DOI: 10.7256/2453-8922.2023.4.69178

EDN: XGQFQH

Аннотация: Предметом исследований являются подземные сооружения криолитозоны (зоны многолетней мерзлоты). Проектирование подобных сооружений, в частности выбор объемно-планировочных решений, способов и средств крепления горных пород, в отличие от сооружений, размещаемых не в мерзлых породах, имеет ряд особенностей и связано с необходимостью учета зоны теплового влияния камер, эксплуатируемых с различными тепловыми режимами постоянно, либо периодически. Например, при изменении вида теплового режима в камерах в случаях природных или техногенных аварий и катастроф. Целью исследований было определение зоны теплового влияния одиночной камеры подземного сооружения криолитозоны в зависимости от вида используемого крепления (при наличии и отсутствии теплозащитного слоя) и длительности эксплуатационного периода, с использованием различных расчетных формул. Для достижений цели были исследованы три вида формул, определяющих зависимость безразмерного радиуса теплового влияния камер от критериев Фурье и Био. По формулам были проведены многовариантные расчеты, которые приведены в виде 3D графиков. Анализ выполненных расчетов показал, что расчеты по всем трем формулам дают близкие результаты в достаточно широком диапазоне изменения исходных параметров. Причем, формула, которая не учитывает влияние числа Био на радиус теплового влияния, дает определенный расчетный запас. В целом же, показано, что чем больше значение числа Био, тем меньше его влияние на глубину зоны теплового влияния подземной камеры. Малые значения числа Био (до 5-6) характерны для камер, которые закреплены набрызгбетоном или имеют специальные теплозащитные покрытия. Установлено, что при выборе объемно-планировочных решений подземных сооружений для оценки влияния теплового фактора вполне допустимым является использование приближенной формулы для оценки радиуса теплового влияния одиночной камеры. Научная новизна заключается в установлении области применения исследованных формул для прогноза радиуса зоны теплового влияния камер с различными видами крепления и тепловой защиты.

DOI: 10.7256/2453-8922.2023.4.69256

EDN: IGQCMY

Аннотация: Изучение экзогенных процессов и их воздействия на природные и антропогенные системы является весьма важным аспектом для освоения арктических территорий. Одним из таких процессов является термоэрозия, широко распространенная в ЯНАО благодаря наличию многолетнемерзлых пород на подавляющей доле его площади. Основные предпосылки для проявления термоэрозионных процессов можно разделить на несколько групп факторов. Во-первых, ключевую роль играет геоморфологическая характеристика территории: длины и уклоны склонов. Во-вторых, литологический и гранулометрический состав пород, а также льдистость и температура, определяющие сопротивление грунта к тепловому и механическому воздействию текущей воды. В-третьих, важным фактором является сумма осадков, в особенности осадки в зимний период и ливневые осадки в летний период. Они способствуют высокой концентрации стока в короткие промежутки времени, что приводит к стремительному разрушению пород и выносу больших объемов рыхлого материала. Наконец, закрепление верхнего слоя грунтов корневой системой можно считать главной причиной, противодействующей развитию термоэрозии. Целью данного исследования является прогностическая оценка рисков развития термоэрозионных процессов в контексте наблюдаемого потепления климата. Для оценки рисков были использованы данные моделирования климата ЯНАО на середину XXI века по ансамблю климатических моделей, входящих в проект CMIP6. Анализ спутниковых снимков Google Earth и сведения о геолого-геоморфологических особенностях региона применены для районирования территории с точки зрения динамики и опасностей проявления термоэрозии. Результатом исследования стало составление карты ЯНАО по категориям рисков, связанных с термоэрозионными процессами. Показано, что в перспективе нескольких десятилетий более 50% площади региона подвержены интенсификации термоэрозионного разрушения грунтов, что требует тщательного планирования хозяйственного освоения и проектирования защитных сооружений. Сделана попытка оценки воздействия эрозионного и термоэрозионного воздействия на природную среду Ямало-Ненецкого Автономного округа вследствие изменения климата используя рекомендации этой оценки по Приказу Минэкономразвития России от 13.05.2021 N 267. Климатически обусловленные факторы способны серьезным образом усилить причины и негативные последствия развития термоэрозии, при этом локальные проявления должны быть оценены с использованием натурных данных, положенных в основу расчетных методик.

DOI: 10.7256/2453-8922.2023.4.69058

EDN: IHJPRJ

Аннотация: В настоящей работе описаны результаты натурных измерений удельных потоков метана и углекислого газа из естественных и антропогенно-измененных экосистем, расположенных на территории Норильского промышленного района. Ранее подобные исследования на данной территории не проводились. Точки исследования располагаются в различных ландшафтных районах, определяемых по различным условиям формирования толщи многолетнемерзлых пород. Большая часть изучаемой территории располагается в пределах зоны преимущественно сплошного распространения многолетнемерзлых пород. Выделено 6 ландшафтных районов. Измерения удельных потоков метана и углекислого газа проводились на выбранных типичных для каждого района ключевых участках. При выборе точек проведения исследования принималось во внимание разнообразие условий, влияющих на эмиссии метана и углекислого газа. В первую очередь к ним относится тип почв (минеральные и болотные) и локальные условия увлажнения. Для измерения эмиссий метана и углекислого газа использовался метод темных статических камер. Измерения концентраций парниковых газов в камере проводились поточным газоанализатором Li-7810. Полученные результаты показывают значительную вариабельность эмиссии парниковых газов для различных типов экосистем. На минеральных почвах и сухих участках болотных ландшафтов фиксируется поглощение метана почвами. Положительные значения эмиссии метана характерны для обводнённых участков болотных экосистем и озёр с максимальными значениям в мочажинах. Удельные потоки метана варьируются от слабоотрицательных на сухих участках болот с медианой -0,026 мгСН4/м2/ч до эмиссии в 0,802 мгСН4/м2/ч (медиана для обводненных частей болотных экосистем). Удельные потоки углекислого газа обратно коррелируют с увлажненностью экосистем и имеют разброс значений от 51,6 мгСО2/м2/ч (медиана для озер) до 576 мгСО2/м2/ч (медиана для минеральных почв). Обнаружена средней силы корреляция между температурой приземного слоя воздуха и интенсивностью поглощения метана минеральными почвами. Распределения плотностей вероятности значений удельных потоков метана и углекислого газа имеют разные типы модальностей.

DOI: 10.7256/2453-8922.2023.4.68845

EDN: ICLKJB

Аннотация: Второе десятилетие и начало третьего десятилетия XXI века в исследовании едомы охарактеризовалось разнообразием высокоточных измерений. Еще более расширилась база данных AMS радиоуглеродного датирования, выполняющегося по микровключениям экстрагируемым непосредственно из повторно-жильных льдов в едоме и заметно дополнились детальным изучением содержания стабильных изотопов кислорода и водорода в сингенетических ледяных жилах. Продолжились AMS датирование и анализ стабильных изотопов на географическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова (Ю.К. Васильчук, А.К. Васильчук, Н.А.Буданцева, И.Д. Стрелецкая, Ю.Н. Чижова, Дж.Ю.Васильчук), особо детально выполненные на едомах Батагая, Сеяхи, Вилюя, Мамонтовой Горы, Сырдаха в центральной Якутии, о-вов Котельный, Фаддеевский. Продолжены работы российско-германской экспедиции (А.Ю. Деревягин, А.И.Кизяков, С. Веттерих, Т.Опель, Л. Ширрмайстер) на едомных разрезах Новосибирских островов и Батагая (совместно с Дж. Мёртоном и К. Ашастиной). М.З.Каневский, Ю.Л.Шур, М.Джордженсон, Е.Стефани из университета Фэрбэнкса изучили едомную толщу в долине р. Иткиллик, а также новый разрез едомы в тоннеле Фокс, где также проведены радиоуглеродные и изотопные исследования М.Лачнета и Э.Слот (Университет Лас-Вегаса). Начаты исследования молекулярных биомаркеров и ДНК (Э. Виллерслев, Т.Джордженсен) и газовых включений в едомных толщах и изучение ПАУ в педогенных включениях из едомных повторно-жильных льдов (Ю.К.Васильчук). Подчеркивается, что изотопные данные не являются самоцелью исследований. Следующий шаг – реконструкция палеотемператур на основе этих данных – необходим и логически обоснован. Рассмотрены точность и надежность предложенных палеотемпературно-изотопных уравнений.

DOI: 10.7256/2453-8922.2023.4.68814

EDN: ICMZSC

Аннотация: Объектом исследования предлагаемой статьи является оценка состояния инженерно-геокриологического мониторинга геотехсистем (ГТС) автомобильных дорог на территории распространения многолетнемёрзлых пород. Предмет исследования – комплекс мероприятий по сбору, обработке и накоплению данных о деформациях автомобильных дорог, выявлению причин их появления и принятию решений по их устранению. Авторы подробно рассматривают такие аспекты темы, как причины возникновения деформаций объектов автодороги в разных геокриологических условиях. Особое внимание уделяется анализу различных вариантов получения первичной информации. Автомобильные дороги в криолитозоне с самого начала эксплуатации подвергаются интенсивным деформациям, которые возобновляются и после проведения ремонтно-восстановительных работ. Причиной этого являются не только нарушения в проведении изыскательских и проектных работах, но и воздействие данных объектов на мерзлотные условия территории, вызывающие активизацию комплекса криогенных процессов. Основным методом, используемым в данной публикации, является анализ фондовых и литературных материалов по мерзлотным условиям и криогенным процессам на сооружениях автомобильных дорог и прилегающих территорий Основными выводами проведённого исследования являются: деформации на автомобильных дорогах в криолитозоне обусловлены комплексом причин, связанных с интенсивными фазовыми переходами воды в толщах горных пород, что кардинально отличает их от аналогичных геосистем, сформированных в более южных районах; инженерно-геокриологический мониторинг рассматриваемых объектов необходимо осуществлять на основе взаимодействия эксплуатирующей организации, структуры ведущей научное сопровождение и центра принятия управленческих решений; существующая нормативная база не соответствует проблемам возникшим при эксплуатации автомобильных дорог в криолитозоне. Новизна исследования заключается в том, что были совместно рассмотрены различные варианты мерзлотных условий, наблюдаемые криогенные процессы, совокупность деформаций объектов автомобильных дорог в области распространения многолетнемёрзлых пород, соотношение стационарных и периодических наблюдений, структура информационного и организационного обеспечения.