CC BY
119
УДК 622.85:65.012.011.56:62233.012«Сибэнергоуголь» © В.В. Устинов, В.П. Потапов, Е.Л. Счастливцев, Д.С. Царев, И.Е. Харлампенков, А.М. Крисанова, 2018
Информационно-вычислительная система экологической безопасности ООО «Сибэнергоуголь»:
подходы, методы , модели
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-3-84-90
УСТИНОВ Валерий Васильевич
Генеральный директор ООО «Сибэнергоуголь», 650000, г. Новокузнецк, Россия, e-mail: [email protected]
ПОТАПОВ Вадим Петрович
Доктор техн. наук, профессор, директор Кемеровского филиала Института вычислительных технологий СО РАН, 650025, г. Кемерово, Россия, e-mail: [email protected]
СЧАСТЛИВЦЕВ Евгений Леонидович
Доктор техн. наук,
заведующийлабораторией моделирования геоэкологических систем Кемеровского филиала Института вычислительных технологий СО РАН, 650025, г. Кемерово, Россия, e-mail: [email protected]
ЦАРЕВ Дмитрий Сергеевич
Главный инженер ООО «Сибэнергоуголь», 650000, г. Новокузнецк, Россия, e-mail: [email protected]
ХАРЛАМПЕНКОВ Иван Евгеньевич
Канд. техн. наук,
научный сотрудник лаборатории геоинформационного моделирования Кемеровского филиала Института вычислительных технологий СО РАН, 650025, г. Кемерово, Россия, e-mail: [email protected]
КРИСАНОВА Арина Миргазизовна
Эколог ООО «Сибэнергоуголь», 650000, г. Новокузнецк, Россия, e-mail: [email protected]
Действующая система мониторинга угольной промышленности Кузбасса в целом практически не использует современных подходов к мониторингу природной среды, направлена на контроль ряда экологических параметров точечного характера и не позволяет обеспечить пространственного представления оценки и прогноза геоэкологического состояния, какугледобы>1вающего предприятия, так и района угледобычи в целом. Эффективная система мониторинга, дающая комплексную оценку геоэкологического состояния на основе интеграции данны^/х наземного, расчетного и дистанционного мониторинга, является залогом экологической безопасности природны>1х комплексов и населения в зоне воздействия угледобы>1вающего предприятия, обеспечивает снятие социальной напряженности в районах ведения горных работ.
Ключевые слова: мониторинг, дистанционное зондирование, информационно-вычислительная система, модели, экологическая безопасность.
ВВЕДЕНИЕ
Развитие горнодобывающих работ в Кемеровской области ведется ускоренными темпами. Прирост объемов угледобычи в настоящее время происходит за счет опережающего развития открытого способа. При этом в соотношении объемов добычи угля в Кузбассе превалирует доля, добытая открытым способом, - 70%, соответственно 30% добывается в шахтах. В 2017 г. в Кузбассе добыто 241, 5 млн т угля.
К районам с высокой интенсивностью угледобычи относится Бунгуро-Чумышский угледобывающий район Кузбасса. Ранее он неоднократно подработан как подземными, так и открытыми горными работами. В настоящее время в нем ведет горные работы большая группа разрезов, таких как ООО «Разрез Березовский», ООО «Разрез Бунгурский Северный», ООО «Разрез Степановский», ООО «Сибэнергоуголь» и другие. Высокая интенсивность горных работ привела к тому, что в настоящее время этот район является одним из угледобывающих районов с высоким уровнем антропогенной нагрузки на природные комплексы и население.
Воздействие горного производства на окружающую среду и природные ресурсы носит многоплановый, длительный и комплексный характер. При этом происходят изменения рельефа местности, геологической структуры массива горных пород, механические повреждения почвы, ликвидация почвы и создание беспочвенных местностей, изменение и уничтожение растительных сообществ [1, 2].
В этих условиях, внедренная в ООО «Сибэнергоуголь» система геоэкологического мониторинга при ведении горных работ позволяет дать комплексную оценку геоэкологического состояния на основе интеграции данных наземного, расчетного и дистанционного мониторинга и говорит об ответственном отношении предприятия к охране окружающей природной среды, а также позволяет доступно и прозрачно представлять информацию о работе разреза жителям близлежащих населенных пунктов.
Впервые в практике обеспечения экологической безопасности угледобывающего предприятия в Российской Федерации ООО «Сибэнергоуголь» совместно с Институтом вычислительных технологий СО РАН и ООО «КЦТЭК-экспертиза» на базе современных информационных и телекоммуникационных технологий создана интегрированная информационно-вычислительная система экологической безопасности ООО «Сибэнергоуголь».
ПРОГРАММНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
ООО «СИБЭНЕРГОУГОЛЬ» ОБЕСПЕЧИВАЕТ:
• наземный и дистанционный (космический) мониторинг:
- водных ресурсов;
- почвенного покрова;
- растительного покрова и животного мира;
- снегового покрова;
- распространение и выпадение загрязняющих веществ (ЗВ) из атмосферы;
• оценку и прогноз воздействия факторов угледобычи на природную среду и человека при ведении горных работ:
- состояние и оценка качества водных ресурсов;
- состояние и оценка качества и загрязнения атмосферного воздуха и выпадения ЗВ;
- состояние и оценка качества почв и растительности;
• при взрывных горных работах расчетный мониторинг (на каждый взрыв):
- распространения и выпадения загрязняющих веществ из атмосферы;
- сейсмического воздействия;
- других физических факторов.
ПОДХОДЫ
В современном представлении геоэкологический мониторинг - это система регламентированного сбора, систематизации, хранения, обработки и анализа информации об антропогенных изменениях окружающей природной среды для принятия управляющих решений. В целом система должна обеспечивать выделение антропогенной составляющей изменения природной среды на фоне происходящих природных процессов и формироваться на основе определенных типовых процедур [3].
Современная информационная система геоэкологического мониторинга угледобывающего предприятия обеспечивает интеграцию данных как наземного, так и дистанционного (космического) мониторинга. Это требует принципиально новых подходов, обеспечивающих интеграцию исследований с использованием современных геоинформационных систем, данных дистанционного зон-
дирования и современных методов накопления, обработки и анализа неоднородных пространственных данных на основе Big Data.
Обязательной чертой информационного обеспечения систем геоэкологического мониторинга угледобывающего предприятия является их распределенность, что обеспечивает размещение отдельных блоков системы в сети Internet с удаленным доступом на основе типовых программ клиента. Такой подход позволяет расширение системы мониторинга как за счет создания новых подсистем мониторинга, так и расширять их возможности за счет внедрения конкретных видов вычислительного сервиса, определяемого средствами облачных технологий и систем искусственного интеллекта, обеспечивает возможность объединения различных направлений создания геоинформационных систем в рамках геопорталов [3].
МЕТОДЫ
Предлагаемый подход к построению информационно-вычислительной системы экологической безопасности ООО «Сибэнергоуголь» предполагает, что взаимодействие с пользователем осуществляется через веб-интерфейс. Поступающие запросы обрабатывает сервер приложений с установленными на нем компонентами информационной системы. Вызов вычислительных модулей осуществляется через сервис WPS, расположенный на картографическом сервере, который отвечает за отображение пространственных данных и результатов расчетов. Его масштабируемость обеспечивается за счет объединения кэширующего сервера с набором картографических серверов. Сервер данных обеспечивает решение задачи хранения данных, содержит средства загрузки и преобразования информации. Для организации взаимодействия между основными компонентами используются стандартные протоколы, разработанные OGC (WMS, WFS, WCS, WPS и так далее). Управление картографическим сервером осуществляется через REST API.
Сервер данных. В качестве хранилища данных используется СУБД PostgreSQL, дополненная расширением PostGIS для управления пространственными данными. Данное решение обеспечивает приемлемый уровень надежности и быстродействия. Для организации доступа к базам данных применяется технология JDBC, библиотека Hibernate ORM.
Сервер приложений. В роли сервера приложений в нашем случае выступает Apache Tomcat в связке с технологией создания веб-приложений Java Servlet, языком Java и библиотекой Spring Framework. В данном компоненте сосредоточен код приложения, отвечающий за обработку пользовательских запросов, формирование интерфейса, генерацию запросов к картографическому серверу.
Вычислительный сервер. В данном компоненте сосредоточен программный код основных методов обработки геодинамических данных, используемых в информационной системе. Доступ к расчетным модулям со стороны клиента осуществляется по протоколу WPS. Реализован промежуточный слой управляющих сервисов (УС), который отвечает за обработку пользовательских запросов, формирование необходимых файлов заданий и запуск конкретных модулей с учетом форматов и архитектуры ранее созданного программного обеспечения. Программное обсе-
чение разработано с использованием языка программирования Java. Для операций с пространственными данными применяется библиотека GeoTools.
Картографический сервер. Его функции выполняет GeoServer. Основной задачей данного компонента является получение пространственных данных из хранилища данных и преобразование их в формат, пригодный для отображения на стороне клиента в соответствии с протоколами WMS и WFS. Выступает в роли хранилища стилевого оформления для векторных слоев. Включает в себя также WPS-сервер, обрабатывающий запросы к расчетным модулям.
Клиент. Сервер построен на основе комбинации HTML и JavaScript-библиотеки jQuery. В качестве средства отображения электронных карт используется OpenLayers. Для получения информации об отдельных элементах векторных слоев используется комбинация технологий Ajax и WMS/WFS. Взаимодействие с вычислительной подсистемой осуществляется через JavaScript-библиотеку, реализующую протокол WPS.
Данные мониторинга о состоянии и изменениях природных ресурсов в районе работы ООО «Сибэнергоуголь» интегрируются и хранятся в базах данных.
Картографический сервис информационно-вычислительной системы экологической безопасности ООО «Сибэнергоуголь» предоставляет возможность визуализировать предметную информацию на картах-подложках, включая Google. Программно выделены две части: публичная и закрытая. В публичном доступе используется технология Google Maps API, предоставляющая открытый интерфейс функций по работе с картами Google. Данный функционал используется для картографических расчетов и координатной привязки закрытой информации как из данного сервиса, так и из сервисов баз данных и расчетных сервисов. Технология позволяет связать карты Google с конкретным веб-сайтом по средством уникального API-ключа.
Объекты прикладного интерфейса содержат методы для подгрузки сторонних карт в формате KML/KMZ. Хостинг KML/KMZ-ресурсов расположен на веб-сервере Apache.
Система обеспечивает разработку и поддержание тематических цифровых карт, таких как: мониторинга поверхностных, подземных и снеговых вод, типов почв, типов ландшафтов, нарушенных горными работами земель, редких и исчезающих видов растений и животных, растительного покрова и других. Пример работы картографического сервера приведен на рис. 1.
Расчетные сервисы системы содержат программную логику математических моделей предметной области, реализованной на базе технологий RPC, разрабатываются в виде Java-сервлетов, что позволяет интегрировать их с любым из вышеописанных сервисов системы.
МОДЕЛИ
В интегрированной информационно-вычислительной системе экологической безопасности горнодобывающего предприятия реализованы модели:
• оценки выбросов и распространения загрязняющих веществ в атмосферу;
• выпадения промышленных аэрозолей на подстилающую поверхность;
• распространения загрязняющих веществ и их выпадения на поверхность при промышленных взрывах с учетом реальной розы ветров;
• оценки качества поверхностных и подземных вод;
• сейсмического и шумового воздействия при массовых взрывах.
Система расширяема и может дополняться другими расчетными сервисами по оценке техногенного влияния горнодобывающего предприятия на качество окружающей природной среды и население.
В настоящее время при оценке допустимости техногенного воздействия атмосферных загрязняющих веществ (ЗВ) на окружающую среду используются модельные оценки [4]. Существует целый ряд моделей расчета загрязнения атмосферы, различных по научной основе, пространственным и временным характеристикам и т.д. [5]. Однако для государственного управления выбросами промышленных предприятий в России, как и в других странах, используется единая ре-гуляторная модель [6], предназначенная для вычисления максимальных разовых (осредненных за 20 минут) концентраций Стр загрязняющих веществ в приземном слое. Именно Стр не должны превышать предельно допустимые разовые концентрации (ПДКр) при определении допустимости воздействия предприятия на атмосферный воздух.
Расчетный мониторинг концентраций ЗВ в приземном слое атмосферы, в зоне влияния горных
пик дох <-
Рис. 1. Работа с электронными картами информационно-вычислительной системы экологической безопасности ООО «Сибэнергоуголь»
Fig. 1. Work with electronic maps of the idata computing system of the ecological safety of "Sibenergougol" LLC
работ горнодобывающего предприятия ведется с помощью программного комплекса (ПК) ЭРА, который обеспечивает расчеты максимально разовых и среднегодовых концентраций ЗВ.
Выбросы угледобывающего предприятия, а тем более угледобывающего района, характерны тем, что содержат большой процент пылевых частиц разнообразного химического состава, обладающих эффектом оседания на подстилающую поверхность. При этом не исключена ситуация, когда промышленные выбросы, даже будучи допустимыми с точки зрения максимального разового загрязнения атмосферы, могут привести к весьма существенному накоплению вредных веществ на дневной поверхности.
Для проведения количественной оценки осаждения промышленной пыли на заданную территорию разработана модель расчета потока аэрозольных частиц на подстилающую поверхность. Модель численно реализована как дополнительный модуль программного комплекса (ПК) ЭРА, который согласован на соответствие нормативным документам и широко используется для выполнения проектных работ в Сибирском регионе. Она дает возможность по данным о параметрах источников, фракционному составу выбрасываемых ЗВ и климатическим характеристикам территории оценить мокрый поток частиц на подстилающую поверхность (вымывание) Р^ сухой поток (осаждение) Рс и полный поток Р, представляющий собой сумму двух названных составляющих Р = Рт + Рс [2, 3]. Реализация модели с использованием данных снеговой съемки представлена на рис. 2.
Сравнение расчета с данными анализа снеговых проб показывает, что наибольшее загрязнение снега наблюдается по направлению преобладающих ветров на незначительном удалении от интенсивно формируемого отвала.
Данные дистанционного мониторинга загрязнения снегового покрова в районе ведения горных работ адекватны по отношению к данным расчетного и наземного мониторинга снегового покрова и приведены на рис. 3.
Одним из важнейших факторов воздействия на окружающую среду и человека являются массовые взрывы при добыче угля открытым способом. При этом происходит загрязнение природных комплексов и мест проживания населения распространяющимися и выпадающими на земную поверхность атмосферными аэрозолями, сотрясаемость земной поверхности, шумовое давление в местах компактного проживания населения.
Интегрированная информационная система экологической безопасности ООО «Сибэнергоуголь» обеспечивает мониторинг распространения и выпадения ат-
Рис. 2. Расчет атмосферных выпадений при ведении горных работ ООО «Сибэнергоуголь» по данным снеговой съемки
Fig. 2. Calculation of atmospheric fallouts during mining operations of "Sibenergougol" LLC according to the snow survey data
17600 16600
I 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 190002000021000
Расстояние, м
Рис. 3. Изолинии расчетного выпадения (г/м2) пылевых частиц в снег за зимний период 2016-2017 гг. от всех групп источников, влияющих на район ведения горных работ ООО «Сибэнергоуголь» Fig. 3. Isolines of design fallout (g/m2) of dust particles in the snow during the winter period 2016-2017 from all groups of sources affecting the area of mining operations of "Sibenergougol" LLC
Рис. 4. Мониторинг распространения и выпадения аэрозолей при массовых взрывах на ООО «Сибэнергоуголь» Fig. 4. Monitoring of the spread and fallout of aerosols during mass explosions at "Sibenergougol" LLC
мосферных аэрозолей, сотрясаемости и шумового давления при каждом массовом взрыве в соответствии с паспортом буровзрывных работ и метеоусловиями в момент его проведения. Моделирование распространения и выпадения атмосферных аэрозолей от массовых взрывов производится ПК ЭРА [2, 3]. Пример расчетного мониторинга распространения и выпадения аэрозолей приведен на рис. 4.
В рамках информационной системы разработан модельный комплекс по моделированию оценки сотрясаемости в
баллах по шкале MSK-64 от промышленного взрыва. Расчеты основаны на формуле макросейсмического поля, отображаемого изосейстами от очага возможного землетрясения или взрыва и характеризующего степень опасности землетрясения на поверхности Земли. Изосейсты - изолинии, разделяющие области с различной силой (интенсивностью, балльностью)сейсмических сотрясений.
Пример сотрясаемости при расчете массового взрыва на разрезе ООО «Сибэнергоуголь» приведен на рис. 5.
Рис. 5. Расчетный мониторинг сотрясаемости от массовых взрывов при ведении горных работ ООО «Сибэнергоуголь» (балльность сотрясаемости по шкале MSK-64:1 балл - не ощущается, отмечается только сейсмическими приборами;
2 балла - очень слабые толчки, отмечается сейсмическими приборами, ощущается только отдельными людьми, находящимися в состоянии полного покоя на верхних этажах зданий, и очень чуткими животными; 3 балла - слабо ощущается только внутри некоторых зданий, как сотрясение от грузовика)
Fig. 5. Design monitoring of shaking after mass explosions during mining operations of "Sibenergougal" LLC (Shaking intensity degree by MSK-64 scale: 1 point - is not felt, is registered by seismic instruments only; 2 points - very light shocks, is registered by seismic instruments is felt only by individuals who are in a state of complete rest in the upper floors of the buildings, and by very sensitive animals;
3 points - light, is felt inside some buildings only, as a shock after the truck)
Оценка шумового воздействия при массовых взрывах законодательно не определена, однако есть общие правила, устанавливающие уровень шумового воздействия в зонах жилой застройки. Поэтому в основу модуля расчетного мониторинга шумового воздействия при массовых взрывах положен метод расчета затухания звука вследствие поглощения его при распространении в атмосфере при различных метеорологических условиях, представленный в ГОСТ 31295.1-2005 и [7]. Рассматриваемый алгоритм позволяет вычислять коэффициенты затухания, зависящие от частоты тона, температуры и относительной влажности воздуха, атмосферного давления. Многолетний эксперимент показывает высокий уровень совпадения расчетов с результатами замеров в точках мониторинга.
Таким образом, модельные комплексы, адаптированные к реальным условиям, обеспечивают надежный мониторинг воздействия массовых взрывов на прилегающие природные комплексы и население. Кроме того, информационно-вычислительная система экологической безопасности ООО «Сибэнергоуголь» обеспечивает оценку качества поверхностных, подземных и снеговых вод, мониторинг сохранения биологического разнообразия и природных комплексов в районах ведения горных работ.
Информационно-вычислительная система экологической безопасности ООО «Сибэнергоуголь» обеспечивает интеграцию данных наземного, вычислительного и дистанционного мониторинга.
Дистанционное зондирование обеспечивает надежный мониторинг загрязнения снегового покрова (см. рис. 3), нарушенных горными работами земель, растительного покрова (рис. 6), поверхностных вод, рекультивации нарушенных горными работами земель и земель с самозарастанием и т.д.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Впервые в отечественной практике на действующем горнодобывающем предприятии ООО «Сибэнергоуголь» внедрена интегрированная информационно-вычислительная система экологической безопасности (ИИВС ДОЭС). Система обеспечивает высокую эффективность контроля экологического состояния, защиту населения и снятие социальной напряженности в районе ведения горных работ.
Интеграция данных как наземного, так и дистанционного мониторинга с данными модельных расчетов в ИИВС ДОЭС начиная с 2012 г. обеспечивает надежную оценку вклада предприятия в нарушение природной среды угледобывающего района. Установлено, что ведение горных работ ООО «Сибэнергоуголь» не оказывает существенного влияния на природные комплексы и на-
-
Рис. 6. Оценка состояния растительного покрова района горных работ ООО «Сибэнергоуголь» по данным космического мониторинга (определение содержания влаги в листе)
Fig. 6. Assessment of the state of vegetation cover in the area of mining operations of "Sibenergougol" LLC based on space monitoring data (Determination of leaf moisture content)
селение близ находящихся населенных пунктов. Ведение горных работ по добыче угля и отвалообразованию не приводит в настоящее время к превышению предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ, свыше 0,2-0,5 ПДК на границе санитарно-защитной зоны предприятия и не приводит к деградации природных комплексов на этой территории. Это подтверждается данными как наземного, так и дистанционного (космического) мониторинга.
Система экологической безопасности ООО «Сибэнер-гоуголь» обеспечивает сбор, хранение и оценку данных наземного, дистанционного и вычислительного мониторинга состояния техноприродных комплексов в районах ведения горных работ. В базах системы хранятся данные об источниках техногенного воздействия и состояния окружающей природной среды как по данным наземного, так и дистанционного (космического) мониторинга.
Расчетные сервисы системы обеспечивают оценку и управление воздействием негативных техногенных факторов, как на природные комплексы, так и население, проживающее в районах горных работ.
Все программно-технологические комплексы системы экологической безопасности ООО «Сибэнергоуголь» (ИИВС ДОЭС) либо имеют государственные сертификаты (там, где это требуется), либо выполнены в строгом соответствии с отраслевыми методиками и другими нормативными актами. Например, программно-технологический комплекс «ЭРА-воздух» для оценки распространения атмосферных загрязнений имеет сертификат соответствия Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (№ RA.RU.Cn09.P00115). Этот комплекс используется органами Государственного контроля и многими проектными организациями для нормирования и контроля, распространением атмосферных загрязнений. Контроль достоверности расчетов обеспечивается ежегодными снеговыми съемками.
Система экологической безопасности ООО «Сибэнер-гоуголь» является «открытой» и обеспечивает подключение новых модельных комплексов, цифровых карт, баз и банков данных и программ автоматического формирования государственной экологической отчетности.
Список литературы
1. Геоэкология угледобывающих районов Кузбасса / В.П. Потапов, В.П. Мазикин, Е.Л. Счастливцев, Н.Ю. Вашла-ева. Новосибирск: Наука, 2005. 660 с.
2. Мониторинг состояния природной среды угледобывающих районов Кузбасса / В.А. Ковалев, В.П. Потапов, Е.Л. Счастливцев, отв. редактор А.М. Федотов. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2013. 312 с.
3. Моделирование геоэкологических систем угледобывающих районов / В.А. Ковалев, В.П. Потапов, Е.Л. Счаст-
ливцев, Ю.И. Шокин; отв. Ред. А.М. Федотов. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2015. 298 с.
4. Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. СПб.: НИИ Атмосфера, 2005. 211 с.
5. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 272 с.
6. Методика расчета полей концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий: ОНД-86 / Госкомгидромет. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 93 с.
7. Ганопольский М.И. Результаты экспериментальных исследований ударных воздушных волн при взрывах на земной поверхности. Отдельная статья Горного информационно-аналитического бюллетеня. М.: Изд-во «Горна книга», 2011. № 5. 38 с.
ECOLOGY
UDC 622.85:65.012.011.56:622.33.012«Sibenergougol» © V.V. Ustinov, V.P. Potapov, E.L. Schastlivtsev, D.S. Tsarev, I.E. Kharlampenkov, A.M. Krisanova, 2018 ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, № 3, pp. 84-90
Title
DATA COMPUTING SYSTEM OF ENVIRONMENTAL SAFETY OF "SIBENERGOUGOL" LLC: APPROACHES, METHODS AND MODELS
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-3-84-90
Authors
Ustinov V.V.1, Potapov V.P.2, Schastlivtsev E.L.2, Tsarev D.S.1, Kharlampenkov I.E.2, Krisanova A.M.'
1 "Sibenergougol" LLC, Novokuznetsk, 650000, Russian Federation
2 Kemerovo branch of the Institute of Computational Technologies of the Siberian branch RAS, Kemerovo, 650025, Russian Federation
Authors' Information
Ustinov V.V., General Director, e-mail: [email protected] Potapov V.P., Doctor of Engineering Sciences, Professor, Director, e-mail: [email protected]
Schastlivtsev E.L., Doctor of Engineering Sciences, Head of the Laboratory for Modeling Geoecological Systems, e-mail: [email protected] Tsarev D.S., Chief Engineer, e-mail: [email protected] Kharlampenkov I.E., PhD (Engineering), Researcher of the Laboratory of Geoinformation Modeling, e-mail: [email protected] Krisanova A.M., Ecologist, e-mail: [email protected]
Abstract
The operational monitoring system of the Kuzbass coal industry as a whole practically does not use modern approaches to environment monitoring, it is aimed at controlling a number of environmental parameters of a point-like nature and does not allow to provide a spatial representation of the assessment and forecast of the geoecological state, both of coal producer and coal-mining region as a whole. The efficient monitoring system that provides a comprehensive assessment of the geoecological state based on integration of ground, design and remote monitoring data is critical to environmental safety of natural complexes and population in the area exposed to a coal producer and ensures the removal of social tension in mining operation regions. Figures:
Fig. 1. Work with electronic maps of the idata computing system of the ecological safety of"Sibenergougol" LLC
Fig. 2. Calculation of atmospheric fallouts during mining operations of "Sibenergougol" LLC according to the snow survey data
Fig. 3. Isolines of design fallout (g/m2) of dust particles in the snow during the winter period2016-2017 from all groups of sources affecting the area of mining operations of "Sibenergougol" LLC
Fig. 4. Monitoring of the spread and fallout of aerosols during mass explosions at "Sibenergougol" LLC
Fig. 5. Design monitoring of shaking after mass explosions during mining operations of "Sibenergougal" LLC (Shaking intensity degree by MSK-64 scale: 1 point - is not felt, is registered by seismic instruments only; 2 points - very light shocks, is registered by seismic instruments is felt only by individuals who are in a state of complete rest in the upper floors of the buildings, and by very sensitive animals; 3 points - light, is felt inside some buildings only, as a shock after the truck)
Fig. 6. Assessment of the state of vegetation cover in the area of mining operations of "Sibenergougol" LLC based on space monitoring data (Determination of leaf moisture content)
Keywords
Monitoring, Remote probing, Data computing system, Models, Ecological safety. References
1. Potapov V.P., Mazikin V.P., Schastlivtsev E.L. & Vashlaeva N.Yu. Geoekologiya ugledobyvayushchikh rayonovKuzbassa [Geoecology of Kuzbass coal-mining kegions]. Novosibirsk, Nauka Publ., 2005, 660 p.
2. Kovalev V.A., Potapov V.P., Schastlivtsev E.L., Fedotov A.M. (Ed.) Monitoring sostoyaniya prirodnoy sredy ugledobyvayushchikh rayonov Kuzbassa [Monitoring of the state of natural environment of Kuzbass coal-mining regions]. Novosibirsk, SB RAS Publ., 2013, 312 p.
3. Kovalev V.A., Potapov V.P., Schastlivtsev E.L., Shokin Yu.I., Fedotov A.M. (Ed.) Modelirovaniegeoekologicheskikh sistem ugledobyvayushchikh rayonov [Modeling of geo-ecological systems of coal-mining regions]. Novosibirsk, SB RAS Publ., 2015, 298 p.
4. Metodicheskoe posobie po raschetu, normirovaniyu i kontrolyu vybrosov zagryaznyayushchikh veshchestv v atmosfernyy vozdukh [Guidance manual for calculation, normalization and control of pollutants emissions into the atmosphere air]. Saint-Petersburg, Scientific Research Institute Atmosfera (Atmosphere) Publ., 2005, 211 p.
5. Berlyand M.E. Prognoz i regulirovanie zagryazneniya atmosfery [Atmospheric pollution forecast and control]. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ.,1985, 272 p.
6. Metodika rascheta poley kontsentratsiy v atmosfernom vozdukhe vrednykh veshchestv, soderzhashchikhsya v vybrosakh predpriyatiy [Methodology for computing hazardous substances air concentration fields in the emissions from enterprises]. OND-86 (All-Union reference document Goskomgidromet -State Committee for Hydrometeorology of Russian Federation). Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1987, 93 p.
7. Ganopolsky M.I. Rezul'taty eksperimental'nykh issledovaniy udarnykh vozdushnykh voln pri vzryvakh na zemnoy poverkhnosti. Otdel'naya stat'ya [Results obtained in experimental studies of air blasts during land surface explosions. Separate article]. Gornyy Informatsionno-Analiticheskiy Byulleten' -Mining Information and Analytical Bulletin. Moscow, Gornaya kniga Publ., 2011, No. 5, 38 p.
