Інтегральне геопросторове оцінювання геодинамічної  небезпеки вздовж магістральних трубопроводів  на території Українських Карпат

Ольга Титаренко; Артем Андреєв; Леонід Артюшин; Алла Бондаренко

doi:10.24028/gj.v48i2.353442

Автор(и)

Ольга Титаренко Державна установа «Науковий центр аерокосмічних досліджень Землі Інституту геологічних наук Національної академії наук України», Україна
Артем Андреєв Державна установа «Науковий центр аерокосмічних досліджень Землі Інституту геологічних наук Національної академії наук України», Україна
Леонід Артюшин Державний науково-дослідний інститут авіації, Україна
Алла Бондаренко Державна установа «Науковий центр аерокосмічних досліджень Землі Інституту геологічних наук Національної академії наук України», Україна

DOI:

https://doi.org/10.24028/gj.v48i2.353442

Ключові слова:

геодинамічна небезпека, магістральні трубопроводи, геоінформаційний аналіз, оцінка ризику, геопросторове зонування

Анотація

Розглянуто проблему оцінювання впливу небезпечних геологічних процесів на функціонування магістральних трубопроводів у межах Українських Карпат — регіону з високою геодинамічною активністю та значним поширенням зсувних явищ. Актуальність роботи зумовлена зростанням частоти та інтенсивності екзогенних процесів у гірських районах, впливом кліматичних змін та необхідністю підвищення надійності та безпеки об’єктів критичної інфраструктури. Метою дослідження є виявлення ділянок підвищеної геодинамічної небезпеки вздовж магістральних трубопроводів у межах Українських Карпат шляхом інтегрального оцінювання багатофакторних даних дистанційного зондування Землі.

Запропонований методичний підхід ґрунтується на інтеграції морфометричних, кліматичних та інфраструктурних компонентів з використанням даних дистанційного зондування Землі і методів ГІС-аналізу. На основі цифрової моделі рельєфу SRTM розраховано набір топографічних індексів, що характеризують потенційну схильність території до розвитку зсувних і ерозійних процесів. Зазначені індекси відображають крутизну схилів, акумуляцію стоку, енергію поверхневого стоку та розчленованість рельєфу як ключові чинники нестійкості схилів у гірських умовах. Додатково враховано температуру земної поверхні (LST за даними Landsat) і середньорічні показники атмосферних опадів як кліматичні чинники впливу на процеси зволоження ґрунтів і розвиток схилових процесів.

Усі чинники інтегровано в єдиному геоінформаційному середовищі з формуванням узагальненої карти просторового розподілу потенційної геодинамічної небезпеки вздовж магістральних трубопроводів. Отримана карта є растровим індексом небезпеки, що відображає сумарний вплив природних і антропогенних чинників. Результати дослідження дають змогу виділити зони підвищеного ризику та найбільш уразливі ділянки трубопроводів і можуть бути використані для вдосконалення систем моніторингу, технічного обслуговування та планування превентивних заходів у гірських регіонах, зокрема в межах Українських Карпат.

Для оцінювання достовірності одержаної карти виконано порівняння отриманих рівнів небезпеки з просторовим розподілом зсувів у межах території дослідження. Виявлено чітку просторову відповідність між зонами високої небезпеки та зафіксованими проявами зсувів, що підтверджує адекватність і практичну доцільність запропонованого геопросторового підходу.

Посилання

Biletskyi, V.F., & Fik, M.I. (2019). Fundamentals of natural hydrocarbon transport. Kharkiv: NTU «KhPI», 274 p. (in Ukrainian).

Kasiianchuk, D.V. (2014). Statistical analysis of factors of natural and technogenic components of landslide development. Visnyk of Kharkiv National University, (1128), 139—148 (in Ukrainian)

Mandryk, O.M. (2015). Analysis of the causes of emergencies and destruction of main gas pipelines. Scientific Bulletin of the National Technical University of Ukraine, (1), 155—162 (in Ukrainian).

Shevchuk, V.V., Ivanik, O.M., Lavrenyuk, M.V., & Lavrenyuk, V.I. (2012). Modelling of the impact of hazardous geological processes on the functionality of pipe-transporting nature-technical systems. Geological Journal, (2), 66—73. https://doi.org/10.30836/igs.1025-6814.2012.2.139059 (in Ukrainian).

Shtohryn, L.V., Anikeev, S.G., Kuzmenko, E.D., & Bagriy, S.M. (2021). Reflection of the activity of landslide processes in regional gravitational and magnetic fields (using the example of the Transcarpathian region). Geodynamics, (1), 65—77. https://doi.org/10.23939/jgd2021. 01.065 (in Ukrainian).

Andreiev, A., Kozlova, A., Artiushyn, L., & Sedlacek, P. (2024). Enhancement of land cover classification by geospatial data cube optimization. CMIS-2024: Seventh International Workshop on Computer Modeling and Intelligent Systems, May 3, 2024, Zaporizhzhia, Ukraine (pp. 292—304).

Conrad, O., Bechtel, B., Bock, M., Dietrich, H., Fischer, E., Gerlitz, L., Wehberg, J., Wichmann, V., & Böhner, J. (2015). System for Automated Geoscientific Analyses (SAGA) v. 2.1.4. Geoscientific Model Development, 8(7), 1991— 2007. https://doi.org/10.5194/gmd-8-1991-2015.

Desmet, P., & Govers, G. (1996). A GIS procedure for automatically calculating the USLE LS factor on topographically complex landscape units. Journal of Soil and Water Conservation, 51(5), 427—433. https://doi.org/10.1080/00224561.1996.12457102.

Estupinan-Suarez, L.M., Gans, F., Brenning, A., Gutierrez-Velez, V.H., Londono, M.C., Pabon-Moreno, D.E., Poveda, G., Reichstein, M., Reu, B., Sierra, C., Weber, U., & Mahecha, M.D. (2021). A regional Earth system data lab for understanding ecosystem dynamics: An example from tropical South America. Frontiers in Earth Science, 9, 613395. https://doi.org/10.3389/feart.2021.613395.

Farr, T.G., Rosen, P.A., Caro, E., Crippen, R., Duren, R., Hensley, S., Kobrick, M., Paller, M., Rodriguez, E., Roth, L., Seal, D., Shaffer, S., Shimada, J., Umland, J., Werner, M., Oskin, M., Burbank, D., & Alsdorf, D. (2007). The shuttle radar topography mission. Reviews of Geophysics, 45(2), 1944—9208. http://dx.doi.org/10. 1029/2005RG000183.

Florinsky, I.V. (2009). Computation of the third-order partial derivatives from a digital elevation model. International Journal of Geographical Information Systems, 23(2), 213—231. https://doi.org/10.1080/13658810802527499.

Gruber, S., & Peckham, S. (2008). Chapter 7 Land-Surface Parameters and Objects in Hydrology. In T. Hengl, H.I. Reuter (Eds.), Geomorphometry (Vol. 33, pp. 171—194). Amsterdam. https://doi.org/10.1016/s0166-2481(08)00007-x.

Hengl, T., & Parente, L. (2022). Monthly precipitation in mm at 1 km resolution (multisource average) based on SM2RAIN-ASCAT 2007—2021, CHELSA Climate and WorldClim [Dataset]. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.6458580.

Ivanik, O., Shevchuk, V., Kravchenko, D., Shpyrko, S., Yanchenko, V., & Gadiatska, K. (2019). Geological and geomorphological factors of natural hazards in Ukrainian Carpathians. Journal of Ecological Engineering, 20(4), 177—186. https://doi.org/10.12911/22998993/102964.

Kopecký, M., Macek, M., & Wild, J. (2020). Topographic Wetness Index calculation guidelines based on measured soil moisture and plant species composition. The Science of the Total Environment, 757, 143785. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143785.

Montero, D., Kraemer, G., Anghelea, A., Camacho, C.A., Brandt, G., Camps-Valls, G., Cremer, F., Flik, I., Gans, F., Habershon, S., Ji, C., Kattenborn, T., Martínez-Ferrer, L., Martinuzzi, F., Reinhardt, M., Söchting, M., Teber, K., & Mahecha, M.D. (2023). Data cubes for Earth system research: Challenges ahead. EarthArXiv. https://doi.org/10.31223/X58M2V.

Moore, I.D., Grayson, R.B., & Ladson, A.R. (1991). Digital terrain modelling: A review of hydrological, geomorphological, and biological applications. Hydrological Processes, 5(1), 3—30. https://doi.org/10.1002/hyp.3360050103.

Motazedian, D., Hunter, J.A., & Sivathayalan, S., Pugin, A., Pullan, S., Crow, H., & Banab, K.K. (2012). Railway train induced ground vibrations in a low VS soil layer overlying a high VS bedrock in eastern Canada. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 36, 1—11. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2011.02.008.

Riley, S.J., De Gloria, S.D. & Elliot, R. (1999). A Terrain Ruggedness Index that Quantifies Topographic Heterogeneity. Intermountain Journal of Sciences, 5, 23—27.

Schramm, M., Pebesma, E., Milenković, M., Foresta, L., Dries, J., Jacob, A., Wagner, W., Mohr, M., Neteler, M., Kadunc, M., Miksa, T., Kempeneers, P., Verbesselt, J., Gößwein, B., Navacchi, C., Lippens, S., & Reiche, J. (2021). The OpeNEO API — Harmonising the use of Earth observation cloud services using virtual data cube functionalities. Remote Sensing, 13(6), 1125. https://doi.org/10.3390/rs13061125.

Shekhunova, S.B., Aleksieienkova, M.V., Kril, T.V., Stadnichenko, S.M., & Siumar, N.P. (2020). Natural and man-induced landslides formation factors within the Tysa-Apshytsia interfluve (Transcarpathia, Ukraine). Second EAGE Workshop on Assessment of Landslide Hazards and Impact on Communities (pp. 1—6). https://doi.org/10.3997/2214-4609.202055018.

Snitynskyi, V., Khirivskyi, P., Hnativ, I., & Hnativ, R. (2020). Landslides and erosion phenomena in the foothills of the Carpathian region rivers. Theory and Building Practice, 2(1), 1—7. https://doi.org/10.23939/jtbp2020.01.009.

Titarenko, O., Sedlerova, O., & Liashenko, D. (2025). Geodynamic monitoring of the Lopushne-Rososh main gas pipeline using remote sensing data. 5th EAGE Workshop on Assessment of Landslide Hazards and Impact on Communities (pp. 1—5). https://doi.org/10. 3997/2214-4609.2025520007.

Tustanovska, L., Liashenko, D., Trofymenko, P., Tytarenko, O., & Marhes, S. (2025). Geoecological monitoring of hazardous erosional-denudational zones in the urban environment of Kyiv. International Conference of Young Professionals «GeoTerrace-2025» (pp. 1—5). https://doi.org/10.3997/2214-4609.202552074.

Zweifel, L., Samarin, M., Meusburger, K., & Alewell, C. (2021). Investigating causal factors of shallow landslides in grassland regions of Switzerland. Natural Hazards and Earth System Sciences, 21(11), 3421—3437. https://doi.org/10.5194/nhess-21-3421-2021.