Труды МЭФ-т-1-Версия_5

А.К. Адрышев, М.К.Карибаева // Журнал «Естественные и технические науки». - Москва, 2012 .-№3 – С.503-507

УДК 532.546:536.421

С. Р. КИЛЬДИБАЕВА, аспирант, И. К. ГИМАЛТДИНОВ, СФ БГУ г. Стерлитамак

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КУПОЛА-СЕПАРАТОРА, ПРЕДНАЗНАЧЕНОГО ДЛЯ СБОРА НЕФТЕПРОДУКТОВ ПРИ РАЗЛИВЕ В ШЕЛЬФЕ

Загрязнение окружающей среды зачастую тесно связано с разработкой залежей полезных ископаемых. К примеру, разлив нефти, произошедший в Мексиканском заливе в 2010 году [1], стал ярким подтверждением того, насколько большой урон может нанести разлив нефти в шельфе при некорректном использовании или поломке нефтедобывающего оборудования. Одним из методов устранения аварий в шельфе является установка купола-сепаратора, который устанавливается непосредственно над местом утечки, производит сбор и транспортировку нефти.

Форма купола приведена на рис.1, размеры купола, в зависимости от объемного расхода вытекающей нефти, могут варьироваться. При термобарических условиях, характерных для глубин, где ведется разработка шельфа, высока вероятность образования газовых гидратов. Попадая в купол, и могут придать конструкции нежелательную плавучесть. Для предупреждения гидратообразования внутрь купола закачивается теплый дизель

Td0 60 C .

Рис.1 Схема купола-сепаратора. 1: скважина, из которой вытекают углеводороды, 2: купол-сепаратор

260

При моделировании купола-сепаратора пренебрегаем газом и рассматриваем лишь капли нефти. Будем полагать, что купол зафиксирован на высоте h3 8 м , а нефть, вытекающая из скважины, полностью накаплива-

ется в куполе, при этом дизель «вытесняется» нефтью:

нефти и «вытесняемого» дизеля d – плотность дизеля.

Купол заполняется поэтапно. На первом этапе решается задача о всплытии капель нефти внутри купола через слой теплого дизеля.

Скорость всплытия капли нефти определяем из уравнения импульсов в безинерционном приближении:

сительно дизеля. Для определения коэффициента гидравлического сопро-

температуропроводности дизеля, d – коэффициент теплопроводности, d

–кинематическая вязкость дизеля.

Уравнение сохранения энергии для слоя дизеля имеет вид:

ратура вытекающей из скважины нефти T0 80 C .

Модель купола, приведенная в данной работе, может использоваться для быстрого и качественного устранения разливов нефти. На рис 2 и 3 приведены зависимости капли нефти, слоев нефти и дизеля от времени.

На рис.2 приведена зависимость температуры капли нефти от времени. Капля нефти с температурой 7 C , попадающая в теплый дизель с температурой Td0 60 C , нагревается до температуры дизеля. Время поднятия

капли нефти в слое дизеля 19, 2 сек .

На рис.3 приведена зависимость температур слоя нефти и дизеля от времени для второго этапа, который начинается с момента времени t1 19, 2 сек .С течением времени температуры слоев нефти и дизеля убыва-

ют, что связано с влиянием тепловых потоков. Разница между температурами слоев увеличивается, что связано с тем, что капли нефти, попадающие в слой дизеля, нагреваются меньше в связи с уменьшением толщины слоя дизеля

На рис.4 представлена зависимость толщин слоев нефти и дизеля от времени. Слой нефти увеличивается за счет поступающей в купол нефти, а слой дизеля уменьшается, что связано с вымещением дизеля нефтью. С момента времени t2 98,5 мин (начало третьего этапа) толщины слоев оста-

ются постоянными.

В работе рассмотрена математическая модель купола-сепаратора, использующаяся для предотвращения разливов нефти в шельфе. Рассмотрены 3 характерных этапа заполнения купола, последний из которых отражает функционирование купола в длительной перспективе. Указанная модель может быть использована как при добыче нефти в шельфе, так и для устранения аварий с последующей транспортировкой нефти, вытекающей из скважины.

263

Список литературы

1.http://ria.ru/trend/mexico_gulf_oil_pollution_29042010/

2.Кутепов А.М., Полянин А.Д., Запрянов З.Д., Вязьмин А.В., Казенин Д.А. Химическая гидродинамика: Справочное пособие. – М.: Квантум,

1996. – 336 с.

3.Лыков А.В. Теория теплопроводности. – М..:Высш. школа, 1966 –

600 с.

Рис. 2 Зависимость капли нефти от вертикальной координаты z.

Рис. 3 Зависимость температуры слоя нефти To и слоя дизеля Td от времени для этапа 2.

264

Рис. 4 Зависимость толщины слоя нефти ho и дизеля hd от времени.

УДК 574.21

Д. А. КЛЮЧНИКОВ, А. А. ЯРОВЕНКО, Э. С. БОЧАНОВ, ст. преподаватель ДВФУ, г. Уссурийск

ОЦЕНКА ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ ПО ВЕЛИЧИНЕ ФЛУКТУИРУЮЩЕЙ АСИММЕТРИИ БЕРЕЗЫ

(НА ПРИМЕРЕ Г. УССУРИЙСКА)

В настоящее время имеется большой арсенал методов для выявления различных неблагоприятных воздействий на состояние окружающей среды. Для проведения оценки качества окружающей среды на всех уровнях применяются различные подходы, но особенно важной является биологическая оценка. Это связано с тем, что именно состояние живых организмов позволяет прогнозировать такие изменения в окружающей среде, которые могут привести к необратимым последствиям. Наиболее часто применяется оценка стабильности развития живых организмов по уровню асимметрии морфологических структур, в частности выраженности флуктуирующей асимметрии [3]. Флуктуирующая асимметрия (ФА) представляет собой незначительные ненаправленные различия между правой и левой половин листовой пластинки и является результатом ошибок в ходе индивидуального развития организма. При нормальном состоянии окружающей среды их уровень минимален, при возрастающем негативном воздействии

265

увеличивается, что ведет к повышению асимметрии. Показатель ФА позволяет фиксировать даже незначительные отклонения параметров среды, еще не приводящих к существенному снижению жизнеспособности особи. Величина этих различий, именуемая показателем флуктуирующей асимметрии (ФА), служит критерием устойчивости развития [1].

Вкачестве объекта мы использовала Березу плосколистную. На территории города и в его окрестностях в 2012 г. в июле месяце для анализа были взяты выборки листьев березы из точек с разной транспортной нагрузкой и на разном удалении от дорог. Данные исследования проводились согласно по методике оценки состояния природных популяций по показателям нарушения стабильности развития Листья в количестве по 10 штук с 10 деревьев в каждой точке собирались с укороченных побегов нижней части кроны, равномерно вокруг дерева, с максимального количества доступных веток, растущих в условиях примерно одинаковой освещенности, увлажненности.

Для полной оценки нарушения стабильности развития березы плосколистной в г. Уссурийске использовали пятибалльную шкалу оценки отклонений состояния организма от условной нормы.

Проведенный анализ показал наличие существенных изменений состояния древесных растений на территориях повышенного загрязнения в сравнении с контрольной точкой. Наименьший уровень асимметрии был выявлен в местах, удаленных от города, дорог и промышленных объектов. Нарушение гомеостаза развития растений наблюдалось поблизости от дорог с высокой транспортной нагрузкой, причем уровень нарушений зависит от расстояния между точкой и дорогой. Чем ближе расстояние от проезжей части, тем выше уровень показателей нарушения стабильности развития [4]. Таким образом, анализ показателей нарушения стабильности развития растений в целом по территории г. Уссурийска позволил выявить, что в основном на качество исследуемой территории влияет интенсивность автотранспортного движения, но кроме этого не исключено воздействие климата (влажность воздуха, засуха, температура, осадки).

Всоответствии со шкалой отклонения от условной нормы определен уровень загрязнения в исследованных районах. Наиболее загрязненные территории находятся в центре города, вдоль улиц с интенсивным транспортным потоком (все улицы, кроме с.Каменушки и ул. Дзержинского). Уровень загрязнения в исследованных точках города находится в пределах от III до V баллов, что позволяет охарактеризовать эти районы города как загрязненные. В условиях города на величину ФА оказывает влияние удаленность растения от источника загрязнения. С увеличением расстояния от растения до проезжей части наблюдается снижение показателя ФА [2].

Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что величи-

площади характеризовались уровнем ФА листьев березы плосколистной, превышающим величину условной нормы (<0,040). Наиболее высокий показатель (0,055 ± 0,002) зафиксирован в районе ЖД вокзала. Данное значение ФА соответствует V баллов по шкале Захарова. Показатели других выборок в районе ул. Кирова и парка ДОРА соответствуют IV баллу по шкале оценки отклонений. Значения ФА в этих точках находятся в пределах от 0,045 до 0,049 и относятся к сильно загрязненным районам. Средний уровень ФА отмечен в районах с. Утесного, р. Раздольной, Слободы, Сахарного завода, ул. Октябрьской в пределах – 0,045 ± 0,001. Наименьший же показатель отмечен в районах с. Каменушки и ул. Дзержинского и колеблется в пределах от 0,042 до 0,043.

Учитывая сложную экологическую обстановку в районе г. Уссурийска, на основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1.на обследованных территориях состояние окружающей среды можно охарактеризовать как неблагополучное, с высокой степенью отклонения от условно здорового состояния;

2.наибольшая степень флуктуирующей асимметрии, характеризующая стабильность развития березы плосколистной в данных исследованиях установлена в районе ЖД вокзала возле дороги, следовательно, состояние окружающей среды здесь критическое (0,054-0,055);

3.в жилых микрорайонах состояние среды характеризуется как средне загрязненное, удовлетворительное (0,045-0,054);

4.наиболее благоприятное состояние среды выявлено в лесном районе с. Каменушки, растения испытывают слабое влияние неблагоприятных факторов среды (0,040-0,042);

5.проведенные исследования подтвердили перспективность применения березы плосколистной в качестве индикатора на территории г. Уссурийска и в его окрестностях.

Таким образом, рассмотрение показателей нарушения стабильности развития березы плосколистной показало, что в природных биотопах, расположенных на удалении от дорог, промышленных объектов и населенных пунктов состояние среды можно охарактеризовать как благополучное. Тогда как на территории г. Уссурийска наблюдается существенное повышение показателя асимметрии, свидетельствующее об ухудшении условий существования. При этом серьезное опасение вызывает значительное повышение показателей нарушения стабильности развития у деревьев, произрастающих в центре города. В целом можно сделать вывод о том, что ситуация загрязнения в самом городе не однозначна. Определенные районы характеризуются неблагоприятными условиями существования растений, в других условия жизни значительно лучше.

Нами также были предложены следующие рекомендации:

267

1.Применение методики оценки здоровья среды является удобной и информативной.

2.Использовать данную методику для определения зон загрязне-

ния города.

3.Провести исследование и в других районах города.

4.Проводить мероприятия по озеленению города.

Список литературы

1.Вольперт Я.Л., Легостаева Я.Б., Поисеева СИ. и др. Интегральная оценка качества окружающей среды на территории г. Мирного // Тез. докл. Международной научной конференции по фундаментальной и прикладной экологии: - Екатеринбург, 2005. -С.78-80.

2.Гуртяк А.А., Углев А.А. Оценка состояния среды городской территории с использованием березы повислой в качестве биоиндикатора // Изв. Том. политех. ун-та. 2010. Т. 317, №1. С. 200-204.

3.Глотов Н.В., Животовский Л.А., Хованов Н.В., Хромов-Борисов Н.Н. Биометрия. - Л.: изд-во Ленингр. ун-та, 1982. - 264 с.

4.Гелашвили Д.Б., Лобанова И.В., Ерофеева Е.Я., Наумова М.М. Влияние лесопатологического состояния березы повислой на величину флуктуирующей асимметрии листовой пластинки // Поволжский экологический журнал, 2007. № 6. С. 106-115.

УДК 33

Л. В. КОВАЛЕНКО, доцент, Т. А. ПОГОРЕЛАЯ, доцент КузГТУ г. Кемерово

РОЛЬ ГОСУДАРСТВА В РЕШЕНИИ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ И СНИЖЕНИИ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИЗДЕРЖЕК МЕЖДУНАРОДНОГО СОТРУДНИЧЕСТВА

Актуальность: В условиях обострения проблем экологической безопасности координация экономического и экологического поведения осуществляется посредством государственного и международного регулирования природопользования. Глобальный характер современных экологических проблем предполагает совместные усилия разных стран для существенного снижения экологических издержек.

Цели исследования: выявить проблемы государственного экологического регулирования в условиях интенсивного развития международного сотрудничества и факторы экологических рисков на примере развития двусторонних российско-китайских экономических отношений.

268

Экономика, опирающаяся, главным образом, на рыночный механизм, органически неспособна к самоограничению потребления, и данный механизм становится все более непригодным в качестве регулятора экономической жизни. Сознательная координация экономического и экологического поведения осуществляется, прежде всего, путем государственного регулирования.

Соотношение структурных элементов в координационном механизме экономики меняется в направлении нарастания удельного веса сознатель-

ного регулирования. Среди факторов, усиливающих данную тенденцию,

можно, на наш взгляд, выделить следующие:

-неравномерность распределения мировых ресурсов,

-реальные перспективы истощения возобновляемых ресурсов,

-возрастающая угроза экологических бедствий и другие.

Всовременных условиях со всей очевидностью следует утверждать, что необходимость государственного регулирования в области охраны окружающей среды связана с обострением проблемы экологической безопасности.

Необходимость решения экологических проблем, которые приобретают глобальный характер, осознаны практически во всех странах мира.

Вэкономически развитых странах функционируют центральные органы, осуществляющие руководство природоохранной политикой в государственном масштабе.

Качественное развитие получила законодательная деятельность в области охраны окружающей среды, приняты законы и акты, регламентирующие нормы, процедуры природопользования, декларирующие природоохранные принципы, проводятся экологические экспертизы. Перечисленные инструменты закрепляют роль государства в регулировании природоохранной деятельности, определяют права и обязанности природопользователей. Государство выступает в качестве координатора работы экономических структур по освоению «экологически приемлемых технологий» [3,

с. 220.].

Отечественные исследователи отмечают тот факт, что сегодня в экономически развитых странах с охраной окружающей среды связано большинство ограничений прав собственности [9, с. 84.]. Эти ограничения охватывают в основном право использования и распоряжения.

Непосредственным ограничением такого права является принятое во многих странах мира зонирование территорий, когда некоторые земли, находящиеся в частной собственности, разрешается

269