Методика определения ущерба окружающей природной среде при авариях на магистральных нефтепроводах (утв. Минтопэнерго РФ 1 ноября 1995 г.)

2.1.1. Расчет количества нефти, вылившейся из трубопровода, производится в 3 этапа, определяемых разными режимами истечения:

- истечение нефти с момента повреждения до остановки перекачки;

- истечение нефти из трубопровода с момента остановки перекачки до закрытия задвижек;

- истечение нефти из трубопровода с момента закрытия задвижек до прекращения утечки.

2.1.2. Объем нефти, вытекшей из нефтепровода с момента возникновения аварии до момента остановки перекачки, определяется соотношением

. (2.1)

Время повреждения и остановки насосов фиксируется системой автоматического контроля режимов перекачки.

Расход нефти через место повреждения (рисунок) определяется из выражения [1]:

. (2.2)

Расход нефти в исправном нефтепроводе при работающих насосных станциях определяется режимом загрузки нефтепровода и фиксируется по показаниям приборов на нефтеперекачивающих станциях (НПС).

Протяженность поврежденного участка нефтепровода l, заключенного между 2-мя НПС, протяженность участка нефтепровода от НПС до места повреждения х*, геодезические отметки начала и конца участка l определяются по профилю трассы нефтепровода.

Расход Q', давление в начале Р' и в конце Р" участка l в поврежденном нефтепроводе при работающих НПС определяются по показаниям приборов на НПС на момент аварии.

В соответствии с рекомендациями [2], показатель режима движения нефти по нефтепроводу равен 0,25.

Частные случаи определения :

а) при (когда величина утечки настолько мала, что не фиксируется приборами на НПС)

. (2.3.)

Площадь дефектного отверстия в зависимости от формы разрыва стенки нефтепровода определяется по формулам, приведенным в приложении 2.

Коэффициент расхода через дефектное отверстие диаметром определяется в зависимости от числа Рейнольдса Re в соответствии с табл. 2.1.

Графики изменения режима перекачки при нарушении герметичности трубопровода на насосной станции (а) и трубопровода (б); М - место повреждения трубопровода

Таблица 2.1

Число Рейнольдса Re рассчитывается по формуле

. (2.4)

Для определения коэффициента расхода отверстий, форма которых отличается от круглой, рассчитывается эквивалентный диаметр

. (2.5)

В этом случае в формулу (2.4) подставляем

Перепад напора h* в точке истечения зависит от давления Р' в начале участка l, гидравлического уклона i', удаленности места повреждения от НПС, глубины заложения нефтепровода, напора , создаваемого атмосферным давлением, и определяется из выражения

; (2.6)

б) если

. (2.7)

2.1.3. После отключения насосных станций происходит опорожнение расположенных между двумя ближайшими насосными станциями возвышенных и прилегающих к месту повреждения участков, за исключением понижений между ними. Истечение нефти определяется переменным во времени напором, уменьшающимся вследствие опорожнения нефтепровода.

Для выполнения расчетов продолжительность истечения нефти с момента остановки перекачки до закрытия задвижек разбивается на элементарные интервалы , внутри которых режим истечения (напор и расход) принимается неизменным.

Для практического применения обычно достаточна точность расчетов, получаемая при равном 0,25 ч, для более точных расчетов значения можно уменьшить
( ч).

Общий объем выхода нефти из нефтепровода за время определяется как сумма объемов нефти, вытекших за элементарные промежутки времени :

. (2.8)

Для каждого i-го элементарного интервала времени определяется соответствующий расход нефти через дефектное отверстие:

. (2.9)

Напор в отверстии, соответствующий i-му элементарному интервалу времени, рассчитывается по формуле

. (2.10)

Величина является геодезической отметкой самой высокой точки профиля рассматриваемого участка нефтепровода, заполненного нефтью на i-й момент времени.

За элементарный промежуток времени освобождается объем нефтепровода , что соответствует освобождению участка нефтепровода:

. (2.11)

Освобожденному участку соответствуют значения и , определяющие статический напор в нефтепроводе в следующий расчетный интервал времени .

Значение подставляется в формулу (2.10) и далее расчет повторяется полностью для интервала времени . Операция расчета повторяется до истечения времени .

2.1.4. Истечение нефти из нефтепровода с момента закрытия задвижек до прекращения утечки.

Основной объем вытекающей после закрытия задвижек нефти определяется по формуле

. (2.12)

Значение l' находится как сумма длин участков нефтепровода между перевальными точками или 2-мя смежными с местом повреждения задвижками, возвышенных относительно места повреждения М (х*, ) и обращенных к месту повреждения, за исключением участков, геодезические отметки которых ниже отметки места повреждения.

В зависимости от положения нижней точки контура повреждения относительно поверхности трубы и профиля участков нефтепровода, примыкающих к месту повреждения, возможно и частичное их опорожнение. Дополнительный сток , определяемый объемом участка нефтепровода с частичным опорожнением, для различных условий в зависимости от диаметра нефтепровода определяется в соответствии с данными, приведенными в табл. 2.2.

2.1.5. Объем стока нефти из нефтепровода с момента закрытия задвижек равен

. (2.13)

2.1.6. Общий объем (общая масса М) вылившейся при аварии нефти определяется суммой объемов истечения нефти с момента возникновения аварии до прекращения утечки:

или . (2.14)

2.2.1. Площадь нефтяного загрязнения земель и водных объектов может быть определена:

- методом экспертных оценок;

- инструментальным методом;

- методом аэрофотосъемки.

2.2.2. При использовании метода экспертных оценок в качестве масштаба используют предметы или сооружения на местности с известными размерами, на основании которых определяют длину, ширину или радиус нефтяного пятна.

2.2.3. Для определения площади загрязнения инструментальным методом выбирают опорные точки на местности, между которыми определяют углы и расстояние. Полученные данные наносят на карту, затем в соответствии с масштабом карты вычисляют искомую площадь.

2.2.4. При использовании метода аэрофотосъемки размер пятна определяют по аэрофотоснимкам, для чего:

- на фотографию (или прямо на негатив) накладывают кальку с изображенной на ней сеткой со стороной квадрата 1 мм;

- определяют число квадратов, покрывающих площадь пятна разлива;

- число квадратов умножают на величину площади, соответствующую (при выбранном масштабе аэрофотосъемки) 1 на кальке;

- масштаб аэрофотосъемки m определяют как соотношение высоты полета Н в момент фотографирования, определяемой по показаниям навигационных приборов самолета, к фокусному расстоянию фотоаппарата b

m=H/b. (2.15)

Таблица 2.2

К расчету объема опорожнения участков нефтепровода, примыкающих к месту повреждения

2.3.1. Степень загрязнения земель определяется нефтенасыщенностью грунта.

Нефтенасыщенность грунта или количество нефти (масса или объем ), впитавшейся в грунт, определяется по соотношениям [3]:

, кг;

. (2.16)

Значение нефтеемкости грунта в зависимости от его влажности принимается по табл.2.3.

Таблица 2.3

Нефтеемкость грунтов

Объем нефтенасыщенного грунта вычисляют по формуле

. (2.17)

Средняя глубина пропитки грунта на всей площади нефтенасыщенного грунта определяется как среднее арифметическое из шурфовок (не менее 5 равномерно распределенных по всей поверхности).

2.3.2. Степень загрязнения насыщенного нефтью грунта определяется отбором и последующим анализом почвенных проб на содержание нефтепродуктов.

Почвенные пробы отбираются с глубины от 0 до 0,2 м и от 0,2 м до 0,4 м по диагонали загрязненного участка через каждые 8...10 м, начиная с края.

Методы анализа почвенных проб приведены в РД 39-0147098-015-90 "Инструкция по контролю за состоянием почв на объектах предприятий Миннефтепрома" (приложения 3-7) [3].

2.4.1. Масса нефти, загрязняющей толщу воды, рассчитывается по формулам ИПТЭР:

- для водоемов

, (2.18)

- для водотоков

. (2.19)

Концентрация насыщения принимается по табл. 2.4 в зависимости от типа водного объекта.

Таблица 2.4

Концентрация насыщения воды нефтью

Данные о фоновой концентрации могут быть получены в местных органах, контролирующих водные объекты, или определены по результатам лабораторных анализов проб воды, отобранных вне зоны загрязнения.

2.4.2. Масса нефти, разлитой на поверхности водного объекта, определяется одним из следующих способов:

- по балансу количества нефти, вылившейся из магистрального нефтепровода при аварии, и ее распределения по компонентам окружающей природной среды;

- по результатам инструментальных измерений на загрязненной нефтью поверхности водного объекта;

- по количеству нефти, собранной нефтесборными средствами при ликвидации аварийных разливов.

В случае, если определение массы разлитой на водной поверхности нефти производится несколькими способами, дающими разные результаты, в расчет включается большая величина.

Для получения предварительных данных может использоваться метод экспертных оценок загрязнения водных объектов без применения его в расчетах ущерба окружающей среде.

2.4.3. Расчет массы разлитой на поверхности водного объекта нефти по балансу ее количества производится по формуле

. (2.20)

2.4.4. При использовании данных инструментальных измерений расчет массы нефти, поступившей в водный объект, производится по формуле

. (2.21)

Для получения данных инструментальных измерений, входящих в формулу (2.21), необходимо:

- в 4...6 точках разлива произвести отбор нефти пробоотборником с известной площадью поперечного сечения. Точки отбора проб выбираются так, чтобы 2...3 из них находились ближе к центру разлива, а другие 2...3 - на его периферии. Из отобранных проб составляется общая проба, в которой весовым методом определяется масса нефти. По найденной массе рассчитывается масса ;

- в точках, в которых производится отбор нефти, с глубины 0,3 м отбираются пробы воды для определения концентрации растворенной и эмульгированной в воде нефти (концентрация определяется одним из методов, указанных в [4]);

- в 1...2 точках поверхности водного объекта, не подверженных влиянию разлива нефти, пробоотборником с известной площадью поперечного сечения отбираются пробы воды для определения наличия на ней нефти и ее массы. По найденной массе рассчитывается масса ;

- в точках, в которых производится отбор проб воды для нахождения массы , отбираются пробы воды с глубины 0,3 м для определения фоновой концентрации нефтепродуктов в воде (отбор проб воды производится в случаях, когда данные о фоновой концентрации в месте разлива нефти неизвестны).

2.4.5. На основе экспертных оценок характера поверхности воды и внешних признаков нефтяной пленки расчет массы разлитой на поверхности водного объекта нефти производится по формуле

. (2.22)

Значения и при оценке массы разлитой нефти данным способом принимаются по табл. 2.5.

Таблица 2.5

Масса нефти на 1 м2 водной поверхности при различном внешнем виде нефтяной пленки

Способ экспертных оценок может применяться в случаях, когда толщина слоя нефти в месте разлива значительно меньше 1 мм.

2.4.6. Для водоемов допускается проведение контрольных замеров фактических концентраций эмульгированной и растворенной нефти под поверхностью разлива, а также толщины загрязненного слоя воды водного объекта после проведения мероприятий по сбору разлитой нефти.

2.4.7. Масса пленочной нефти, оставшейся на водной поверхности после проведения обязательных мероприятий по ликвидации последствий разливов нефти, рассчитывается по формуле

. (2.23)

Значение принимается по табл.2.5.

2.4.8. Масса нефти, принимаемая для расчета платы за загрязнение водного объекта при авариях на магистральных нефтепроводах , рассчитывается по формуле

(2.24)

Если в результате проведения мероприятий пленочная нефть полностью удалена, то второе слагаемое формулы (2.24) принимается равным нулю.

2.5.1. Масса углеводородов, испарившихся с поверхности земли, покрытой разлитой нефтью, определяется по формуле

. (2.25)

Удельная величина выбросов принимается по табл. П.3 - П.5 в зависимости от следующих параметров: плотности нефти , средней температуры поверхности испарения , толщины слоя нефти на дневной поверхности земли , продолжительности процесса испарения свободной нефти с дневной поверхности земли

Плотность принимается по данным документов о качестве нефти, перекачиваемой по магистральному нефтепроводу перед его аварийной остановкой.

Средняя температура поверхности испарения определяется по формуле

. (2.26)

Если , то удельная величина выбросов принимается равной нулю.

Толщина слоя свободной нефти на поверхности земли рассчитывается по формуле

. (2.27)

Продолжительность испарения свободной нефти с поверхности земли определяется по формуле

. (2.28)

Для определения удельной величины выбросов углеводородов при промежуточных значениях параметров, не указанных в табл. П.3 - П.5, производится линейная интерполяция между смежными значениями.

2.5.2. Масса углеводородов, испарившихся в атмосферу с поверхности водного объекта, покрытой нефтью, определяется по формуле

. (2.29)

Удельная величина выбросов принимается по табл. П.3 - П.5 в зависимости от следующих параметров:

- средней температуры поверхности испарения

; (2.30)

Если , то удельная величина выбросов принимается равной нулю.

- толщины слоя плавающей на водной поверхности нефти

; (2.31)

- продолжительности процесса испарения плавающей на водной поверхности нефти

(2.32)

2.5.3. Масса нефти, принимаемая для расчета платы за выбросы углеводородов нефти в атмосферу при авариях на магистральных нефтепроводах, рассчитывается по формуле

. (2.33)

Если в результате аварии нефть загрязняет только землю или только водный объект, то соответственно в формуле (2.33) слагаемое или принимается равным нулю.

2.6.1. На всех стадиях ликвидации аварии на магистральных нефтепроводах с момента возникновения до полной ликвидации ее последствий должен соблюдаться баланс между массой М вылившейся нефти из трубопровода и распределением ее по компонентам окружающей природной среды с последующим соблюдением баланса между массой М вылившейся из трубопровода нефти и собранной и безвозвратно потерянной нефти:

, (2.34)

. (2.35)

Масса впитавшейся в грунт нефти определяется по формуле (2.16); масса нефти, загрязняющей водный объект, определяется по формулам (2.18) - (2.24); масса испарившихся углеводородов нефти, определяется по формулам (2.25) - (2.33).

1.1. Данные плана и профиля ( для характерных точек) нефтепровода между 2-мя НПС, смежными с местом повреждения.

1.2. .

1.3. х*, , а.

1.4. , g.

1.5. .

1.6. .

1.7. .

1.8. .

2.1. Определяем , для чего:

2.2. Определяем , для чего:

2.3. Определяем , для чего:

2.4. Определяем V и М по (2.14).

3.1. Оценка степени загрязнения земель.

3.2. Оценка степени загрязнения водного объекта.

3.3. Оценка степени загрязнения атмосферы.

4.1. Проверяем соблюдение баланса по (2.34) и (2.35).

4.2. При разнице левой и правой частей равенств (2.34) и (2.35) более чем на 5% проверить правильность исходных данных.

5.1. Определяем по (3.1) или по (3.2).

При расчете по (3.2.) необходимо сначала:

6.1. Определяем по (4.2).

6.2. Определяем по (4.1).

7.1. Определяем по (5.2).

7.2. Определяем по (5.1).

8.1. Определяем П по (6.1).

Согласована с департаментом

Государственного экологического

контроля Минприроды РФ