Оптимізація мережі комплексного моніторингу довкілля у зоні впливу Південно-Українського енергетичного комплексу

Завершення будівництва Ташлицької ГАЕС є важливою складовою ефективного використання наявних потужностей Південно-Українського енергетичного комплексу, зокрема - Южно-Української атомної електростанції (ЮУ АЕС, Назву "Южно-Українська” АЕС, а не "Південно-Українська" АЕС наведено у відповідності до офіційно зареєстрованих установчих документів). Основне призначення ГАЕС - регулювання частоти енергосистеми, тобто покриття пікових навантажень шляхом акумулювання надлишку електроенергії і віддача її в години пік та створення аварійного енергетичного резерву в енергосистемі південного регіону України.

Метою запропонованої системи моніторингу зони впливу ПУ ЕК є - створення багатофакторної просторово-часової моделюючої та прогнозуючої комп'ютерної системи комплексного екологічного моніторингу та експертної оцінки ситуацій для прийняття обґрунтованих управлінських рішень, яка повинна забезпечувати аналіз штатних і аварійних умов експлуатації об'єктів ПУ ЕК, оперативне управління щодо оптимізації роботи гідроенергетичних та водогосподарських систем, розробку наукових рекомендацій і практичних заходів щодо мінімізації та ліквідації екологічно-небезпечних змін стану навколишнього природного середовища (НПС) та факторів, що негативно позначаються на здоров'ї населення регіону (рис. 2).

Головними завданнями Системи комплексного моніторингу довкілля Південно-Українського енергетичного комплексу (Системи КМД-ПУ ЕК) є:

забезпечення нагляду за станом потенційно небезпечних чинників у роботі технологічних систем об'єктів ПУ ЕК, що можуть мати негативний вплив на НПС, їх своєчасне виявлення і реагування для попередження виникнення аварійних ситуацій;

оперативний та поточний контроль параметрів стану довкілля, своєчасне виявлення та реагування на розвиток різних видів небезпечних процесів і явищ в оточуючому середовищі, в тому числі радіоактивних та хімічних забруднень;

попередження виникнення надзвичайних ситуацій (НС), а у разі, якщо вони відбулися - забезпечення оперативною моніторинговою інформацією органи управління та реагування для визначення зон ураження та прийняття рішень щодо ліквідації негативних наслідків;

на основі моніторингової інформації забезпечення оперативного управління роботи системи АЕС - ГЕС - ГАЕС.

Пріоритетними напрямками розвитку існуючої сьогодні системи радіоекологічного моніторингу зони ПУ ЕК є контроль за рівнями хімічного забруднення компонентів НПС (атмосферного повітря, поверхневих вод, джерел питної води та інших систем життєзабезпечення населення регіону і підтримання прийнятного стану довкілля), а також попередження та супроводу надзвичайних ситуацій.

Таким чином, комплексний екологічний моніторинг повинен забезпечувати не тільки кількісно-якісну оцінку рівнів техногенного впливу на природне середовище, а головне - сприяти передбаченню небезпечних наслідків за реакцією системи “ПУ ЕК - НПС”, як відповіді на впливи від сукупної дії різних чинників небезпеки.

При нормальній роботі АС та при проектних аваріях станція є джерелом відносно малих забруднень, впливи яких на оточуюче середовище і населення незначні (ефекти синергізму внаслідок цього можна не враховувати). Проте, ця група техногенних чинників впливає на довкілля та населення переважно в одному напрямі - підвищує рівень екологічного ризику, що в свою чергу призводить до ефектів, при яких екосистема або організм людини підпадають під певну інтегративність всіх небезпечних впливів. Небезпечні впливи від забруднень U* на деяку підсистему Ssi проявляються у вигляді певних реакцій, що визначаються як показник результуючого впливу забруднень . Таку прогнозуючу модель оцінки стану системи можна представити у вигляді

, (1)

де - N - кількість і-тих підсистем у системі Ss, Т - період досліджень системи; - середнє-статистичний коефіцієнт відхилення значень радіаційної компоненти від середніх значень в i-тій підсистемі за час t, що також враховує функцію радіоактивного розпаду е-t ( - постійна розпаду;; Тm - період напіврозпаду m-го радіонукліду);- ваговий множник для оцінки значимості m-го радіонукліду; - концентрації або інший кількісний вираз забруднень m-го радіонукліду для і-тої підсистеми; - нормативні концентрації або інший кількісний вираз нормативної величини m-го радіонукліду для і-тої підсистеми; - параметр біологічних порушень в і-тій підсистемі за час t, - середнє статистичний коефіцієнт відхилення значень біологічної компоненти системи від середніх значень в i-й підсистемі у розрахунковий момент часу t, що визначають як , Wi - комплексний параметр очікуваних впливів у системі, який залежить від хімічного (Х), теплового (и) та урбанізованого (Y) видів забруднень, як: .

Відповідну модель можна записати для інтегративних впливів потенційно небезпечних геодинамічних процесів , які можуть бути викликані, з одного боку, природними явищами, з іншого боку, їх прояв або активізація може бути наведеною техногенними чинниками впливу АС у підсистемі Ssi . Тоді у безрозмірному вигляді відносно площ активізації , у межах якої діє група небезпечних процесів АNj, загальна кількість яких n, запишемо спів-відношення:

(2)

де ki - ваговий коефіцієнт значимості j-го геодинамічного; пт - коефіцієнт, що характеризує активність прояву процесу АNj (p - природного походження; а - антропогенного/техногенного походження) за час t в межах розрахункової площі Sp.

В роботі також показаний інший методологічний підхід до аналізу реакції системи “АС-НПС” , що передбачає усі впливи перераховувати на потенційні збитки і представляти кожний негативний процес множини впливів, як необхідну суму коштів, які потрібні для відновлення стану системи. Ця ж методологія повинна застосовуватися при статистичному накопиченні баз даних щодо надзвичайних ситуацій. Важливим аспектом методології аналізу стійкості функціонування ВДС “АС-НПС” є встановлення рівнів допустимого навантаження від різних негативних впливів (чинників), тобто їх нормування. Під час дії комплексу чинників небезпеки нормування здійснюється за комплексним параметром, що визначається показником сумарного допустимого рівня змін середовища Ud. Цей показник формується з бази даних діючих нормативів або експертним шляхом (значення гранично допустимих концентрацій - ГДК, гранично допустимі викиди - ГДВ, допустимі дози тощо). З урахуванням параметрів небезпечних процесів, що описані в моделях (1) і (2), можна записати вираз для узагальненого показника допустимих змін в системі, що має вигляд:

, (3)

де кількісні значення гранично допустимих показників впливів у i-тій підсистемі відповідно до прояву j-го небезпечного геодинамічного процесу та m-го виду забруднення у межах розрахункової площі.

Умова задовільного стану ВДС “АС-НПС” при дії негативних впливів, виконання якої забезпечує прийнятний екологічний та інженерний ризик для населення та АС, має вигляд:

, (4)

де Рj та Рm- імовірність прояву небезпечних чинників відповідно для геодинамічного процесу j-го типу з активністю АNj та забруднення m-го типу.

Зазначений вище методологічний підхід визначає необхідність виявлення і вивчення зв'язків між типами та рівнями техногенних навантажень, динамічними параметрами природних процесів, станом рослинності, живих організмів, здоров'ям і психологічним станом населення та змінами соціально-економічних процесів в суспільстві. Така стратегія передбачає розробки нових концептуальних принципів побудови системи екологічного моніторингу.

По-перше, доцільно провести структуризацію задач комплексного моніторингу і розподілити загальну систему моніторингу на ряд незалежних, але взаємозв'язаних підсистем, як це показано на рис. 2 та 3. По-друге, виходячи з головних цілей та задач, необхідно визначити структурну ієрархію підсистем та регламент їх взаємодії, а також визначити вимоги до формування інформаційних потоків, що прив'язані до існуючої системи державного контролю та управління екологічною безпекою регіону (рис. 4) 5. Реальні технічні, технологічні, наукові, економічні та організаційні можливості визначатимуть темпи розвитку Системи КМД ПУ ЕК, пріоритетність та послідовність вирішення окремих задач та адаптації системи до сучасного інформаційного середовища України.

При виконанні проектних робіт щодо розробки Системи КМД ПУ ЕК головні завдання на етапі первинного моніторингу доцільно розподілити на два основних блоки: