Вечная мерзлота не подведёт строителей. Учёные разработали систему мониторинга грунтов

Сегодня, 22 марта, в Салехарде сотрудники Научного центра изучения Арктики презентовали руководителям и специалистам профильных департаментов и ведомств, депутатам систему мониторинга вечномёрзлых грунтов. Директор научного центра Антон Синицкий подчеркнул, что важно настроиться на конструктивный диалог, получить обратную связь со специалистами. Старший научный сотрудник центра Ярослав Камнев рассказал о проекте, показал программу, сайт, который со временем будет доступен многим из участников встречи.

Ярослав Камнев отметил, что об опасности растепления грунтов известно не понаслышке. Происходит деформация зданий и даже их обрушение. При полном оттаивании вечная мерзлота критически теряет свою несущую способность, а высвобождение замороженной в ней воды приводит к осадкам грунтов. Даже простое повышение температуры ещё замороженных грунтов уменьшает несущую способность.

Учёный назвал причины растепления. Во-первых, антропогенное влияние. При любом вмешательстве человека в природную среду нарушается тепловой баланс, изменяется естественное движение водных масс, которое может приводить к заболачиванию. Нарушение эксплуатации зданий, а также неправильно проложенные коммуникации, захламлённое подполье, строительство новых объектов с рядом существующими без учёта их влияния на грунты также могут приводить к растеплению. Немаловажным фактором является и естественная деградация вечной мерзлоты. По последним данным, за последние 10 лет наблюдается устойчивый тренд на повышение температуры грунтов по всей планете.

Ситуация осложняется потеплением климата, которое по прогнозам Росгидромета, составит до 4 градусов к 2060 году, что, несомненно, скажется и на скорости деградации вечной мерзлоты. Метод контроля, как пояснил учёный, по существу только один. Это термометрическая коса, опущенная в скважину. В 2017 году научные сотрудники центра установили подобные термометрические косы под аварийным зданием Ямальского Полярного агроэкономического техникума. Измерения учёных показали, что на протяжении двух лет температура грунтов под зданием понижается. Это является следствием работы термостабилизатора, который был установлен уже после начала деформации. Этот яркий пример показывает необходимость постоянного мониторинга температур грунтов для предотвращения критических изменений.

Именно с этой целью в научном центре была начата научно-исследовательская работа по комплексному биотехническому мониторингу температур мёрзлых грунтов под капитальными сооружениями Салехарда. Основными задачами было оборудование термометрических скважин под объектами капитального строительства города для постоянного мониторинга за температурой грунтов. Другой важный пункт – автоматизация сбора информации в базы данных. Она позволит исключить необходимость каждый раз снимать данные вручную, отслеживая температуру грунтов практически в реальном времени.

Третьим пунктом была разработка программного обеспечения для обработки и визуализации получаемых данных. Подобный проект не имеет аналогов в России, не было найдено упоминания ни о чём подобном в мире. Этот проект смело можно назвать пилотным. Таким образом, в прошлом году были установлены термометрические косы под несколькими жилыми зданиями в Салехарде. Они защищены теплоизолированным коробом для исключения влияния внешней температуры воздуха на измерения. Термометрические косы подключались к системам, которые разработали специально для проекта. Разработкой занималась лаборатория Томского института мониторинга климатических и экологических систем, имеющая большой опыт в термометрии.

Система способна собирать данные с четырёх термокос одновременно и отправлять их на удалённый сервер посредством GSM-связи. Практически эта система 4 раза в сутки опрашивает термометрические косы в скважинах и на всех глубинах и 2 раза в сутки отправляет данные на сервер, чтобы их можно было в любой момент просмотреть. Для визуализации полученных данных была разработана программа мониторинга, Ярослав Камнев продемонстрировал, как она выглядит. Последние данные были получены накануне вечером.

Антон Синицкий сообщил журналистам, что в этом сезоне учёные планируют развивать сеть термометрических скважин. Он подчеркнул, что высотное строительство в Салехарде молодое, и важно не повторить судьбу северных городов, где большой процент аварийных зданий. Это Якутск, Норильск, Воркута и другие. Для этого, по мнению учёного, необходимо наблюдать процессы растепления грунтов и, возможно, в будущем выйти на прогноз. Это особенно актуально для проектирующих, строительных, эксплуатирующих организаций, которым нужно соблюдать культуру строительства и эксплуатации зданий, контролировать снегонакопление, проветриваемость подполий и так далее. Это, по мнению учёного, позволит в будущем при охвате городской среды контролировать и прогнозировать неблагоприятные последствия.

«Сейчас мониторингом грунтов занимаются крупные нефтегазовые компании,– рассказал Антон Синицкий. – Но именно автоматизированных в городской среде с созданием собственного интерфейса сайта, где в реальном времени отображаются изменения, такого нигде нет. Эту идею мы вынашивали 3 года совместно с коллегами из МГУ. Смысл системы в доступности и оперативности. Важно начать эти работы».