Выбор трассы для строительства

Проблема

Кратчайшая трасса между двумя точками в виде прямой линии на поверхности Земли возможна лишь на сравнительно небольшом расстоянии между ними. Рельеф поверхности как на суше, так и на морском дне, свойства горных пород, наличие различных естественных и рукотворных преград не позволяют прокладывать нефтепроводы по прямой. Да и магистральные трубопроводы могут иметь несколько важных потребителей по пути своего следования, которые тоже не расположены на одной линии. Следует также учитывать политические факторы, которые могут препятствовать прокладке трубопроводов по идеальному, с точки зрения технологии и экономики, маршруту. 

Сами трубопроводы, в первую очередь магистральные, являются сложными инженерными сооружениями. Проекты их строительства учитывают помимо прочего диаметр трубопроводов (вплоть до 1420 мм), рабочее давление, которое может достигать 10 МПа, характер внешних температурных условий. 

В связи с этим ошибки в выборе оптимальной трассы приводит к значительному удорожанию трубопровода даже на стадии проведения инженерных изысканий. Еще более значительными становятся потери в случае изменения маршрута трассы на стадии строительства и эксплуатации. Поэтому выбор оптимальной трассы для укладки трубопровода может не только повысить его эффективность, но и в значительной мере определить судьбу миллионов людей, тем или иным образом связанных с этим проектом.

Решения

При проектировании трубопроводов, в первую очередь большой протяженности, нужно учесть целый комплекс факторов, которые могут влиять на принятие окончательного решения. Далеко не всегда первоначальные, очевидные решения оказываются самыми эффективными. В частности известно, что трубопроводы большого диаметра обходятся дороже, в первую очередь за счет высокой стоимости труб диаметром 1220–1420 мм. Было бы логичным считать, что можно добиться экономии средств путем «спрямления» трассы трубопровода. 

Однако на практике короткий путь зачастую связан с необходимостью проведения работ в сложных орографических и инженерно-геологических условиях, что требует крайне дорогих строительно-монтажных работ. При подсчете затрат может выясниться, что обходной путь по участкам с простыми природными условиями обойдется дешевле и на стадии строительства, и в процессе эксплуатации. 

Чтобы облегчить сравнение различных вариантов трассы, создана специальная классификация местности. Учитываются участки с многолетнемерзлыми грунтами различных типов, заболоченные зоны, пустынные и горные территории. Равнинные участки суши разделяются по таким критериям, как уровень стояния грунтовых вод, инженерно-геологические характеристики грунтов, наличие лесов и сельхозугодий и ряда других. 

Основываясь на усредненных показателях сложности строительства в тех или иных условиях, маршрут трассы составляют, используя алгоритм Беллмана-Форда или алгоритм Ли. Эти методы широко применяются для поиска оптимальных маршрутов в неоднородных системах: начиная от навигационных программ и заканчивая прокладкой оптико-волоконной связи. Подходят они и для предварительного планирования трубопроводов.

Естественно, после предварительной оценки составляются уже финальные варианты, в которых учитывается множество дополнительных факторов: наличие водных преград (озер и рек), расположение уже существующих инженерных сооружений и коммуникаций (линий электропередач, железнодорожных путей и автодорог), а также ранее проложенные трубопроводы различного назначения. Большое значение имеют в настоящее время природоохранные критерии.