Экология /6. Экологический мониторинг

Д.т.н. Молев М.Д.,

Магистрант Семеренко К.И.,

Магистрант Стуженко И.А.

Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал) Донского государственного технического университета в г. Шахты, Россия

Информационное обеспечение мониторинга региональной экологической безопасности с привлечением методов неразрушающего контроля

Обоснованность организационно-технических мероприятий, направленных на ликвидацию (уменьшение) негативного техногенного воздействия на природную среду и здоровье человека, существенным образом зависит от информационной поддержки принятия управленческих решений.

Информационное обеспечение мероприятий по оценке и перспективному прогнозированию экологической безопасности составляет всесторонняя информация о состоянии окружающей среды и природно-технических систем (ПТС) в целом. Она представляет собой содержательную основу, хранящуюся в банке данных для последующей обработки, анализа, многоцелевого поиска и выдачи. Указанная информация носит двоякий характер: с одной стороны, о геологической среде, гидрогеологическом и геодинамическом состоянии среды и её элементах; с другой – о технических системах и оказываемых ими техногенных воздействиях.

В контексте изложения темы следует указать, что авторы рассматривают информационное обеспечение региональной мониторинговой системы, потому что мониторинговые наблюдения показали самую высокую эколого-экономическую эффективность работы на современном этапе развития науки и техники [1, 2].

Поступающая информация должна обладать рядом признаков, определяющих её качество:

- репрезентативностью, т.е. отражать самое существенное свойство объектов и процессов;

- конструктивностью, т.е. быть сопоставимой с оценками остальных природных, техногенных и социально-экономических факторов, пригодной для интегральных оценок и расчетов;

- рациональностью, которая определяется как минимальный объём затрат труда, времени и средств на получение единицы информации;

- экономичностью, выражаемой в сопоставлении стоимости получении оценок и общей стоимости разработки системы наблюдений и ее реализации.

В качестве примера для оценки экономической эффективности выбираемого метода получения информации можно привести часто используемую формулу:

G = C_i * I_i,

где G – эффективность, C_i – стоимость единицы работ, I_i – количество информации [1].

Структура входных документов при мониторинге определяется объектом наблюдений и рядом других факторов. При создании региональных систем мониторинга необходима разработка единой формы документов: паспорта физических свойств горных пород, слагающих геологический фундамент; данных химического состава подземных и поверхностных вод; сведений о состоянии воздушной среды; другие материалы о состоянии ПТС. В таких паспортах каждый из показателей записывается на своё определённое место и кодируется для последующего ввода в персональный компьютер. При этом необходимо решить вопросы о способах отражения тех или иных показателей, единицах измерения, интервалах значений, точности оценки и т.п.

Информационное обеспечение принятия решений осуществляется посредством организации специальных режимных наблюдений – системы регионального мониторинга. При этом в результате анализа рассмотренных целей и задач авторами определены основные требования, которым должна отвечать система экологического мониторинга:

- полнота и оперативность информации, необходимые и достаточные для оценки экологической обстановки, а также ее прогноза;

- возможность совместного использования для целей экологического мониторинга данных приземных измерений и дистанционной информации, получаемой с авиационной и космических средств наблюдения, а также средств дистанционного мониторинга, стационарных и передвижных лабораторий;

- достоверность информации;

- наличие структуры, позволяющей достоверно и оперативно осуществлять поручение, сбор, обработку, хранение, анализ, прогноз и передачу информации;

- использование современных информационных технологий для получения и обработки данных;

- открытость, гибкость, адаптация к введению новых, более совершенных технических средств и производственных технологий.

Единая система отслеживания условий безопасности жизнедеятельности населения региона позволяет, как показывает реальная практика исследований прогнозировать пространственно-временные характеристики негативных процессов и обоснованно планировать инженерно-технические мероприятия с целью обеспечения экологической безопасности региона [3].

Важным звеном всей системы является объективная полномасштабная первичная информация, от качества которой определяющим образом зависит правильность и эффективность принимаемых управленческих решений. Анализ научно-технической литературы по рассматриваемой теме показал, что необходимые характеристики исходных данных обеспечиваются применением комплекса методов неразрушающего контроля (МНК). В качестве указанных методов применяются методы, основанные на изучении геологических сред полями различной физической природы (электрической, сейсмоакустической, магнитной и т.п.). Преимущество этих методов состоит в высокой надёжности получаемой информации, производительности и возможности оперативной обработки полученных материалов с привлечением информационных технологий [4].

Формирование рационального комплекса МНК осуществляется на основе компьютерного моделирования. В процессе модельных работ используются модели объектов и процессов ПТС, методов и схем измерений, наблюдательных сетей. Одним из основных условий применения методов неразрушающего контроля является соблюдение принципа согласованности, то есть метод должен соответствовать объекту наблюдения.

Теснота указанной связи определяется посредством построения матрицы «признаки объекта – методы прогнозирования». При выборе метода прогнозирования необходимо учитывать объект прогнозирования, объёмы и уровни имеющейся и требуемой информации, накопленный опыт применения различных методов для решения определённых проблем.

Рассматривая разработку методологии контроля как научно-методических основ диагностики объекта методами неразрушающего контроля в конкретный момент времени, необходимо указать на следующие аспекты. Во-первых, методология контроля состояния любого объекта должна строиться с учетом системного подхода к нему. Во-вторых, методы контроля, их количество и объём измерений должны быть оптимизированы и адекватны объекту и задачам исследований. В рамках контроля следует обратить особое внимание на идентификацию диагностических признаков, определённых в результате контроля, геометрическим и физическим параметрам элементов исследуемого объекта (матрица «признаки – параметры»).

Практика показывает, что для получения необходимой информации о ПТС можно использовать следующие методы:

- непосредственные (прямые) измерения при помощи электроуровнемера;

- электрозондирование, электропрофилирование, георадиолокация:

- трассерные исследования с использованием мембранных фильтров и люминесцентного микроскопа;

- гидрохимические методы состава и свойств подземных и поверхностных вод.

В соответствии с перечнем задач мониторинга предусматривается, что на практике в рамках региональной системы должны реализовываться следующие виды экспериментальных исследований:

- режимные дискретные наблюдения в скважинах, горных выработках и на поверхности за динамикой геомеханических процессов, гидрогеологической обстановкой, уровнем шахтных вод, газоносностью;

- режимные и непрерывные измерения сейсмоакустической и электромагнитной эмиссии геологической среды;

- маршрутные наблюдения за загрязнениями атмосферы региона.

Предлагаемый комплекс обеспечивает, как показывает практика, получение объективной информации, необходимой для принятия эффективных решений в области обеспечения экологической безопасности жизнедеятельности населения.

Литература

1. Молев, М. Д. Прогнозирование состояния техносферной безопасности: монография /М.Д. Молев [и др.]. – Шахты: ИСОиП (филиал) ДГТУ, 2015. – 113 с.

2. Вартанов А.З., Рубан А.Д., Шкуратник В.Л. Методы и приборы контроля окружающей среды и экологический мониторинг. – М.: Горная книга, 2009. – 640 с.

3. Molev M.D., Stradanchenko S.G., Maslennikov S.A. Theoretical and experimental substantiation of construction regional security monitoring systems technospheric. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 2015, no. 16, pp. 6787-6788.

4 Молев М.Д. Методология контроля и прогнозирования состояния углепородного массива // Горный информационно-аналитический бюллетень. –2007. – № 3. – С. 159-162.