Автоматизация оценки загрязнения окружающей среды на нефтегазовых месторождениях с использованием ГИС-технологий

Рис. 1. Интерфейс компонентов модуля встренного в ArcMap

Д.С. Шкурычев, А.B. Иргалеев 

Деятельность, связанная с разведкой, добычей и транспортировкой углеводородного сырья охватывает большой круг задач: охрана окружающей среды, безопасность, непосредственно сама добыча и управление процессами, управление инфраструктурой и материально-технической базой. При этом объемы информации по всем направлениям огромны, и соответственно увеличиваются с деятельностью компании. Для эффективного управления большим объемом информации необходима систематизация данных в СУБД, а для ее анализа Автоматизированные системы управления (АСУ). Наиболее актуальны в наши дни АСУ, построенные на основе геоинформационных систем, так как данные системы позволяют расширить круг решаемых задач и повысить эффективность их решений за счет пространственного анализа данных, а комплексная оценка разнородных данных выявить новые подходы к решению тех или иных задач.

Применение геоинформационных (ГИС) технологий позволяет объединить большие объемы картографической и тематической информации  в единую систему, и тем самым создать согласованную структуру данных для анализа имеющейся и получаемой информации. ГИС повышают эффективность решаемых задач, упрощают и ускоряют работы по принятию управленческих решений за счет наглядного представления данных и большого количества инструментов по их анализу. Они позволяют легко интегрировать и анализировать картографическую информацию, в т. ч. данные дистанционного зондирования (космической съемки), полевых научных исследований, инженерных изысканий, мониторинга, а также всей хозяйственной деятельности и документооборота.  ГИС позволяют объединить традиционные операции при работе с базами данных, такими как запрос и статистический анализ, с преимуществами полноценной визуализации объектов  и пространственного анализа.

Примером интеграции стандартных расчетов по нормативно-методической документации (НМД) с ГИС-технологиями — реализация приложения под настольное приложение от Esri ArcGIS — ArcMap, для оценки загрязнения окружающей среды. Данное приложение было разработано на основе уже реализованного приложения для ведения производственного мониторинга одного из нефтедобывающих предприятий Республики Казахстан и использует как входные данные информацию об измеренных концентрациях загрязняющих веществ (ЗВ) полученных в рамках проведения мониторинга.

Модуль разработан по принципу объектно-ориентированного метода программирования, и реализован на платформе .Net Framework 3.5, для ОС Windows. Данный модуль имеет универсальную архитектуру взаимодействия с СУБД используя  для соединения компоненты ArcObjects.

Интерфейс модуля встроен в настольное приложение ArcGIS Desktop  ArcMap, и поддерживает все свойства стандартных для ArcMap компонентов, таких как панели инструментов, команды, формы поддерживающие свойства «docking» (рис. 1).

Рис. 1. Интерфейс компонентов модуля встренного в ArcMap
Рис. 1. Интерфейс компонентов модуля встренного в ArcMap

Данный модуль рассчитывает в каждой точке мониторинга интегральный показатель загрязнения по измеренным данным содержания ЗВ в компонентах окружающей среды. Методика расчетов основана на нормативно-методическом документе «Руководство по методам оценки и прогноза обеспечения экологической безопасности и устойчивости природной среды». В отличие от документа расчет производится для каждой точки в отдельности, а не для общей территории. Это позволяет представить расчетные данные на карте и построить интерполяционную карту загрязнения компонентов окружающей среды на основе интегрального показателя, а в дальнейшем используя инструментарий ArcMap и комплексную оценку по всем показателям (рис. 2).

Рис. 2. Интерполяционная карта по данным интегральных показателей загрязнения
Рис. 2. Интерполяционная карта по данным интегральных показателей загрязнения

Интегральный показатель загрязнения окружающей среды (Д) рассчитывается по формуле:

a-1

Д — интегральный показатель загрязнения,

dв — суммарный показатель загрязнения воды,

dп — суммарный показатель загрязнения почвы,

dа — суммарный показатель загрязнения воздуха.

Суммарные показатели загрязнения объектов окружающей среды (воды, почв, атмосферного воздуха) определяются по формуле:

a-2

α — коэффициент изоэффективности зависящий от класса опасности ЗВ,

di — уровень загрязнения i-м веществом компонентов окружающей среды, и рассчитывается по формуле:

a-3

Сi — усредненные значения концентрации i-го ЗВ за определенный период времени в соответствующих средах (воздух, вода, почвы).

ПДКi — предельно допустимые концентрации i-го ЗВ.

Окончательная оценка загрязнения делится на две характеристики:

 Уровень загрязнения объектов окружающей среды:

  • допустимый (Д ≤ 3; dв ≤ 1; dп ≤ 1; dа ≤ 1);
  • слабый (3 < Д ≤ 5; 1 < dв ≤ 3; 1 < dп ≤ 3; 1 < dа ≤ 3);
  • умеренный (5 < Д ≤ 15; 3 < dв ≤ 10; 3 < dп ≤ 10; 3 < dа ≤ 10);
  • высокий (10 <Д ≤ 45; 10 < dв ≤ 25; 10 < dп ≤ 25; 10 < dа ≤ 25);
  • очень высокий (45 <Д ≤ 100; 25 < dв ≤ 100; 25 < dп ≤ 50; 25 < dа ≤ 50);
  • чрезвычайно высокий (Д >100; dв > 100; dп > 50; dа > 50).

Степень опасности загрязнения среды:

  • безопасная (Д ≤ 3) — угроза состоянию здоровья людей не отмечается;
  • Малоопасная (3 < Д ≤ 5) — среда вызывает минимальные физиологические сдвиги в организме и начальные проявления специфических заболеваний;
  • умеренно-опасная (5 < Д ≤ 5) — среда приводит к выраженным физиологическим сдвигам и появлению заболеваний;
  • опасная (15 < Д ≤ 45) — среда создает условия для развития повышенной заболеваемости по отдельным группам болезней;
  • зона чрезвычайной экологической ситуации (45 < Д ≤ 100) — наблюдается увеличение перинатальной, младенческой и детской смертности, частоты врожденных пороков развития в 1,3–1,5 раза, и увеличение заболеваемости детей и взрослых онкологическими заболеваниями в 1,5–2,0 раза по сравнению с контрольными территориями;
  • зона экологического бедствия (Д >100) — перечисленные выше изменения в состоянии здоровья населения усиливаются в 1,5; 2,0 и более раз, при этом отмечается показатели, иммунологические и генетические сдвиги в организме.

Этот подход с картографическим представлением интегральных показателей загрязнения представит более точную картину состояния окружающей среды и позволит эффективнее анализировать данные мониторинга.

Простой интерфейс диалогового окна данного ArcMap позволяет за несколько минут построить карту и выполнить анализ данных.

 

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ