Совершенствование мониторинга акваторий морских портов по интегральным показателям качества: на примере портовой акватории Цемесской бухты тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.08, кандидат технических наук Волкова, Татьяна Александровна

• Волкова, Татьяна Александровна
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Волкова, Татьяна Александровна

Обозначения и сокращения.

Введение.

Глава 1 Обзор литературы и постановка проблемы.

1.1 Общая характеристика района исследования.

1.2 Мониторинг морских вод Цемесской бухты.

1.3 Гидрофизическая характеристика района исследования.

1.4. Цель и основные задачи исследования.

Глава 2 Обоснование системы мониторинга качества морских вод в припортовых акваториях (на примере Цемесской бухты).

2.1 Структура системы мониторинга качества морских вод.

2.2 Выбор приоритетов.

2.3 Проведение наблюдений.

2.4 Оценка качества морских вод.

2.5 Прогнозирование качества морских вод.

2.6 Общие итоги по главе.

Глава 3 Экспериментальное обоснование системы мониторинга качества морских вод в припортовых акваториях по интегральным показателям.

3.1 Наблюдения и анализ результатов наблюдения качества морских вод по интегральным показателям.

3.2 Оценка качества морских вод по интегральным показателям.

3.3 Прогноз качества морских вод по интегральным показателям.

3.4 Общие итоги по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование мониторинга акваторий морских портов по интегральным показателям качества: на примере портовой акватории Цемесской бухты»

Порты являются неотъемлемой составляющей в системе морского транспорта России. Морские порты в Азово-Черноморском бассейнах являются ключевыми элементами транспортной системы на юге России: Новороссийск, Туапсе, Кавказ, Темрюк, Азов, Тамань.

Современный морской порт - это крупный транспортный узел, который связывает различные виды транспорта: морской, речной, железнодорожный, автомобильный, трубопроводный и др. Одним из приоритетных направлений развития базовой транспортно-логистической инфраструктуры является увеличение портовых мощностей и перевалки грузов в портах. При этом наряду с увеличением мощности портов, расширением номенклатуры перерабатываемых грузов, повышается интенсивность проведения грузовых работ, и, как следствие, отрицательное воздействие порта на окружающую среду.

Порт Новороссийск - крупнейший международный транспортный узел -расположен на Черноморском побережье, в вершине незамерзающей и удобной для судоходства Цемесской бухты. Порт эксплуатирует причальный фронт различного назначения и принимает суда различных типов, тоннажа и назначения.

За последние десять лет (2000-2009 гг.) грузооборот порта увеличился более чем в 2 раза. В структуре грузооборота порта присутствуют наливные, навалочные, генеральные грузы и контейнеры. В номенклатуре наливных грузов основная доля приходится на нефть и нефтепродукты (98 %), возросла доля (2 %) жидких калийно-аммиачных удобрений. Номенклатура навалочных грузов включает зерновые грузы (44 %), минеральные удобрения (16 %), сахар (13 %), цемент (12 %), железорудное сырье (11 %), металлолом (4 %). Список генеральных грузов включает черные (74 %) и цветные (7 %) металлы, лесные грузы (11 %), чугун (3 %), скоропортящиеся (1 %) и прочие грузы (4 %).

Очевидно, что являясь крупным транспортным предприятием по перегрузке различной номенклатуры грузов с одного вида транспорта на другой, эксплуатационная деятельность порта на акватории бухты оказывает влияние на ее гидрохимический режим, ухудшая качество воды, естественную среду 6 обитания и оптимальные условия развития большинства гидробионтов. При этом наибольшую опасность представляют комплексы по перегрузке нефтепродуктов, комплексы для перегрузки навалочных и химических грузов.

Известно [4], что изменения под влиянием антропогенных факторов, в отличие от изменений состояния элементов окружающей среды, вызываемых естественными причинами, могут происходить очень быстро (сравнимы с естественными изменениями, происходящими за тысячи и даже миллионы лет). В этой ситуации чрезвычайно важно (как для незамедлительных практических действий, так и для планирования на перспективу) организовать мониторинг состояния окружающей среды, как систему повторных наблюдений одного и более компонентов природной среды в пространстве и во времени с определенными целями в соответствии с заранее подготовленной программой [5].

В настоящее время мониторинг окружающей среды прочно вошел в практику современных научных исследований [32] как система наблюдений, позволяющая выделить изменения компонентов окружающей среды под влиянием деятельности человека.

В целях защиты и сохранения морской среды природоохранным законодательством [10] предусмотрен мониторинг состояния внутренних морских вод и территориального моря (мониторинг морских вод), который представляет собой систему регулярных наблюдений за состоянием морской среды и донных отложений по физическим, химическим, гидробиологическим и микробиологическим показателям, а также оценку и прогноз их изменений под влиянием природных и антропогенных факторов.

В общей системе мониторинга морских вод большое внимание уделяется участкам морей, подвергающихся антропогенному воздействию. К таким участкам относятся акватории, где осуществляется основная эксплуатационная деятельность портов: перегрузка наливных и насыпных грузов; сброс сточных и поверхностных вод; морское судоходство; аварийные разливы и др. Но особое внимание следует уделить участкам портовой акватории, непосредственно подвергающихся интенсивному воздействию. Это, прежде всего, операционная зона порта, которая служит для обеспечения подхода, швартовки, стоянки судов у причалов; осуществления операций с наливными и навалочными грузами. В этой зоне происходит движение погрузочно-разгрузочной и спецтехники, предназначенной для подъема и перемещения груза. Здесь же, как правило, происходят разливы нефти и высыпание сыпучих грузов из грузозахватных устройств, незаконные эксплуатационные сбросы с судов или утечки в море из неисправных трубопроводов, рукавов, шлангов и т.п. Акватории, прилегающие к причальным сооружениям, являются главными приемниками остатков груза, смываемого дождем или выносимого через ливнестоки с территорий причалов. Качество морских вод здесь формируется под влиянием природных факторов, гидротехнических сооружений и собственно функционирования порта.

Мониторинг морских вод в акватории Цемесской бухты проводит ФГУ «ГОИН» по десяти гидролого-гидрохимическим показателям. Однако, при его проведении реализуются только такие направления деятельности, как наблюдение и оценка фактического состояния морской среды: результаты наблюдений позволяют лишь констатировать, что качество воды на сегодня отвечает нормативным требованиям (оценка фактического состояния), и не позволяют судить об изменениях состояния морской среды, вызванных антропогенными факторами 0прогноз состояния). Следует добавить, что сегодня от мониторинга морских вод, как важного и актуального направления в практике научных исследований, требуется не пассивная констатация фактов, а соответствующая обработка поступающей информации по результатам наблюдения, оценка получаемой информации и, как результат, обеспечение прогнозирования состояния морской среды.

Перед мониторингом морских вод стоят сложные задачи, которые в настоящее время нельзя считать успешно решенными. Обоснование и описание систем, призванных информировать о качестве морских вод, по-прежнему остается актуальным и является важным при организации систем мониторинга в любых масштабах и с любыми целями. Необходимы исследования, цель которых - совершенствование мониторинга морских вод. В этой связи рациональным и целесообразным представляется подход, основанный на измерении нескольких ключевых показателей, позволяющих получать интегральную оценку качества морских вод и прогнозировать изменение качества воды на акваториях с повышенными антропогенными нагрузками. В этом контексте объектом исследования является мониторинг морских вод; предметом исследования -показатели качества морских вод.

Для достижения поставленной цели в диссертации решены следующие задачи:

- обоснованы приоритеты мониторинга (определяемые показатели и места наблюдений);

- обоснована система мониторинга качества морских вод на участках портовой акватории по интегральным показателям (растворенный кислород и биохимическое потребление кислорода) и описаны ее основные элементы (наблюдение, оценка и прогноз);

- адаптирована модель Стритера-Фелпса для целей прогнозирования качества морских вод по интегральным показателям;

- разработана методика определения коэффициентов математической модели Стритера-Фелпса по экспериментальным данным и результатам математического моделирования.

При решении поставленных задач использованы методы исследования: химические и физико-химические методы анализа при измерении гидрохимических показателей качества морской воды, отобранной на исследуемых участках акватории; статистические методы при первичной обработке результатов измерений; методы системного анализа при анализе результатов измерения; методы математического моделирования при прогнозировании качества морской воды.

Результаты, полученные при решении поставленных задач, позволят получать информацию о качестве морских вод, необходимую для предотвращения или уменьшения неблагоприятных последствий, вызванных хозяйственной деятельностью в портовых акваториях.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Работа содержит 169 страниц машинописного текста, в том числе 29 таблиц и 25 рисунков. Список литературы состоит из 63 наименования.