Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка экспертной системы реабилитации геологической среды, загрязненной нефтепродуктами, на основе принципов самоорганизации для территории стран СНГ

Докладчик: Хаустов Александр Петрович

Должность: профессор кафедры прикладной экологии Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования "Российский университет дружбы народов", доктор геол.-мин. наук, профессор

Цель проекта:
1. Проект направлен на решение проблемы повышения эффективности управленческих решений по реабилитации геологической среды, загрязненной нефтью и нефтепродуктами. В случае аварий и катастроф необходимым условием является оперативность получения нужной информации в необходимых формах с учетом уровней реагирования и изменяющейся ситуации. В настоящее время работы по прогнозу возможных аварийных событий проводятся по заранее определенным алгоритмам и зависимостям. Это позволяет «автоматизировать» процессы обработки первичных данных с тем, чтобы в итоге были разработаны в достаточной степени точные оценки и прогнозы аварийных событий и алгоритмы ликвидации последствий аварий. Отличительная особенность предлагаемого решения – ориентация на потенциальные возможные восстановления среды с максимальным привлечением собственных резервов геологической среды (самовосстановления и ассимиляционной емкости) за счет стимуляции процессов биохимического окисления нефтепродуктов. В качестве эффективного средства поддержки принятия решений в кризисных ситуациях предлагается использование специализированной экологической экспертной системы. 2. ЦЕЛЬ РЕАЛИЗУЕМОГО ПРОЕКТА (работы 2014-15 гг.): разработка научно-методической основы экспертной системы по реабилитации геологической среды, загрязненной нефтепродуктами, на основе принципов самоорганизации для территории стран-участников проекта в единой информационной системе государств-участников СНГ. ЦЕЛЬ КОНЕЧНОГО РЕЗУЛЬТАТА: Создание экспертной системы по реабилитации геологической среды, загрязненной углеводородами, на основе принципов самоорганизации. Создаваемая ЭЭС – ффективный инструмент поддержки принятия управленческих решений в текущих и кризисных ситуациях в сфере природопользования, а также ликвидация накопленных экологических ущербов в виде нефтепродуктовых загрязнений природных компонентов в прошлые годы. МЕСТО И РОЛЬ ПРОЕКТА И ЕГО РЕЗУЛЬТАТОВ В РЕШЕНИИ ЗАДАЧИ/ПРОБЛЕМЫ Проект создает эффективную информационную основу для решения насущной проблемы практически для всех предприятий, имеющих обращение с нефтепродуктами. Это достигается за счет сокращения времени на разработку управленческих решений, использования оптимальной информации для моделирования и прогнозирования развития ситуации с загрязнением геологической среды. В конечном итоге обеспечивается более высокая экологическая и экономическая эффективность работ по реабилитации геологической среды в случаях углеводородных загрязнений ее и сопредельных сред.

Основные планируемые результаты проекта:
1. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

Результаты работ 2014-2015 гг. создают основу для разработки экспертной системы.

Результаты проекта в целом - экологическая экспертная система. Создаваемая экспертная система представляет собой программный продукт для поддержки принятия решений при прогнозировании распространения углеводородных загрязнений геологической среды, выборе природоохранных (восстановительных) мероприятий и обосновании создания антропогенных объектов на загрязненных территориях.

По результатам работ 2014-15 гг. будут представлены:
1. Отчеты, содержащие информационно-методические основы для разработки экспертной системы (ЭС), включающие данные о нефтепродуктах, геологической среде, нормативных требованиях к содержанию углеводородов в компонентах геологической среды и ландшафтов для территории стран-участников.
2. Отчеты, содержащие критерии прогнозирования качества геологической среды на основе данных по территориям стран-участников, формализации выявленных критериев, согласованные Участниками рабочие схемы и модели формализации данных, геологическую карту четвертичных отложений с использованием ГИС-технологий.
3. Отчеты, содержащие краткую схему геохимического районирования для территории стран-участников, терминологию ЭС и согласованную Участниками структуру ЭС.
4. Публикации о результатах в центральной печати, в т.ч. изданиях, индексируемых в Web of Science, Scopus, РИНЦ.
5. Материалы о разработке и реализации образовательных курсов для высшего и дополнительного профессионального образования (в т.ч. специализированная программа для потенциальных пользователей экспертной системы).


2. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛАНИРУЕМЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
Результаты работ 2014-15 гг. (ПНИЭР) включают:
• результаты анализов и теоретических изысканий в области моделирования загрязнения геологической среды (и сопредельных компонентов ландшафтов) углеводородами на основе использования принципов самоорганизации;
• результаты патентных исследований по тематике проекта, включая анализ ситуации в области моделирования и визуализации данных;
• научные и научно-технические основы для создания инновационного программного продукта - экспертной системы по реабилитации геологической среды;
• алгоритмы, методы, методики решения задач по прогнозированию состояния и выбору оптимальных технологии экологической реабилитации геологической среды при углеводородном загрязнении (для территории Российской Федерации, с учетом ландшафтных особенностей и специфики загрязняющих объектов);
• технические и технологические решения по проектированию экологической экспертной системы;
• расчеты и математические (программные) модели явлений и процессов, связанных с углеводородным загрязнением геологической среды, а также модели применения технологий реабилитации сред;
• связанная с объектами исследований , вновь создаваемая методическая документация относительно использования экспертной системы;
• рекомендации по реализации вновь созданных (исследованных) методов, технических технологических решений, технические требования (проекты технических заданий на проведение ОКР) по реализации результатов работ.
3. ОЦЕНКА ЭЛЕМЕНТОВ НОВИЗНЫ научных (технологических) решений, применявшихся методик и решений
Новизна и оригинальность применяемых подходов заключается в следующем:
- системный анализ рисков, связанных с углеводородными загрязнениями окружающей среды - с системных позиций рассматривается комплекс факторов, воздействующих на геологическую среду и сопредельные среды при углеводородных загрязнениях; анализируются возможные последствия загрязнений, включая формирование супертоксикантов;
- оценка потенциалов самоочищения нефтезагрязненных сред - с учетом принципа самоорганизации природных систем оценивается потенциал самоочищения геологической среды и сопредельных элементов природных комплексов;
- применение ГИС-технологий для моделирования ландшафтных условий - для моделирования процессов загрязнения, самоочищения и необходимых подходов к реабилитации загрязненных сред применяются современные технологии ГИС-моделирования и представления объектов;
- использование современных технологий моделирования и визуализации процессов миграции и трансформации загрязнителей - для отображения процессов загрязнения, трансформации и миграции веществ, реабилитации нарушенных природных комплексов используются современные технологии моделирования и визуализации;
- наполнение блоков моделирования последствий аварий новейшими данными о поведении загрязнителей в различных ландшафтных условиях - на основе фактических данных о реальных аварийных ситуациях и о последствиях воздействия предприятий нефтегазового комплекса на окружающую среду формируются массивы данных; информация характеризует состояние различных компонентов геологической среды и сопредельных сред в различных ландшафтных условиях, которые характерны для территории России и стран-партнеров (сопредельные территории);
- анализ современных оптимальных технологий и технических средств с учетом оценок потенциала самоочищения;
- взаимодействие с профильными компаниями топливно-энергетического комплекса, органами пор борьбе с чрезвычайными ситуациями, территориальными природоохранными органами, научными и проектными организациями - осуществляется для получения необходимой актуальной информации о состоянии природной среды, апробированных и инновационных технологиях мониторинга, реабилитации сред, моделирования; контакты с бизнес-средой и профильными министерствами/ ведомствами позволяют расширить круг потенциальных пользователей научно-технических результатов

4. СОПОСТАВЛЕНИЕ С РЕЗУЛЬТАТАМИ АНАЛОГИЧНЫХ РАБОТ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИМИ МИРОВОЙ УРОВЕНЬ

Создаваемая экологическая экспертная система как инструмент поддержки принятия решений в сфере природопользования и экологической безопасности является уникальной разработкой, в связи с чем сопоставление с зарубежными аналогами не представляется возможным.
Этапы создания экологической экспертной системы соответствуют мировой практике разработки данной категории программных продуктов.
Патентные исследования показали возможность приоритета в данном направлении, поскольку аналогичные программные продукты в настоящее время не разработаны, несмотря на их востребованность.

5. ПУТИ И СПОСОБЫ ДОСТИЖЕНИЯ ЗАЯВЛЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ, ОГРАНИЧЕНИЯ И РИСКИ.
Заявленные результаты достигаются за счет применения перечисленных выше инновационных подходов. Считаем запланированные результаты достижимыми и реалистичными.
Учитывая квалификацию исполнителей и имеющийся задел, риски недостижения результатов по вине исполнителей рассматриваем как минимальные.
Основные риски и ограничения могут быть связаны с изменениями графика финансирования проекта, а также с неопределенностями финансирования зарубежных партнеров. Однако, учитывая их заинтересованность (наличие соглашений и писем, подтверждающих их желание сотрудничать и использовать в дальнейшем полученные результаты), высоко оцениваем вероятность получения совместных запланированных результатов в максимально полном объеме.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. ОПИСАНИЕ ОБЛАСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ ПЛАНИРУЕМЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
Область применения результатов включает проектную деятельность (проектирование работ по реабилитации загрязненной геологической среды, проектирование объектов по обращению с нефтью и нефтепродуктами), научные исследования (моделирование загрязнения геологической среды и сопредельных сред; прогноз распространения загрязнений), образовательную деятельность (подготовка специалистов).

Потенциальные пользователи экспертной системы:
- органы МПР;
- органы Роспотребнадзора и Росприроднадзора;
- органы МЧС;
- проектные и строительные организации (государственные организации и бизнес-структуры);
- организации проводящие обращение с нефтепродуктами (НПЗ, нефтебазы, терминалы, нефтепроводы и др.);
- научные и образовательные организации и др.
Полученные в 2014-15 гг. результаты работ позволят перейти к этапу опытно-конструкторских работ по созданию экспертной системы.

2. ОПИСАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО ВНЕДРЕНИЯ планируемых результатов или перспектив их использования.
Результаты работ 2014-15 гг. позволят создать научную и методическую основу для создания экспертной системы, предназначенной для поддержки принятия решений по восстановлению геологической среды, загрязненной нефтепродуктами. Экспертная система будет представлять собой программный продукт, доступный для использования лицам, принимающим решения в сфере ликвидации аварий, прогнозирования последствий загрязнений, создании объектов промышленного и гражданского назначения на территориях, где доказано или предполагается загрязнение геологической среды нефтепродуктами.

3. ОЦЕНКА ИЛИ ПРОГНОЗ ВЛИЯНИЯ ПЛАНИРУЕМЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ НА РАЗВИТИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ НАПРАВЛЕНИЙ
Планируемые результаты позволяют значительно повысить эффективность работ по восстановлению нефтезагрязненных участком геологической среды. Этот результат характеризуется значительной степенью эфкологической и экономической эффективности, а сам предложенный подход является инновационным.
Актуальность и острота проблемы делают целесообразным решение заявленной проблемы в кратчайшие сроки. Слабая разработанность проблемы может быть эффективно преодолена за счет совместной работы коллектива специалистов стран СНГ (в первую очередь Беларуси, Казахстана, России) с привлечением опыта зарубежных стран.
Учитывая значительный опыт зарубежных партнеров по созданию экспертных систем экологической направленности (разработки коллег из Беларуси и Казахстана), необходимо проведение работ в рамках международного сотрудничества (обмен опытом по разработке архитектуры систем, наполнению отдельных блоков, представление результатов на профильных мероприятиях). Также целесообразно задействовать наработки специалистов Общества инженеров нефтяной и газовой промышленности (SPE) – крупнейшего международного объединения профессионалов нефтегазового комплекса, членами которого являются российские заявители.
Особенность заявляемого проекта - тесное взаимодействие с белорусскими и казахстанскими коллегами, совместная разработка моделей и прогнозов загрязнения и реабилитации геологической среды, идентичность состава работ и унифицированные требования к их результатам. Такой подход полностью соответствует стратегии на развитие Евразийского экономического союза, а также экологической политике стран-участниц проекта.
Развитие системы популяризации науки обеспечивается за счет широкого информирования общественности: публикаций, выступлений, подготовки специалистов.

Текущие результаты проекта:
Финансирование проекта открывается в ноябре 2014 г. Работы включали:
- анализ существующих проблем моделирования углеводородных загрязнений геологической среды;
- наукометрические исследования по тематике проекта (исследование тематической области «Рациональное природопользование» и разработка предложений по тематике задельных НИР по мероприятиям, предусмотренным проектом Государственной программы «Развитие науки и технологий» на 2013 – 2020 годы);
- патентные исследования по тематике проекта;
- контакты с потенциальными партнерами по проекту для реализации его в сотрудничестве с научными организациями СНГ;
- формирование предварительного варианта архитектуры экспертной системы;
- информирование об исследованиях – выступления на профильных мероприятиях, публикации в центральной печати (вкл. издания, цитируемые в РИНЦ и Scopus);
- формирование заявочных документов и согласование заявок с партнерскими организациями СНГ.