Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии комплексного экологического контроля акваторий морских и речных портов

Номер контракта: 14.577.21.0056

Руководитель: Кудрявцев Владимир Николаевич

Должность: директор Института геоэкологического инжиниринга РГГМУ

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный гидрометеорологический университет"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный гидрометеорологический университет"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
экологический мониторинг, порт, внутренние водные пути, суда, обнаружение, аварийные разливы, выбросы вредных веществ

Цель проекта:
Колоссальная опасность разливов техногенных загрязняющих веществ (ТЗВ), и в первую очередь нефти и нефтепродуктов, предопределяет политику и приоритетное внимание государства в области предупреждения и ликвидации их последствий. При этом, несмотря на разработку целого ряда технологий обнаружения, локализации и ликвидации аварийных разливов техногенных загрязняющих веществ, данная проблема остается актуальной и, к сожалению, во многих случаях либо вовсе не решённой, либо решенной частичной на основе применения примитивных средств и технологий. Реализуемый проект направлен на решение указанной выше проблемы по минимизации негативных последствий выбросов и разливов техногенных загрязняющих веществ (в первую очередь, нефти и нефтепродуктов) на основе их раннего обнаружения, прогнозирования динамики их распространения в окружающей среде, а также автоматизированной поддержки принятия эффективных управленческих решений с учетом имеющихся сил и средств. Цель реализуемого проекта: повышение эффективности мониторинга, реагирования и ликвидации последствий загрязнения акваторий морских и речных портов за счет применения инновационных методов дистанционного контроля состояния водной среды.

Основные планируемые результаты проекта:
1) Разработка научно-методических основ оперативного автоматического обнаружения разливов загрязняющих веществ на водной поверхности в широком диапазоне внешних условий; 2) Разработка экспериментального образца программно-аппаратного комплекса и технической документации; 3) Разработка математической модели, предназначенной для количественной оценки степени влияния разливов и выбросов загрязняющих веществ на основе использования дистанционных радиолокационных данных, а также алгоритма расчета скоростей трансформации разливов и выбросов загрязняющих веществ на акватории морских и речных портов; 4) Разработка алгоритма расчета скоростей трансформации разливов и выбросов техногенных загрязняющих веществ на акватории морских и речных портов на основе дистанционного измерения концентраций водных загрязнителей; 5) Разработка методики ассимиляции результатов дистанционных наблюдений для решения задачи контроля уровня загрязнений окружающей среды на акватории морских и речных портов; 6) Разработка предложений и рекомендаций по внедрению разработанной математической модели и методики ассимиляции данных дистанционных наблюдений для контроля загрязнения окружающей среды территориальными органами по контролю уровня загрязнения окружающей среды; 7) Проведение численного имитационного моделирования и комплекса экспериментальных исследований на акваториях речных и морских портов (на примере двух тестовых районов); 8) Разработка технико-экономического обоснования, бизнес-плана и технического задания на ОКР.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Конечным продуктом, создаваемым с использованием результатов, планируемых при выполнении проекта является система мониторинга и контроля акваторий морских и речных портов на основе комплексного использования радиолокационных методов, данных аэрофотосъемки с беспилотного летательного аппарата, данных моделирования. Новизна проекта заключается в развитии методов дистанционного контроля состояния водной среды и обнаружения разливов загрязняющих веществ на водной поверхности в широком диапазоне внешних условий.
Предлагаемые подходы к определению количественных характеристик нефтяных загрязнений (тип загрязнения, объем выбросов/сбросов и др.) с использованием навигационной РЛС не имеют аналогов в мире.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разрабатываемая технология обеспечит:
1) Высокоточное обнаружение, идентификацию, прогнозирование развития ситуации, оценки параметров аварийных разливов и выбросов ТЗВ и степени угроз окружающей среде, а также поддержку управленческих решений, направленных на принятие эффективных мер по ликвидации аварийных разливов и выбросов ТЗВ и минимизации экологического ущерба.
2) Минимизацию последствий аварийных разливов и выбросов ТЗВ за счет их раннего обнаружения, динамического расчета поведения и автоматизированного принятия решения по ликвидации последствий аварийных разливов и выбросов ТЗВ с учетом имеющихся в распоряжении сил и средств.
3) Определение возможного источника аварийных разливов и выбросов ТЗВ на основе имеющейся на момент обнаружения ТЗВ информации о структуре пятен загрязнения, гидрометеорологических данных за предшествующий период, и соответствующих методик «обратного» расчета.
4) Развитие современных моделей физико-химических процессов, происходящих в результате растекания и перемещения ТЗВ по водной поверхности и в толще водной среды (в широком диапазоне внешних условий), а также моделей вытекания и всплытия ТЗВ из подводных источников.
5) Достигнута предварительная договоренность с Администрацией Большого порта Санкт-Петербурга по возможности апробации разрабатываемых методов и технологий в зоне их ответственности. Планируется также рассмотреть возможность тестирования технологии и на других акваториях морских и речных портов (порт Приморск, порт Усть-Луга, распределительно-перевалочный комплекс нефтепродуктов «Высоцк–Лукойл-II» и др.). Кроме того, потребителями ожидаемых результатов могут быть организации, занимающиеся разработкой планов ликвидации аварийных ситуаций, центры управления кризисными ситуациями (ЦУКС) МЧС России, морские спасательные координационные центры (МСКЦ) Госморспасслужбы, бассейновые аварийно-спасательные управления (БАСУ). В целом, российский рынок может включать в себя все технологические объекты, которые будут вводиться в строй при освоении российского континентального шельфа или обеспечения транспортировки нефти и нефтепродуктов.

Текущие результаты проекта:
Установлено, что основными результатами проекта, полученными в 2015 г., являются:
1) Разработаны научно-методические основы оперативного автоматического обнаружения разливов загрязняющих веществ на водной поверхности в широком диапазоне внешних условий; 2) Разработан экспериментальный образца программно-аппаратного комплекса, включающего в себя радиолокационную станцию, радар интегратор процессор, программные модули «Управление РЛС» и «Обработка радиолокационных данных», а также набор технической документации; 3) Разработана математическая модель, предназначенная для количественной оценки степени влияния разливов и выбросов загрязняющих веществ на основе использования дистанционных радиолокационных данных; 4) Проведено численное имитационное моделирование по 78 различным сценариям оценки загрязнения водной среды. В результате моделирования для рассматриваемых сценариев определены положение и размеры пятна загрязнения на установленные моменты времени, протяженность участков загрязненного берега; объемы нефтепродуктов, вынесенных на берег, осажденных на дно, испарившихся, растворенных в воде и диспергированных, а также поступающих на рубежи локализации. 5) Проведен комплекс экспериментальных исследований на Финском заливе и Черном море по обнаружению загрязняющих веществ на водной поверхности; в ходе проведения экспериментальных исследований использовался комплекс аэрофотосъемки на базе беспилотного летательного аппарата. Комплекс обеспечил независимую информацию о положении и размерах области загрязнения, которая позволила проводить оперативный контроль качества обнаружения и модельных расчетов, а также использовалась для ассимиляции в модели переноса загрязнений. Выполненные эксперименты с искусственно созданными загрязнениями по методике измерений и совокупности измеряемых параметров (РЛ сигнал, оптическая съемка поверхности с БЛА, измерения спектров волн в диапазоне длин от мм до десятков м, метеорологические параметры, измерение течений, диапазон ветровых условий), существенно превосходят известные мировые аналоги.