методов ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов в акваториях: - наблюдение и оценка; - локализация разливов; - осуществление сбора нефти и нефтепродуктов; - используя специальные химреагенты; - сжигание на местности; - биологическая обработка; - очистка побережья. 3.1.1 Наблюдение и оценка Зачастую сырая нефть, особенно если она относится к легким типам нефти, диспергируется под воздействием природных процессов, особенно если разлив произошёл на значительном удалении от берега.Одна из наиболее важных задач, если выбор сделан в пользу стратегии «ничего не предпринимать», заключается в наблюдении за передвижением нефти и обеспечении готовности к принятию мер по ликвидации.Очевидно, что для эффективного реагирования на нефтяные разливы, существенную роль будет играть наблюдение с воздуха, задача которого состоит не только в наблюдении за перемещением и конечным превращением разлитых нефтепродуктов, но и совершенствованием управления операциями по очистке. 28 Примерные прогнозы движения нефтяных пятен можно выполнять на бумаге, имея информацию о направлении поверхностных течений и их скорости, а также направлении ветра и его скорости. Обычно нефть движется со скоростью, равной 100% скорости течения и примерно 3% скорости ветра. Результирующее направление и скорость движения пятна получаются за счет несложного геометрического построения. Более сложные расчеты требуются, когда течения и ветры меняются во времени и с расстоянием, особенно в районах прибрежного мелководья. Для характеристики движения течений может потребоваться подробная гидрографическая информация, и с помощью компьютерного моделирования можно получить более оперативный и более точный прогноз движения нефтяных пятен. Имеется целый ряд компьютерных программ, позволяющих осуществлять прогнозное слежение за нефтяными разливами. Другие отличаются повышенной сложностью, используя сложные построения моделей гидрографии поверхностных вод и типов волн. Некоторые лишь способны прогнозировать перемещение одной точки нефти, другие прогнозируют распространение пятна, эмульгирование, диспергирование и испарение нефти. Самые совершенные модели даже обладают способностью прогнозировать характер и перемещение глубинного диспергированного нефтяного шлейфа. Совершенство прогноза, которую дает моделирование, зависит от качества собранной информации. Сложные модели основываются на детальную информацию о гидрографии, водных глубинах, режимах местных ветров, температурах воды и характеристиках нефти. Прежде, чем сам пакет можно использовать для прогноза перемещений нефтяных пятен в том или ином районе, необходимо подготовить большой объем данных по данному району. Многие построены по модульному принципу, с тем, чтобы по необходимости можно было «включить» блоки данных по различным районам. Однако подготовка такого блока данных модульного типа порой требует нескольких месяцев. 3.1.2 Локализация разливов и осуществление сбора нефти и нефтепродуктов Основными средствами локализации разливов ННП в акваториях являются боновые заграждения. Их предназначением является предотвращение растекания нефти на водной поверхности, уменьшение концентрации нефти для облегчения процесса уборки, а также отвод (траление) нефти от наиболее экологически уязвимых районов. В зависимости от применения боны подразделяются на три класса [10]: I класс - для защищенных акваторий (реки и водоемы); II класс - для прибрежной зоны (для перекрытия входов и выходов в гавани, порты, акватории судоремонтных заводов); III класс - для открытых акваторий. Боновые заграждения бывают следующих типов: самонадувные - для быстрого разворачивания в акваториях; 29 тяжелые надувные - для ограждения танкера у терминала; отклоняющие - для защиты берега, ограждений ННП; несгораемые - для сжигания ННП на воде; сорбционные - для одновременного сорбирования ННП. Рисунок 8 - Сбор нефти Все типы боновых заграждений состоят из следующих основных элементов: поплавка, обеспечивающего плавучесть бона; надводной части, препятствующей перехлестыванию нефтяной пленки через боны (поплавок и надводная часть иногда совмещены); подводной части (юбки), препятствующей уносу нефти под боны; груза (балласта), обеспечивающего вертикальное положение бонов относительно поверхности воды; элемента продольного натяжения (тягового троса), позволяющего бонам при наличии ветра, волн и течения сохранять конфигурацию и осуществлять буксировку бонов на воде; соединительных узлов, обеспечивающих сборку бонов из отдельных секций; устройств для буксировки бонов и крепления их к якорям и буям. 30 Рисунок 9 - Установка боновых заграждений При выборе боновых заграждений необходимо учитывать следующие обстоятельства [10]: 1. Условия, при которых будет задействован бон, в частности, погодные условия, высота волн, открытое море или укрытая водная зона, скорости течения и т.д. 2. Материально-технические требования, например, будут ли боны применены в стационарном варианте или же придется их транспортировать, и возможно, через бурное море. 3. Наличие рабочей силы и технических средств развертывания бонового заграждения. 4. Необходимость обеспечения совместимости различных типов боновых заграждений друг с другом. Рисунок 10 - Транспортировка боновых заграждений 31 Аналогичные обстоятельства придётся учитывать при развертывании оборудования. Однако во многих случаях у руководителя команды ликвидаторов нефтяного разлива будет небольшой выбор типов технических средств, и ему придется обходиться тем, что уже имеется. В связи с этим, нельзя недооценивать важность предварительного планирования и выбора типов боновых заграждений, и в этом отношении, всякого другого оборудования. Области использования боновых заграждений. Боновые заграждения применяются для сбора, отклонения, локализации и сосредоточения разлитых нефтепродуктов и защиты от них. Согласно схеме сбора нефти представленной на рисунке 11, боны буксируются, сохраняя определенную конфигурацию, например, в виде букв J, U или V, в направлении того места, где, как известно, находится в плавучем положении разлитая нефть, чтобы обеспечить сбор нефти, будучи буксируемы судном, начиная с того или иного края разлива. Такая система может быть дееспособной обычно там, где имеется достаточное пространство чистой воды, пригодной для судоходства. Рисунок 11 - Схема сбора нефти Важным компонентом этой системы является средство удаления нефти из района, окруженного бонами. Обычно в виде таких средств выступают нефтесборщики, или же в некоторых случаях окруженная нефть буксируется в направлении покатого берега, куда она выносится для того, чтобы ее потом собрали механическими способами. В нескольких коммерческих системах нефтесборщики являются частью самой боновой системы, например, Weir Boom b Ro-Skim. 32 Рисунок 12 - Развёртывание бонов U – образной формы Отклонение. Обычно боновые заграждения применяются в акватории рек или в зоне побережья. На берегу моря или реки должны быть организованы подходящие пункты сбора нефти, и с помощью отражающих боновых заграждений плавающая нефть отклоняется в направлении этих пунктов. Там она может быть собрана с помощью нефтесборщиков, вакуумных сборников и каких-то других механических средств. Локализация/концентрация.Боновые заграждения применяются для недопущения распространения нефтепродуктов по поверхности воды до их сбора. Во многих ситуациях именно это является желаемым результатом, например, в районе источника разлива, когда нужно локализовать эффект нефтяного разлива, когда нефть скопилась в небольших заливах или бухтах, на берегах, в тихих заводях с водоворотами у берегов рек или там, где в районах набережных имеются скопления нефти. Ситуаций, в которых таким образом могут применяться боновые заграждения, множество, и они могут быть самыми разными. Однако прежде чем использовать, таким образом, боны, очень важно уделить пристальное внимание тому, как будет собираться нефть, например, имеется ли подходящие пути доступа по суше или морю для развертывания людских ресурсов, судов и технических средств? Также важно поставить крепящие якоря на бонах, чтобы удерживать их в нужной позиции и не допустить их выноса на берег на камни или покрытые ракушками причальные стенки. Защита. Большей части береговых зон или берегов рек свойственны множество особенностей, которые имеют природную или хозяйственную ценность и защиту которых необходимо при возможности обеспечивать. Перечень таких особенностей велик и разнообразен, например, водозаборы охлаждающей воды при электростанциях и промышленных предприятий, 33 водозаборы пресной воды для рыбопитомников, пристани для яхт и птичьи заповедники, бухты, ведущие к болотистым местам и илистые поймы. Развертывание бонов. Развертывание бонов не простая операция. Важно, чтобы само развертывание происходило последовательно и организованно, прежде всего, для того, чтобы облегчить саму работу, и во-вторых, чтобы предотвратить какой-либо ущерб для бона в ходе развертывания. Ниже перечисляется ряд рекомендаций, которые должны помочь при развертывании бонов с минимальными усилиями и без всякого ущерба: Прежде чем будет установлен бон, необходимо рассчитать и собрать примерную длину бонов, стараясь максимально сделать это на суше или на борту судна. После того, как боновое заграждение будет готово, его можно спустить на воду и отбуксировать на место развертывания. Его конечная позиция будет зафиксирована спуском соответствующих якорей. В случае отсутствия постоянных анкерных точек метод проб и ошибок поможет скорректировать положение якорей. Чтобы не допустить срыва якорных канатов под воздействием волнения, их длина должна быть как минимум в три раза больше глубины воды в данной точке. Рисунок 13 - Работа персонала по подготовке бонов для их развёртывания и проведение развёртывания В тех случаях, когда боновое заграждение используется для защиты чувствительного района, необходимо тщательно следить, чтобы между заграждением и берегом не было промежутков, чтобы не допустить прохода нефти. Рекомендуется использование специального берегоизолирующего бона. 34 Много времени можно сэкономить, если составить упреждающие планы в тех районах, где есть необходимость обеспечить боновую защиту, или которые являются идеальными местами для сбора нефти. Развертывание будет более оперативным, если на бонах будут иметься постоянные анкерные точки, и, - развивая эту концепцию ещё дальше, - тогда можно будет размещать боны требуемой длины с заранее отмеренными причальными тросами в необходимом месте. Ограничения в использовании бонов. Аналогично всем другим механическим системам в отношении бонов действуют ограничения, связанные с их конструкцией и технологией строительства, а также естественными физическими законами. Боны должны выдерживать воздействие морской воды и нефти без ущерба для себя и должны обладать достаточной прочностью, чтобы противостоять износу и ожидаемым воздействиям. Обратим внимание на три желаемых аспекта в конструкции бонов [10]: Анкерные точки: Они должны крепиться к низу бонового фартука, чтобы не допустить деформации бона под воздействием течения, что может привести к проникновению нефти под низом бона. Плавучесть: Плавучесть должна быть как можно выше, иначе собранная нефть может перетечь через верх заграждения в условиях сильного течения. Контуры бона: Контуры бона должны быть как можно более ровными, потому что всякие выступы или углубления могут воспрепятствовать спокойному течению воды. Это может вызвать водовороты, которые приведут к потерям нефти, даже при относительно низкой скорости течения. Воздействие течений. Если скорость течения, перпендикулярного к бонам, превышает примерно 0.7 узлов (0.36 м/сек), то это может обернуться потерями нефти, за счет ее прохождения под боном. Это будет означать невозможность перекрыть боном поток воды от одного берега к другому, если в каком-то месте скорость течения будет составлять 0.7 узлов (0.36 м/сек). Чтобы уменьшить потери нефти, необходимо поставить боновое заграждение под углом таким образом, чтобы уменьшить перпендикуляр течения к линии бонов до значения, ниже критического. Если скорость течение превышает 4 узла (2.06 м/сек), то требуемая длина бонов становится слишком большой и неуправляемой, и в таком случае устанавливать боны не рекомендуется. Примечание: Важно отметить себе, что в условиях открытого моря, там, где боны могут дрейфовать вместе с течением, снижая, таким образом, относительную скорость между боном и водой, эта проблема не становится острой, если относительное смещение между боном и водой удерживается на уровне ниже 0.7 (0.36 м/сек). 35 Воздействие волн. Волны играют важную роль в работе бона. Их высота и частота в связи с прочностью конструкции и гибкостью бонового заграждения должны особо учитываться при рассмотрении способности бонов локализовать нефть. Разумеется, в данном случае трудно формулировать жесткие и твердые правила, учитывая, что при создании бонов применяются самые разные материалы и конструкции и т. д. Однако в качестве ориентиров можно использовать следующие общие замечания: Длинные волны:Не должны вызывать проблем, при условии гибкости бонов, если только они не слишком высоки. Средние волны: Есть реальная возможность, что произойдёт «перемыкание» (если высота волн превышает 3 метра) и нефть сможет пройти под бонами, - если только в конструкцию бонов не заложена большая гибкость. Короткие волны: Такие волны могут иметь место в закрытых водах или накладываться на более крупные волны в открытых водах под воздействием ветров. Они вызывают повышенную турбулентность в верхней точке бона и с помощью ветра могут привести к перехлесту нефти через бон. Обслуживание бонов. После развертывания бона, важно обеспечить его регулярное обслуживание. Бон находится в постоянном движении в силу движения водных масс и ветра, и это становится причиной износа и усталостных напряжений боновых материалов и якорных систем. В тех местах, где есть сильные течения, возможно применять плавучие якоря. Эти усталость и износ материалов могут означать, что бон может сместиться со своего идеального положения и даже прийти в полную негодность. Ниже перечисляются важные моменты, на которые необходимо обращать постоянное внимание, чтобы обеспечить сохранность бонов и их высокую работоспособность. Регулярно проверяйте бон на отсутствие повреждений в: Отсеках плавучести, клапанах и колпачках клапанов; Боновых соединениях; Балластных принадлежностях; Анкерных точках; Отсеках а которые воздействуют высокие скорости течений (т. е. высокие нагрузки). При возможности проверяйте все якорные канаты на чрезмерное изнашивание и ущерб. Проверяйте все якорные позиции и регулируйте их в случае чрезмерной деформации бона. Помните об изменениях скорости и направлении течений, что может привести либо к полной потере работоспособности бона или потере локализованной нефти. При возможности удаляйте мусор, который может вызвать ущерб. Примечание. При разливах ННП в акваториях рек, где локализация бонами из-за значительного течения затруднена или вообще невозможна, рекомендуется сдерживать и изменять направление движения нефтяного пятна 36 судами-экранами, струями воды из пожарных стволов катеров, буксиров и стоящих в порту судов. В качестве локализующих средств при разливе ННП на почве применяют целый ряд различных типов дамб, а также сооружение земляных амбаров, запруд или обваловок, траншей для отвода ННП. Использование определенного вида сооружений обуславливается рядом факторов: размерами разлива, расположением на местности, временем года и др. Для сдерживания разливов известны следующие типы дамб: сифонная и сдерживающая дамбы, бетонная дамба донного стока, переливная плотинная дамба, ледяная дамба. После того как разлившуюся нефть удается локализовать и сконцентрировать, следующим этапом является ее ликвидация. 3.1.3 Сбор нефти и нефтепродуктов Когда разлив нефти происходит в местах с штормовой обстановкой, проведение любых работ по локализации и сбору может быть серьезно затруднено. Самым привлекательным вариантом, при наличии возможности, является сбор основной массы нефти еще до того, когда она будет вынесена на берег, хотя на практике это может оказаться весьма трудным делом. Особенно это характерно для тех случаев, когда нефть успела распространиться на очень большой площади открытого моря, когда даже самые большие системы ликвидации оказываются крошечными на фоне размеров нефтяного пятна. Наиболее распространенным методом достижения этого будет развертывание боновых заграждений, назначение которых – помешать распространению нефти на большой площади и, таким образом, концентрировать ее в одном месте. После этого задействуются нефтесборщики, задача которых собрать локализованную нефть. После этого ее перевозят в место временного хранения, чтобы в конечном счете вывезти в место постоянного хранения или обработки. Такие действия предполагают наличие ряда судов для развертывания бонов (обычно по два на каждое заграждение) и нефтесборщиков. Хранение и переброска нефти к конечному пункту потребует наличия целого ряда барж, танкеров или других судов с емкостями для хранения нефти. Когда операции разворачиваются вблизи берега, то и обстановка на море как правило более благоприятная, линии снабжения короче, да и проблемы материально- технического снабжения решаются легче.Так как нефть распространяется быстро по площади моря, очень важно, чтобы всякие действия по ее локализации и сбору проводились как можно ближе к источнику разлива. Если же нефть успела распространиться по большой площади, пытаться собрать ее станет трудноосуществимым и дорогостоящим делом. Принимая решение относительно того, нужно или нет пытаться начинать работу по сбору нефти, следует учитывать следующие вопросы: 1. Есть ли возможность провести всю операцию близко к источнику разлива? 2. Можно ли мобилизовать достаточное количество судов, чтобы можно было развернуть необходимое количество и типы боновых заграждений и систем сбора нефти? 37 3. Есть ли возможность привлечь суда с достаточными возможностями для хранения нефти на борту? 4. Позволяют ли условия погоды эффективно использовать оборудование или нет? 5. Позволяют ли тип и состояние разлитого нефтепродукта обеспечить сбор механическими средствами? 6. Имеется ли в наличии достаточное количество персонала, умеющего работать на необходимом оборудовании? 7. Известно ли, куда будет вывозиться нефть, собранная в месте разлива? Эффективность сбора нефти с поверхности воды с применением нефтесборщиков будет зависеть от нескольких параметров, таких, как: Навыки оператора; Толщина слоя нефти; Вязкость или степень эмульгирования нефти; Возможности удаления отходов; Эффективность сбора; Морская обстановка; Возможности хранения. Персоналу, обеспечивающему развертывание нефтесборщиков, необходимо помнить о трёх важных моментах: При выборе типа нефтесборщика необходимо проявлять разборчивость Не существует нефтесборщиков, эффективность которых составляет 100%. Любое нефтесборное устройство обычно собирает смесь нефти и воды. Необходимо устройство сепарации воды и нефти. Область применения нефтесборщиков – это защищённые от волнения воды. Некоторые могут применяться в условиях открытого моря, но обычно считается, что, когда волны выше 2 метров (6 футов) эффективность очень низка. Нефтесборщики следует задействовать в сочетании с локализующими бонами, чтобы повысить эффективность сбора разлитой нефти, так как боны способствуют увеличению толщины нефтяного пятна. |