Coastal Thermal Erosion and Bottom Ice Gouging as the Factors of Hydrotechnical Construction and Operation Safety at the Coastal and Shelf Zone of the Pechora and Kara Seas
Abstract and keywords
Abstract (English):
Surovost' prirodnyh usloviy Pechorsko-Karskogo regiona yavlyaetsya vazhneyshim faktorom, limitiruyuschim primenenie promyshlennyh tehnologiy, ispol'zuemyh v usloviyah umerennogo klimata. Berega zdes' slozheny l'distymi dispersnymi gruntami, a akvatoriya 9 mes. v godu pokryta morskim l'dom. Imenno eti dva faktora, s kotorymi svyazano razvitie termoabrazii i ekzaracii, v znachitel'noy mere opredelyayut usloviya stroitel'stva i ekspluatacii gidrotehnicheskih sooruzheniy. V Pechorskom i v Karskom moryah imeli mesto avarii, svyazannye s nepolnym uchetom vozdeystviya ukazannyh processov. Termoabrazionnye berega razrushayutsya so skorost'yu v neskol'ko raz bol'shey po sravneniyu s beregami drugih tipov i chrezvychayno chuvstvitel'ny k klimaticheskim izmeneniyam i tehnogennym narusheniyam.

Keywords:
cryolithozone, dermabrasia, the impact of ice formations, neftegazotekhnika infrastructure
Text
Побережье и шельф Печорского и Карского морей в связи со строительством многочисленных сооружений нефтегазовой и нефтегазотранспортной инфраструктуры в настоящее время являются районами первоочередного освоения в Арктической зоне Российской Федерации. Важнейшим фактором освоения указанных районов является холодный климат, характеризующийся низкими температурами, определяющий продолжительный ледовый сезон и широкое распространение многолетнемерзлых пород в береговой зоне. В таких условиях термоабразия берегов и экзарация дна ледяными образованиями являются одними из основных факторов, которые необходимо учитывать при строительстве и эксплуатации гидротехнических сооружений в прибрежно-шельфовой зоне арктических морей. Наиболее уязвимыми являются подводные трубопроводы и кабели связи, пересекающие береговую черту. Именно в Печорско-Карском регионе, первом в Российской Арктике, уже построено и эксплуатируется ведется несколько подводных трубопроводов и других инженерных объектов обустройства шельфа. Еще целая серия проектов находится на различных стадиях проектирования и строительства. Здесь же получен ценнейший, как негативный, так и позитивный опыт эксплуатации гидротехнических сооружений в морях криолитозоны. Термоабразия - процесс разрушения берега и подводного склона, сложенных многолетнемерзлыми дисперсными породами. Термоабразия - природный процесс, переходящий в категорию опасных, если способен привести к серьезному усложнению условий природопользования и освоения береговой зоны. Около половины протяженности береговой линии морей Печорского и Карского морей подвержено различным формам термоабразионного процесса и разрушается со скоростью 0,5-2,5 м/год. Одновременно с отступанием берега происходит увеличение глубин и на подводном склоне. В результате опасности обрушения в море подвержены инженерные сооружения, расположенные в непосредственной близости от берегового уступа, а оголившиеся в процессе термоабразии подводные трубопроводы и кабели связи, пересекающие береговую черту, могут быть деформированы морскими льдами. Воздействия ледяных образований (морских льдов и айсбергов) на берега и дно также относятся к категории опасных процессов, среди которых к наиболее распространенному явлению следует отнести экзарацию. Экзарация (выпахивание) - деструктивное механическое воздействие льдов на подстилающую поверхность. Механическое воздействие на берега и дно замерзающих морей связано с динамикой и дрейфом морских льдов, их подвижностью, торошением и стамухообразованием под влиянием гидрометеорологических факторов и рельефа береговой зоны. В Печорском и Карском морях экзарация ледяными торосистыми образованиями захватывает участки береговой зоны до 2-5 м выше уровня моря на суше и до глубин 15-30 м на дне. Глубина ледово-экзарационных форм достигает 2 м. Предельная глубина шельфа, на которую распространяется динамическое воздействие айсбергов, документально не определена, однако свежие следы айсбергов зафиксированы в Карском море на глубинах до 70-90 м. В районах разгрузки ледников и массового распространения айсбергов на дне обнаружены ямы, вмятины и борозды, глубиной до 3-7 м. Грамотный выбор места выхода подводного трубопровода на наиболее стабильный участок берега и оптимальный расчет глубины его укладки вне досягаемости ледовых воздействий - в значительной степени определяют геотехническую безопасность инженерного сооружения и геоэкологическую безопасность окружающих территорий и акваторий. Проект прокладки трубопровода через береговую черту также должен учитывать возможные изменения гидрометеорологического режима на период строительства и эксплуатации сооружения. К сожалению, отнюдь не всегда все эти условия выполняются. Нарушения действующих Руководств и СНи- Пов могут иметь место как на этапе изысканий и проектирования, так и в период строительства и эксплуатации. По ряду объектов отсутствуют независимая геотехническая экспертиза проектов, план освоения окружающих земель, заранее не прорабатывается вопрос поиска стройматериалов по строительство, а экологическая экспертиза проходит формально или задним числом уже после постройки объекта. В качестве примера можно привести опыт строительства первой очереди подводного нефтепровода от Варандейского берегового резервуарного парка (БРП) в береговой зоне Печорского моря. Согласно проекту, предполагалось уложить трубопровод в 2-метровую траншею, заложенную на подводном береговом склоне от уреза до глубины моря 12 м. Для прокладки траншеи было изготовлено специальное плужное устройство, такое, каким обычно пользуются при строительстве подводных переходов трубопроводов через крупные реки (рис. 1а). Прокладка дюкера осуществлялась опережающими темпами. В начале июня, как только море очистилось ото льда, строители приступили к пропашке траншеи. Однако все попытки сдвинуть плужное устройство с места не увенчались успехом. И, неудивительно: плуг уперся в слой сезонно-мерзлых грунтов, сформировавшихся здесь на контакте с припаем за длительный холодный сезон. Вместо того, чтобы дождаться конца августа и повторить попытку, дюкер проложили по поверхности, присыпав его слоем щебня. Строители отчитались о досрочной сдаче объекта и уже в августе-сентябре через него первая нефть пошла на танкеры Следует заметить, что весь предшествующий год под нужды строительства БРП осуществлялось массовое изъятие наносов с непосредственно прилегающих к месту прокладки трубопровода осушки, пляжа и дюнного пояса. Профиль динамического равновесия и баланс наносов береговой зоны были нарушены. В результате уже после первого шторма трубопровод вышел на поверхность (рис. 1б). В последующий ледовый сезон трубопровод вмерз в подошву припая и весной под воздействием подвижек морских льдов был с корнем вырван и выброшен на берег. Представленный выше пример безответственного отношения как к природе, так и соблюдению технологии производства работ в криолитозоне, не единственный. Опыт аварии на Варандейском терминале учтен и усвоен лишь частично. К настоящему моменту ряд участков на действующих подводных нефте- и газопроводах в Печорском и Карском морях находятся в незаглубленном состоянии и подвержены ледовым воздействиям. Спасает положение лишь тот факт, что в отличие от приведенного примера на них стоят трубы большого диаметра, а ледовые условия за последние 1,5 десятилетия значительно смягчились, снизилась продолжительность ледового сезона, толщина льда, размеры и консолидация ледяных торосистых образований. Статья подготовлена при поддержке проекта РНФ № 16-17-00034
Login or Create
* Forgot password?