VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

На стадии разработки проекта нефтепровода Восточная Сибирь — Тихий океан (ВСТО) маршрут трассы нефтепровода неоднократно переносился. Главным аргументом в пользу изменения маршрута трассы являлась высокая сейсмическая активность Байкальской рифтовой системы (БРС) и возможный риск нефтяного загрязнения уникального водоема оз. Байкал за счет возможной деформации, частичного или полного разрушения трубопровода в результате сильных землетрясений или криповых подвижек на участках пересечения зон активных разломов. В итоге принято решение о прокладке трубопровода ВСТО в обход оз. Байкал.

Построенная магистраль минует оз. Байкал, огибая его с севера, но обладает гораздо большей протяженностью и на участке Олекминск-Сковородино пересекает Олекмо-Становую сейсмотектоническую зону (ОСЗ), которая является восточным продолжением БРС и обладает высокой сейсмической активностью. С января 2011 г. экспорт российской нефти через ВСТО осуществляется в Китай по магистрали, продолженной от п. Сковородино до города китайского города Дацин. Длина нефтепровода от п. Сковородино по территории России 64 км, по территории Китая — 960 км. В соответствии с российско-китайским соглашением поставки осуществляются по контрактам между НК "Роснефть", АК "Транснефть" и Китайской национальной нефтегазовой корпорацией (CNPC) в течение 20 лет в объеме 15 млн тонн в год. По нефтепроводу поставляется нефть марки VSTO [3].

Первым инцидентом, связанным с транспортировкой нефти по ВСТО в Китай, стало землетрясение с М=5,9, произошедшее 14 октября на территории Тындинского района Амурской области. Эпицентр землетрясения находился на глубине около 13 километров в 24 километрах от поселка Сковородино, толчки ощущались в пяти районах. В результате землетрясения произошло нарушение энергоснабжения объектов, обеспечивающих транспортировку нефти.

Высокая сейсмическая активность Олекмо-Становой зоны обеспечивает высокий риск возникновения нештатных ситуаций на отрезке магистрали ВСТО, пересекающей наиболее крупные и протяженные активные разломы ОСЗ вкрест их простирания. Разломы в действующем поле напряжений обладают преимущественно сдвиговой компонентой смещений, и их активизация вполне способна привести к разрыву действующей магистрали трубопровода и масштабным розливам нефти. С тем, чтобы проанализировать возможности дальнейшей сейсмической активизации рассмотренного участка, выполнен анализ пространственно-временного распределения сейсмичности на территории ОСЗ и примыкающей БРС.

Рис.1. Карта нефтепровода Восточная Сибирь – Тихий океан

Многолетние наблюдения за сейсмотектоническими процессами на юге Республики Саха (Якутия) выявили широкую (до 400 км) полосу эпицентров землетрясений в пределах Лено-Амурского междуречья, которая прослеживается на расстоянии почти 3 тыс. км в субширотном направлении между 50° и 60°с.ш. от оз. Байкал, через Забайкалье, Южную Якутию и Приамурье к Охотскому морю и представляет область взаимодействия Евразийской и Амурской плит.

Северной границей этой области служит Байкало-Становой сейсмический пояс, вытянутый от Байкала вдоль южной окраины Сибирской платформы через Становое нагорье в Забайкалье, Становой хребет и примыкающее к нему с севера Алдано-Учурское плато в Южной Якутии к Охотскому морю. Пояс включает землетрясения Байкальской рифтовой зоны на западе и подземные толчки Олекмо-Становой сейсмотектонической зоны. За истекшие почти 60 лет инструментальных наблюдений в БРЗ отмечено более 150 тыс., а в ОСЗ - свыше 40 тысяч сейсмических событий [1].

Была проанализирована территория, использованы данные с 1973 по 2013 гг., общий объем выборки - 700 [4]. Проводился анализ изменения сейсмичности по всей области для всего периода, выявлены тенденции к общей активизации.

Рис. 2. Временной ход землетрясений Байкальской рифтовой системы и Олекмо-Становой сейсмо-тектонической зоны.

На рисунке наблюдается резкий всплеск сейсмичности в 1999 и 2012 годах.

Ниже дана карта плотности эпицентров сейсмичности, она разделена на четыре основных домена, включающих в себя наибольшее количество сейсмических всплесков:

Рис. 3. Карта плотности эпицентров.

Был проанализирован временной ход на максимальных уровнях сейсмичности в отдельных доменах:

Рис.4. Временной ход сейсмичности на глубине 10-15 км.

С 1973 до 1995 гг. присутствуют незначительные всплески сейсмичности, а с начала 1995 года сейсмическая активность начинает возрастать, наблюдается три ярко выраженных всплеска – в 1999, 2005 и 2012 годах.

Рис. 5. Временной ход сейсмичности на глубине 30-35 км.

На графике видно общее возрастание активности с 1973 по 2000 гг., характеризующееся большой амплитудой колебаний, после 2004 года наблюдается ее спад.

Ниже представлены несколько доменов, характеризующих всплески сейсмичности в различных областях в районе данной трассы:

Как видно на рисунке, общая тенденция в данном домене направлена на возрастание сейсмичности. Небольшие всплески присутствуют в 1992, 2004 и 2008 годах. В данном домене наибольший всплеск сейсмической активности приходится на 2011-2012 гг.

На протяжении всего периода активизация сейсмической деятельности весьма незначительна, небольшой скачок наблюдается в 1999 году.

Год активизации домена – так же, как и в предыдущем домене , 1999 , небольшой всплеск в 2006-2007 годах. Общая тенденция идет на снижение.

Данный домен активизировался три раза, с периодичностью 7-10 лет. Максимум наблюдался в 2006 г. Идет нарастание сейсмичности.

Можно сказать, что к концу двадцатого века идет общая активизация сейсмичности, максимальное количество событий происходит на глубинах от 10 до 15 и от 30 до 35 км. Таким образом, общее увеличение сейсмичности происходит на уровне верхней коры, а также увеличение активности в домене, который находится на участке проложенной трассы, свидетельствует о высокой степени сейсмического риска в этой области. Несмотря на перенос трассы в более безопасное место, есть опасность в районе Олекмо-Становой сейсмической зоны.

Опасными веществами, обращающимися на участке трассы нефтепровода в страны АТР, является перекачиваемая нефть, дизельное топливо для котельных и ДЭС.

Негативные последствия аварий на линейной части трубопровода (включая подводные участки), сопровождающиеся утечками нефти, для окружающей природной среды выражаются в:

-загрязнении почв и грунтов при образовании аварийных разливов на поверхности земли;

- загрязнении водных объектов в результате поступления нефти в водоемы и водотоки;

- загрязнении атмосферы в результате испарения летучих органических соединений с поверхности разлива;

- загрязнении воздуха, связанным с поступлением продуктов сгорания нефти в атмосферу при пожаре.

Наиболее вероятными сценариями аварийных ситуаций на линейной части, связанных с утечкой нефти из поврежденного участка нефтепровода, согласно Методическому руководству по оценке степени риска аварий на магистральных нефтепроводах являются:

Сценарий C1 — утечка нефти из поврежденного участка нефтепровода с образованием разливов на поверхности земли и/или водных объектов.

Сценарий С2 — утечка нефти из поврежденного участка нефтепровода с образованием разливов на поверхности земли, сопровождающихся воспламенением нефти.

В соответствии с типовыми сценариями развития аварий на линейной части нефтепровода в качестве поражающих факторов рассматриваются: при разливе нефти — токсическое воздействие паров нефти (сценарий С1), при пожаре — тепловое воздействие и токсическое воздействие продуктов горения (сценарий С2).

Удаление границ зон поражения составляет:

• возможного токсического поражения парами нефти — около 200 м от центра разлива;

• возможного токсического поражения продуктами горения — около 300 м от центра разлива;

• возможного теплового поражения —150 м от края разлива.

Развитие аварийной ситуации по первому сценарию, представляет опасность, главным образом, для природной среды. Ввиду свойств самого продукта (нефти), возможно загрязнение основных компонентов окружающей среды в значительных масштабах. При этом непосредственная угроза жизни населения невелика, поскольку пары нефти обладают малой токсичностью и не могут привести к летальным последствиям даже при формировании зон с высокой концентрацией паров углеводородов в месте аварии. В то же время, косвенные последствия могут представлять определенную угрозу здоровью людей, в результате загрязнения источников водоснабжения (как поверхностных, так и подземных), а также накопления токсичных компонентов в растительности и животных, употребляемых в пищу.

При развитии аварийной ситуации по второму сценарию, угроза жизни населению возрастает в силу достаточно высокой токсичности продуктов горения нефти, поступающих в атмосферу, а также термического воздействия пожара. Опасность загрязнения природной среды также высока, в особенности, при возникновении обширных пожаров на залесённых участках трассы [2].

В ходе частичного или полного разрушения линии трубопровода в зоне опасности могут оказаться уникальная экологическая система озера Байкал, природные объекты и природные комплексы его водосборного бассейна. Наибольшую опасность представляет попадание углеводородов в поверхностные стоки – р. Верхняя Ангара, непосредственно впадающую в Байкал, и ее притоки (ближайший створ перехода расположен в 282 км от озера Байкал). Кроме озера Байкал проектируемая трасса нефтепровода является потенциальным источником опасности для целого ряда уникальных природных объектов на территории Дальнего Востока. Это заказник «Барсовый» (на территории которого находятся редкие и исчезающие виды сосудистых растений и насекомые из Красной Книги России – кузнечик Уварова, гриллоблаттида Куренцова) и природный заповедник «Кедровая падь» — старейший заповедник России, который готовится для включения в Список Участков Всемирного Природного Наследия Юнеско.

1. Шибаев С.В., Козьмин Б.М.,. Петров А.Ф.,. Тимиршин К.В. Активные разломы и региональные поля напряжений в области взаимодействия Евразийской и Амурской литосферных плит в южной Якутии.

2. Ярулин Р.Х. Обоснование инвестиций в строительство нефтепровода для транспортировки российской нефти в страны Азиатско-тихоокеанского региона, Том 3-Д: Оценка воздействия на окружающую среду для альтернативного варианта прохождения нефтепровода Россия – страны АТР в пределах бассейна озера Байкал, Книга 2: Воздействие объектов нефтепровода при аварийных ситуациях, Москва, 2003.

3. http://www.oilcapital.ru/export/4323.html

4. Earthquake Data Base USGS http://earthquake.usgs.gov