Институт комплексного развития территорий  Институт экологии города
главная
главная
  карта сайта
карта сайта
  контакты
контакты
       
 

 

Вечная мерзлота как камень преткновения, или Время спасать вечную мерзлоту

М.М. Шац, к. г. н.

Как влияет деятельность человека на устойчивость северных природных систем? Почему ускорились процессы деградации вечной мерзлоты? К чему они могут привести? На эти вопросы отвечает Марк Михайлович Шац, доцент, к. г. н., ведущий научный сотрудник Института мерзлотоведения СО РАН.

 

Сибирь-кладовая природных ресурсов

Россия - северная страна. По разным данным, от 55 до 65 % её площади находится в районах вечной мерзлоты. Несмотря на низкую населённость, для России это стратегически важные территории. На них залегают более 30 % разведанных запасов нефти, примерно 60 % запасов природного газа, а также каменный уголь и торф, богатые месторождения цветных металлов, золота и алмазов. Природные богатства Сибири необходимо вовлекать в хозяйственный оборот, поэтому на вечномёрзлых грунтах возникают города и посёлки. Их населению приходится жить и работать в условиях постоянного психологического стресса, вызванного тяжёлой работой и суровым климатом. Власти страны обязаны сделать всё возможное для улучшения условий жизни этих людей и повысить качество среды городов, расположенных в зоне вечной мерзлоты.

Опасная тенденция

В результате масштабного освоения месторождений полезных ископаемых произошли существенные изменения во всех компонентах природной среды Сибирского региона. Наиболее очевидно они проявились в деградации вечномёрзлых грунтов на урбанизированных территориях Восточной и Западной Сибири. Её причиной стало загрязнение грунтов легкорастворимыми солями NaCl, CaCl₂, CaSO4, MgSO4, MgCl₂, которые попадают в них в результате оседания выбросов в атмосферу предприятий перерабатывающей промышленности и постоянных утечек из коммунальных инженерных сетей и различных трубопроводов. Поверхностное и глубинное засоление многолетнемёрзлых грунтов ведёт к их переходу из твёрдого мёрзлого в пластично-мёрзлое и немёрзлое состояние. Температура их замерзания опустилась до -3 - -5 ºС. Городские территории, на которых находятся участки с отрицательно мёрзлыми талыми грунтами, неизбежно затапливаются и заболачиваются, а расположенные на них фундаменты и опорные конструкции сооружений разрушаются. Сибирские города, исполняющие роль плацдармов освоения природных ресурсов, теряют огромные жилые площади, а объекты их транспортной и коммунальной инфраструктур требуют постоянного ремонта.

Мерзлотные аварии

Следствием деградации вечной мерзлоты на урбанизированных территориях являются просадки при таянии подземных льдов, морозобойное растрескивание, местное и площадное пучение, заболачивание и подтопление, а также техногенное наледеобразование. Активизация этих процессов неблагоприятно сказывается на эффективности функционирования городских территорий.

Более 75% зданий и сооружений в зоне вечной мерзлоты построено и эксплуатируется по принципу сохранения мёрзлого состояния грунтов оснований. Чем ниже температура мерзлоты, тем больше сила смерзания и выше несущая способность оснований. При повышении температуры грунтов происходит резкое уменьшение несущей способности вмороженных фундаментов, но так как нагрузки остаются прежними, объекты деформируются.

В последние десятилетия расширение площадей распространения деструктивных криогенных процессов наблюдается во всех городах России, стоящих на вечной мерзлоте. Они выражаются в разрушении фундаментов, неравномерной осадке и даже обрушении зданий, а также в провалах шоссе, железнодорожных путей, блоков подземных коллекторов коммунальных сетей, формировании просадочных рытвин и увеличении зон заболачивания городских территорий.

За последние 10 лет у 250 крупных сооружений в Норильском промышленном районе выявлены существенные деформации, связанные с ухудшением мерзлотных условий. Примерно 100 объектов находятся в аварийном состоянии, около 40 девяти- и пятиэтажных жилых домов, возведённых в 60-80-е годы, снесены или подлежат сносу. Деформировано почти 60% зданий и сооружений в Игарке, Диксоне, Вилюйске, 100% зданий и сооружений в национальных посёлках Таймырского округа, около 40% зданий и сооружений в Воркуте. В Якутске с начала 1970-х годов более 300 зданий получили серьёзные повреждения в результате просадок оттаявшего грунта.

Если техногенная «оттепель» продолжится, придётся вновь отстраивать многие жилые дома и промышленные предприятия, заново прокладывать автомобильные и железные дороги.

Характерно, что анализ изменения температуры воздуха, в основе которого лежали данные наблюдений, произведённых в разных регионах Сибири, не даёт оснований для констатации существенного потепления климата. Следовательно, деградация вечной мерзлоты вызвана нарушениями правил ведения хозяйственной деятельности на урбанизированных территориях. Негативные криогенные процессы проявляются в повышении температуры локальных тепловых полей под зданиями и сооружениями, образовании многочисленных техногенных таликовых зон, увеличении глубин сезонного оттаивания грунтов. Обводнение считается одним из наиболее неблагоприятных факторов, влияющих на потерю устойчивости грунтов оснований и несущих конструкций.

Причины деградации вечномёрзлых грунтов

Исследования показали, что деградация многолетнемёрзлых пород в городах северных промышленных регионов является результатом длительных техногенных влияний на вечномёрзлые основания. Понижение температур замерзания грунтов вызвано комплексом факторов, основными из которых являются:

  • антропогенное изменение природных ландшафтов;
  • антропогенное загрязнение окружающей среды;
  • нарушение естественного режима, условий перемещения и состава поверхностных и грунтовых вод при промышленном и гражданском строительстве;
  • отсутствие вертикальной планировки городских и промышленных ландшафтов;
  • несовершенство существующих методов инженерной подготовки территорий;
  • отсутствие сетей городских ливневых стоков;
  • несоблюдение технологий прокладки систем подземных коллекторов, ведущее к протечкам и тепловому воздействию на вечномёрзлые грунты.

Пути решения геокриогенных проблем городских территорий

Для выхода из сложившейся кризисной ситуации необходимо:

  • продолжить геоэкологический мониторинг территорий городов, расположенных в зоне вечной мерзлоты, обращая особое внимание на изучение закономерностей изменчивости двух важных компонентов природной среды северных городов - древесной растительности и обводнённости поверхности урбанизированных территорий;
  • разработать комплексную программу улучшения эколого-геокриологической обстановки на урбанизированных территориях и начать её реализацию;
  • создать для северных городов проекты систем вертикальной планировки с ливневыми стоками и элементами активного дренирования надмёрзлотных стоков;
  • активизировать деятельность по водоотведению наиболее обводнённых районов северных городов;
  • усилить наказание за организацию несанкционированных свалок бытовых и промышленных отходов;
  • создать предприятия по сортировке и утилизации отходов.

Реализация этих предложений позволит хотя бы частично решить важнейшие социально-экологические проблемы северных городов - плацдармов, необходимых России для дальнейшего освоения и развития богатых полезными ископаемыми территорий.

Неоптимистичная перспектива

Недооценённые в 80-х годах ХХ в. проявления деградации вечной мерзлоты через 30 лет привели к катастрофическим последствиям, проявившимся в непригодности к эксплуатации жилых зданий, дорог, инженерных сетей, промышленных сооружений. Если в очередной раз отговориться отсутствием средств для решения этой очевидной проблемы, то примерно к середине ХХI столетия от российской вечной мерзлоты останется только пятая часть её современных площадей.

Набирающие силу негативные криогенные процессы разрушат существующую инфраструктуру северных урбанизированных территорий и обострят социальные и экономические проблемы не только Сибирского региона, но и всей страны, потому что в будущем для спасения городов, в которых проживают люди, занятые в добыче и первичной переработке полезных ископаемых, потребуются колоссальные средства. Такие вложения удорожат себестоимость добычи сырья, а это обстоятельство приведёт к серьёзному повышению рыночной цены продукции добывающей отрасли экономики.

Cправка:
Вечная мерзлота - это верхняя часть земной коры, характеризующаяся отсутствием периодического протаивания. Зоны вечной мерзлоты распространены на севере Евразии, Северной Америки, в Антарктиде, на островах Северного Ледовитого океана. Вечная мерзлота - явление глобального масштаба, её общая площадь оценивается примерно в 35 млн км² и составляет около 25 % поверхности материков.

Share
Поместить ссылку в:
  • Перепечатка текстов и иллюстраций допускается только с письменного разрешения редакции.
 
 
RSS трансляция новостей
© 2005-2018 «Территория и планирование» - аналитический журнал о комплексном развитии территорий. ISSN 2074-2037 (Print), ISSN 2074-2045 (Online).