Оптимизация формы боновых заграждений при разливе нефти

Разливы нефти представляют серьезную угрозу морским экосистемам, вызывая длительные экологические и экономические последствия. Для минимизации ущерба критически важно эффективно ограничивать распространение загрязнений. Одним из наиболее популярных средств в борьбе с разливами нефти являются боновые заграждения – плавучие барьеры, позволяющие локализовать зону разлива и повысить эффективность последующей очистки. Однако результативность таких заграждений зависит не только от используемых материалов, но и от их геометрической конфигурации. В этой связи актуальной становится задача минимизации длины бонового заграждения, необходимой для охвата заданной площади разлива. В данной работе эта проблема формулируется как изопериметрическая задача оптимизации в классе многоугольников. Исследуется задача максимизации площади, ограниченной многоугольником с фиксированным периметром и фиксированным закрепленным отрезком (например, участком берега), при условии, что граница представляет собой ломаную линию, а не гладкую кривую. Доказано, что оптимальная фигура достигается тогда, когда многоугольник является правильным, то есть его стороны и углы равны. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании более эффективных систем размещения боновых заграждений, способствуя снижению затрат на материалы и улучшению экологической безопасности.

1. Galieriková A., Materna M. World Seaborne Trade with Oil: One of Main Cause for Oil Spills? Transportation Research Procedia. 2020;44:297–304. https://doi.org/10.1016/j.trpro.2020.02.039

2. Авагимян А.В. Оперативный мониторинг утечек и разливов нефти в морских акваториях. В сборнике: Прикладные аспекты геологии, геофизики и геоэкологии с использованием современных информационных технологий: материалы III Международной научно-практической конференции, 11–14 мая 2015 года, Майкоп, Россия. Майкоп: ИП Кучеренко Вячеслав Олегович; 2015. С. 16–22.

3. Alpers W., Holt B., Zeng K. Oil Spill Detection by Imaging Radars: Challenges and Pitfalls. Remote Sensing of Environment. 2017;201:133–147. https://doi.org/10.1016/j.rse.2017.09.002

4. Заграничный К.А. К вопросу об источниках и объемах поступления нефтяных компонентов в акваторию Черного моря. Инженерный вестник Дона. 2014;(1). URL: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2014/2300

5. Черемных М.Э., Попова О.В., Забалуева А.И. Анализ причин загрязнения вод Таганрогского залива нефтепродуктами. Инженерный вестник Дона. 2014;(2). URL: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2014/2391

6. Рамазанов Д.С. Оценка эффективности боновых заграждений для ликвидации аварийных разливов нефти при пересечении магистральным трубопроводом водных преград. В сборнике: Проблемы геологии и освоения недр: труды XIX Международного симпозиума имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 70-летнему юбилею Победы советского народа над фашистской Германией: Том 2, 06–10 апреля 2015 года, Томск, Россия. Томск: Изд-во ТПУ; 2015. С. 725–728.

7. Шулегин А.Ю., Сивков Ю.В., Никифоров А.С. Алгоритм ликвидации аварийного разлива нефти и нефтепродуктов. В сборнике: Техносферная безопасность. Современные реалии: сборник материалов I Всероссийской научно-практической конференции, 21–22 ноября 2019 года, Махачкала, Россия. Махачкала: Дагестанский государственный технический университет; 2020. С. 18–21.

8. Идрисов Р.Х., Идрисова К.Р., Резбаева Р.С., Беспалов М.Г. Оценка эффективности средств для ликвидации аварийных разливов нефти при пересечении магистральными трубопроводами водных преград. Нефтегазовое дело. 2014;(2). URL: http://ogbus.ru/authors/IdrisovRH/IdrisovRH_1.pdf

9. Мальцева Т.А., Попова О.В. Боновые заграждения как эффективное средство ликвидации нефтяных разливов. Инженерный вестник Дона. 2016;(4). URL: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2016/3805

10. Хайруллин Д.Р., Султанмагомедов С.М. Совершенствование всплывающего бонового заграждения, способного работать в ледовых условиях на реках. Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2024;(1):105–117. https://doi.org/10.17122/ntj-oil-2024-1-105-117

11. Шрам В.Г., Кайзер Ю.Ф., Безбородов Ю.Н. и др. Применение всплывающих боновых заграждений на примере локализации аварийного разлива нефтепродуктов в г. Норильске. Экология и промышленность России. 2022;26(10):10–15.

12. Султанмагомедов С.М., Кунафин Р.Н., Султанмагомедов Т.С., Хасанов Р.Р., Кантемиров И.Ф. Система стационарных всесезонных боновых заграждений с переменной плавучестью – «Стабонза» и «Стабонза-шельф». Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2018;329(7):86–95.

13. Егорова Н.А., Малышкин Д.А. О модернизации конструкции боновых заграждений. Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2014;(2):82–91.

14. Алышанов Г.Н., Тарасенко А.А. Курс судна при постановке им боновых заграждений для локализации разлива нефти на акватории моря. Проблемы обеспечения безопасности при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. 2013;(1-2):8–9.