Тюменские ученые на страже экологических вызовов современности

Климат на планете меняется постоянно. Однако то, что происходит сегодня, по мнению ученых, беспрецедентно, а многие климатические изменения связаны с человеческим фактором. Один из главных вызовов экологии – глобальное потепление, которое приводит к тому, что вечная мерзлота постепенно тает. Прогнозировать деградацию вечномерзлых грунтов позволяет технологический проект Западно-Сибирского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня.

Может показаться, что ледники находятся где-то далеко, а их таяние займет еще долгое время. Однако на деле эта проблема намного актуальнее и серьезнее. Рост температуры воздуха приводит к деградации вечномерзлых грунтов, которые занимают от 60 до 65% территории России. Таяние вечной мерзлоты в северных регионах грозит разрушением зданий и инфраструктуры.
Это связано в том числе и с тем, что технологии строительства большинства сооружений основывались на том, что вечная мерзлота такой и останется. Между тем во многих северных районах среднегодовая температура ощутимо повысилась. Оттаявший грунт в прямом смысле слова уходит из-под ног, что приводит к деформации возведенных зданий, повреждению дорог, газопроводов и других строительных объектов северных городов и поселков.
Внести свой вклад в решение этой проблемы призван проект Западно- Сибирского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня «Прогноз деградации мерзлоты и технология автоматизированного контроля несущей способности мерзлых грунтов под объектами капитального строительства».
Учитывая, что на большей части территории РФ имеется мерзлота, эта задача не только региональная, но и общероссийская. Внедрение технологии автоматизированного контроля несущей способности мерзлых грунтов под объектами капитального строительства существенно сократит потери капитального фонда России вследствие деградации многолетнемерзлых пород.
Экспериментальное внедрение решений, разработанных в рамках технологического проекта Западно-Сибирского НОЦ, уже сейчас позволяет повышать срок эксплуатации капитальных жилых домов и социальных объектов, отслеживать и прогнозировать аварийные ситуации, заблаговременно разрабатывать и применять инженерные решения до появления деформаций зданий.
Для жителей регионов России, где проблема мерзлоты особенно актуальна, это означает качественно иной уровень гарантий финансовых вложений при приобретении жилья в капитальном исполнении, страховка от недобросовестной работы управляющих компаний. Для региональных властей это – механизм управления рисками экономического ущерба, сокращения потерь капитального фонда.
Системами автономного мониторинга мерзлоты САМ уже оборудованы 11 зданий в Салехарде и Новом Уренгое, в планах к концу 2022 года – еще несколько объектов в Ямальском районе (с. Яр-Сале, с. Новый Порт). Программно- аппаратный комплекс «Система автоматического мониторинга мерзлоты CAM – Мерзлота – Т» в настоящий момент проходит регистрацию в реестре средств измерений Российской Федерации. Полное завершение работ по созданию технологии автоматизированного геотехнического мониторинга температуры и несущей способности грунтов оснований фундаментов капитальных зданий запланировано на конец 2024 года, тогда как систему мониторинга многолетней мерзлоты планируют создать в России после 2024 года.

Работы в этом направлении планируется проводить в два этапа: с 2022 по 2024 годы разработать методы и технологии мониторинга, а после 2024 года

приступить к их непосредственному созданию. Планируемая система будет включать в себя несколько уровней. На федеральном уровне: единый центр, с помощью которого будет вестись не только сбор информации, но и ее обработка, анализ и прогноз. На региональном и муниципальном уровнях: сеть станций, которые будут следить за тем, как происходят изменения, связанные с таянием мерзлоты. И еще один уровень – недропользователи: компании, разрабатывающие месторождения, которые также должны будут наблюдать и подавать данные в единый центр.

Следующим этапом разработки и запуска системы мониторинга многолетней мерзлоты является создание стационаров для изучения геокриологических процессов, протекающих в зоне многолетнемерзлых пород. В настоящее время такие работы проводятся лишь научными учреждениями (МГУ им. М. В. Ломоносова, институт Геоэкологии РАН, Институт мерзлотоведения СО РАН, институт Криосферы Земли СО РАН и т.д.). Исследование криогенных процессов носит преимущественно описательный характер, их количественный прогноз основывается на разработках тридцатилетней давности, а методы предупреждения опасных процессов практически не совершенствуются. Уровень исследований изменений, связанных с таянием мерзлоты, и их внедрение в практику строительства не отвечают современным требованиям высоких технологий и темпов освоения природных ресурсов в регионах криолитозоны.

Именно поэтому система мониторинга многолетней мерзлоты столь необходима.

Все данные мониторинга представляют собой лишь эмпирические сведения, отражающие развитие того или иного процесса. Однако систематически собранная и грамотно обработанная информация может использоваться для отслеживания текущей ситуации и развития новых методов и методик прогнозирования влияния изменения климатических условий на инфраструктуру и природные процессы. В связи с этим необходима разработка новых количественных методов прогноза, а также компьютерных программ.

Объем бюджетных инвестиций Ямала в создание технологии уже составил 75 млн руб. Большая часть финансовых средств направлена на создание и экспериментальную апробацию системы программных и программно-аппаратных комплексов, охватывающей полный цикл работ от мониторинга текущего состояния грунтов до расчета прогнозной несущей способности каждого свайного элемента фундамента здания, а именно: две модификации программно- аппаратных комплексов «Система автономного мониторинга мерзлоты САМ – 15- 1 и САМ – 15-IGSM», программное обеспечение для расчета нестационарных тепловых полей под зданиями со свайными фундаментами в зоне распространения многолетнемерзлых грунтов «TIPFIS», программное обеспечение для расчета несущих способностей свайного фундамента под зданиями в зоне распространения многолетнемерзлых грунтов «FrostPileFoundations – 3D». В планах правительства ЯНАО – ежегодное планомерное расширение сети геотехнического мониторинга жилых зданий  муниципальных образованиях.

источник: https://xn--m1acy.xn--p1ai/news/tymenskie-uchenie-na-straje-akologicheskih-vizovov-sovremennosti1663580371