Северным городам необходимо возрождать системы мониторинга вечной мерзлоты

YKTIMES.RU – Северным городам необходимо возрождать системы мониторинга и контроля вечной мерзлоты, поскольку процессы ее деградации несут угрозу множеству построенных в Арктике зданий и других сооружений. Такое мнение выразили опрошенные ТАСС ученые, занимающиеся изучением этой проблемы.

Двадцать девятого мая на ТЭЦ-3 Норильско-Таймырской энергетической компании (НТЭК, входит в группу «Норникель”) произошел разлив около 21 тыс. кубометров дизельного топлива. Оно попало в землю и реки, общая площадь загрязнения составила 180 тыс. кв. м. Устранение последствий и ущерба, причиненного розливом, займет несколько лет. Предварительная причина повреждения и разгерметизации бака топливохранилища – просадка свай, вызванная таянием вечной мерзлоты.

Климат и не только

Как рассказал ТАСС кандидат технических наук, научный руководитель Арктического мерзлотно-исследовательского центра (АМИЦ) Михаил Елесин, ученые установили, что температуры грунта в Норильском промышленном районе повысились в среднем на 0,5 – 1 градус Цельсия. Изменения климата вызывает нарушение вечномерзлых грунтов, по прогнозам исследователей, Норильск войдет в зону с поверхностной деградацией сплошной мерзлоты к 2150 году.

По словам Елесина, со времен СССР «строительство зданий велось здесь по принципу сохранения вечной мерзлоты, поэтому уже сейчас науке нужно искать пути решения этой проблемы, иначе всем постройкам грозят риски».

Кроме климатических изменений, на состояние фундаментов зданий влияют множество других факторов, отметила директор Арктического мерзлотно-исследовательского центра (АМИЦ), доктор экономических наук Жанна Петухова. Это и изменение физико-механических свойств грунтов на застроенной территории, изменение направлений движения подземных вод, состояние эксплуатации зданий и сооружений, обеспечение достаточного вентилирования подполий, своевременная очистка территории от снега, качество строительных материалов, применяемых при ремонте конструкций. Контролировать фундаменты зданий, по ее словам, можно было бы помощи инструментальных пунктов наблюдений – температурных трубок.

«Лишь 45% жилых домов оборудованы такими скважинами. Их количество и глубина недостаточны для определения геотермического режима и надежности грунтовых оснований. Контроль и анализ состояния вечномерзлотных грунтов можно было бы проследить по сети опорных глубоких скважин, которых в настоящее время в Норильске нет», – отметила Петухова.

Она напомнила, что ранее мониторинг велся по одной глубокой опорной геотермической скважине, расположенной на Ленинском проспекте: при заложении в 1959 году ее глубина была 200 метров, в 1975 году сократилась до 75 метров, сейчас составляет около семи метров.

Онлайн-мониторинг

Около 65% территории России составляют районы вечной мерзлоты. В частности, в Норильском промышленном районе, одном из крупнейших в России, толщина слоя вечной мерзлоты превышает 150 метров. Здания и сооружения построены на сваях глубиной заложения до 40 метров, часть из них опирается на скальные массивы, другая, что называется, «висит» в мерзлоте (вморожена в мерзлоту).

Температурную трубку глубиной до 200 метров, с помощью которой ученые будут отслеживать состояние вечной мерзлоты, планируют пробурить в Норильске в 2020 году.

«Мы решаем вопрос по бурению хотя бы одной температурной трубки глубиной 200 метров, на которой мы могли бы отслеживать состояние грунта на каждом метре. Это даст нам понимание, насколько изменения климата будет влиять на мерзлоту на глубине. Уже выбрано место, это будет проспект Молодежный, установим там над скважиной специальную будку и в режиме онлайн сможем получать данные. Из-за пандемии вопрос бурения и оборудования данной скважины затянулся, но мы планируем сделать это уже в 2020 году», – сказала Петухова.

Кроме того, норильские ученые формируют базу по состоянию всех фундаментов и зданий в городе с использованием всех параметров: от температуры грунта и воздуха до геофизических и геодезических данных. По словам Петуховой, планируется подключить к мониторингу искусственный интеллект, что позволит оперативно получать данные по любому объекту.

«Я думаю, что результаты будут к началу следующего года», – подчеркнула директор центра.

Муниципальный контроль

Система муниципального мерзлотного надзора необходима во всех городах, которые существуют в условиях мерзлоты, считает кандидат географических наук, научный сотрудник Института мерзлотоведения СО РАН Никита Тананаев.

«Важнее, когда мониторинг мерзлоты проводит именно муниципальная система, а не федеральная или региональная. Это позволит правильнее реагировать на ситуацию на местах, основываясь на оперативных данных», – отметил эксперт.

По словам ученого, как в Якутии, так и на севере Красноярского края глубина, до которой не доходят сезонные колебания температуры почвы, составляет 12-14 метров.

«Есть разные подходы к измерению температур – одной глубокой скважиной или множеством менее глубоких», – уточнил он.

В 2000-е годы такая система была внедрена в Якутске.

«Было принято решение о бурении скважин глубиной до 20 метров. Второй показатель – температура на глубине один метр. Таких скважин в Якутске пробурили много. Проводятся наблюдения, заказчиком которых являются муниципальные власти», – отметил Тананаев, уточнив, что система показала эффективность в мониторинге мерзлоты на муниципальном уровне.

По словам спикера городского совета депутатов Норильска Александра Пестрякова, муниципалитет на протяжении последних лет ведет работу с федеральными и региональными властями о наделении органов местного самоуправления полномочиями мониторинга состояния вечной мерзлоты.

«Сейчас полномочия по контролю за теми или иными воздействиями на вечномерзлые грунты при проведении различных работ есть только у региональных и федеральных органов власти. Но Красноярский край большой, наша территория удаленная и труднодоступная, что осложняет проведение надлежащего контроля. Делегирование таких полномочий на места помогло бы в значительной мере повысить контроль над состоянием мерзлоты и, как следствие, минимизировать риски аварийных ситуаций на зданиях и сооружениях», – сказал ТАСС Пестряков, подчеркнув, что проблема касается не только Норильска, но любого другого арктического города.

Он добавил, что подобная структура могла бы взять на себя и функции, которые сейчас у управляющих компаний.

«Точные и правильные заключения о мерзлоте, ее исследования, состояния фундаментов – это большая серьезная научная работа. В городе восемь УК, получается, что в каждой из них должен работать ученый в этой области. Эффективнее, на мой взгляд, это централизовать», – отметил Пестряков.

Как рассказал ТАСС директор института Михаил Железняк, мероприятия по обеспечению устойчивости инженерных сооружений в криолитозоне не всегда затратны.

«Это могут быть простые мероприятия – например, зимой – очистка территории от снега, а летом, уменьшение инсоляции за счет теплоизоляционных или отражающих покровов», – отметил собеседник агентства.