В Салехарде на прошлой неделе собрались самые светлые умы России. Как с опытом, так и делающие первые шаги в науке. Причем в не самой массовой, популярной ее части. На Ямале в течение трех дней говорили об особенностях, свойственных не только этому, соседнему с нами автономному округу, но и территориям Арктики и ближайшим к ним. Большие вызовы, если говорить о ЯНАО, в областях рыбодобычи – речь о восстановлении популяции сиговых рыб. В семейство входит более сорока видов, самые известные – муксун, нельма, омуль, пелядь.
Актуальна тема поиска новых технологических решений утилизации отходов бурового шлама с нефтегазовых месторождений. Изучали также вопросы северного оленеводства, но наибольшее, пожалуй, опасение, вызывает растепление вечной мерзлоты. А на ней на Крайнем Севере построено очень многое. И то, как действовать, чтобы этот природный процесс не привел к фатальным последствиям – обвалам зданий, провалам дорог – вызов как для правительства Ямала, так и для архитекторов и строителей.
Технологии, которые позволяют поддерживать вечную мерзлоту, есть, но их применение обходится очень дорого.
Территория Полярного Урала – объект пристального внимания ученых со всей России. Они едва ли не с первого взгляда могут определить возраст грунта, состав отложений под ним, дать характеристику развитию территорий по периодам, а также определить состав песка.
Убедиться в этом можно было в нескольких километрах от столицы Ямала – на берегу реки Васьюган, это приток Оби, что близ Салехарда. Примечателен тем, что высота поверхности над водой отличается друг от друга в разы. На обоих краях берег обваливается и отступает.
«Высокие берега активно обрушаются, причем в среднем метр в год, и это нормальная цифра, нормальный процесс абсолютно, потому что мерзлоты уже здесь нету, а пески, полеватые пески, легко подвержены речной эрозии. И мы эти активные процессы в период максимального растепления можем наблюдать», – рассказал кандидат геолого-минералогических наук, сотрудник научного центра изучения Арктики Антон Синицкий.
«Здесь была ледяная основа, она вытаяла, скорее всего, в галацене, льды последнего криохрона, приблизительно 20-18 тысяч лет назад они формировались, эти льды вытаяли и заполнились другим материалом. Поэтому мы на фоне желтых песков видим более белесые», – добавила и. о. заведующего кафедрой криолитологии и гляциологии географического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова Ирина Стрелецкая.
На Ямале промерзали морские засоленные отложения. После оттаивания место льда заполнили материалы сверху, это торфяники, в которых больше органики. Песок из таких карьеров в строительных целях использовать нельзя, даже для отсыпки основания дорог. Несущая способность таких материалов гораздо ниже. И эта проблема, кстати, характерна не только для Ямала, но и для Югры.
«Ландшафты схожи, где мы сейчас находимся, здесь нет мерзлоты. И в ХМАО сейчас тоже ее нету, но когда-то была, эти грунты были в замороженном состоянии, все эти процессы наблюдаются и там тоже, даже более актуальны для таких маленьких рек, которые пронизывают территорию и вашего округа тоже», – подчеркнул Антон Синицкий.
«Дорога у вас идет по одним грунтам, потом она идет по участку вот с этого клина, другой состав, да. Проседает, будет проседать. И у вас вы будете ехать, просадка, вверх, просадка. А у вас еще, если лед там остался, но у вас, наверное, не остался, будет все время тромакарст. Жила будет все время таять, таять и просаживаться», – объяснила Ирина Стрелецкая.
Общая протяженность региональной сети дорог ЯНАО – почти полторы тысячи километров. Пятая часть, это участок Надым – Салехард, долгострой. Его возводят более 10 лет. Проезд открыли в декабре 2020-го, но фактически это до сих пор незавершенный объект строительства. Более половины магистрали еще имеет щебеночное покрытие. Однако и недавно заасфальтированные участки уже далеки от идеала. И причин тому две.
«Первое, конечно, – это долгострой. Можно сказать, что насыпь под своим весом уже получила деформации до того, как мы дали нагрузку с проездом автотранспорта. Ну и изменились очень сильно грунты в основании, проводили много исследований, георадарных, отбирали пробы грунта, заказывали НИР, которая подтвердила, что здесь нет недостатка в работе строителей. Независимые эксперты подтвердили, что полностью изменилось основание, пошла оттайка, это те процессы, которые на стадии строительства невозможно было предсказать», – прокомментировала заместитель директора департамента транспорта и дорожного хозяйства ЯНАО Светлана Гиллих.
Влияние вечной мерзлоты на Ямал и его жизнь переоценить трудно. Дыхание Арктики повсюду. Зимой разница между температурой на улице и в домах ямальцев достигает 70 градусов. Отопительный период продолжается на 2-3 недели больше, чем в том же Сургуте, достигает 290 дней. И города, безусловно, усиливают изменения сурового северного климата, становятся центрами тепла, усиливая воздействие на вечную мерзлоту. В Салехарде средняя температура наружного воздуха за последние тридцать лет поднялась почти на два градуса. Это много. В арктической зоне наблюдают такую закономерность: зимы теплеют больше, летом значение температуры или не меняется, или становится ниже.
«Сравнение нам позволяет, специалистам, да и любым пользователям, оценить, а как же все-таки мерзлота реагирует. Естественно, это потом требуется в инженерных исследованиях, потому что сезонный талый слой не смерзается, если бы здесь была бы свая. А свая смерзается только с мерзлотой, и чем больше этого сезонного талого слоя, тем больше участок, где нет смерзания, нет несущей способности», – отметил доцент кафедры криологии и гляциологии географического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова Валерий Гребенец.
На Ямале расположены несколько участков сети глобального мониторинга криолитозоны. Она развернута по всему миру. В России есть около сорока площадок. На каждой – более двухсот датчиков. В Салехарде построили крестообразную площадку, где через каждые 5 метров производится измерение сезонного оттаивания. Так и проверяют реакцию мерзлоты на изменение климата. Десятилетия наблюдений практически во всех регионах мира, что слой монолитного льда становится тоньше.
Сейчас – максимум сезонного оттаивания. Вот-вот на Ямале грунт начнет промерзать. Толщина, или ее еще называют мощность вечной мерзлоты, нарастает с юга на север. В районе Салехарда – это 50-70 метров. На Севере Ямала – уже 700 метров льда под ногами. В Югре вечная мерзлота если и есть, то местами и довольно глубоко. А линия, где начинают виться вечные ледовые подземные оковы, расположена чуть южнее Надыма и простирается на Восток, практически параллельно полярному кругу. Тема сохранения вечной мерзлоты важна для Ямала, ведь на ней построены не только предприятия, но и школы, больницы, жилые дома, почти вся инфраструктура целого региона.
«Представьте себе, это льдистые отложения, это вы теряете просто земную твердь. У вас начнется протаивание, озеро на озере, озеро на озере. Я молчу, куда бедным оленям мигрировать. Просто даже прокладывать дороги, перемещаться. Что такое терять сушу, которая будет уходить под воду, в болота и так далее. И второй момент, уж очень много построено объектов, которые именно основание, фундаменты вморожены в мерзлоту. И если мы сейчас будем терять мерзлоту, они просто разрушатся. А вы представьте себе, что если у нас с вами в Туве, в Монголии, в Бурятии вытают могильники с чумой человеческой. Они живы, они в вечной мерзлоте, эти вирусы и бактерии», – предположил Валерий Гребенец.
А еще парниковые газы, их в огромном количестве будут давать оттаявшие торфяники. Но сохранять вечную мерзлоту научились. Помогает это делать тюменская компания, которая разработала свою систему локального охлаждения грунтов. И позволяет исключить растепления вечной мерзлоты. 18 вертикальных трубопроводов и 4 горизонтальные развертки обеспечивают подморозку свайного поля по всей глубине и монолитного основания. Сейчас подобную установку готовят к запуску на стройке будущей станции скорой медицинской помощи.
«В данный момент на улице плюсовая температура, можно сказать, нулевая. Работает система от минус 5 – минус 10 градусов, принцип у нее – естественное охлаждение. То есть в земле у нас тепло сейчас, нулевая температура, здесь на морозе будет при минус 10 жидкость, хладогент, который здесь находится, углекислота будет остывать, превращаться в жидкость, опускаться в землю, там нагревается, превращается в пар, поднимается вверх и снова охлаждается. И вот эта идет циркуляция», – продемонстрировал мастер строительно-монтажных работ НПО «Фундаментстройаркос» Валентин Саликжанов.
В условиях Крайнего Севера подобные системы популярны. Их применяют в Бованенково и Сабетте, Воркуте и Салехарде, Новом Уренгое, Анадыре, Норильске, Красноярском крае.
«До минус 10, до минус 15 намораживается. Пока она работает, она намораживает не только вокруг себя, а за зиму, начиная с октября по март, примерно полтора метра в радиусе», – добавил Валентин Саликжанов.
Следят за состоянием вечной мерзлоты также у тех объектов, которые построены без системы подмораживания. Администрация Салехарда передала в центр изучения Арктики список домов, где необходимо провести анализ вечномерзных грунтовых пород.
«Под данным объектом грунты в мерзлом состоянии. Пока ничего не предвещает каких-то нарушений для несущей способности грунтов. После отборки образцов, направления их в лабораторию, будет установлена термометрическая коса, которая в режиме реального времени замеряет температуру грунтов под зданием. Если хотя бы минус один есть, это уже неплохо. А если там минус 3, минус 4, 5 градусов, это отличная мерзлота», – объяснил начальник участка геологоразведки научного центра изучения Арктики Станислав Тимошенко.
«Это один из основных показателей, соответственно, если температура перейдет в положительную зону, то точно надо что-то предпринять. В Салехарде пока один объект в таком не очень хорошем состоянии», – добавил ведущий научный сотрудник сектора криосферы научного центра изучения Арктики Александр Шеин.
Полученную информацию специалисты научного центра изучения Арктики передали в администрацию Салехарда. Полный анализ позволяет получать глубина исследования. Специалисты бурят 12-метровые скважины. Выемку производят после каждых 60 сантиметров проходки. В тех домах, где подвальные помещения высокие, колонки с датчиками оборудуют под жилыми комнатами. В иных случаях – на улице. К слову, вечная мерзлота накладывает определенные ограничения на строителей.
«У нас этажность до 9 этажей максимум. И то, эти решения уже пошли где-то после 2000 годов, потому что раньше всегда строили до 5 этажей, если по старым зданиям посмотреть. Обычно, если сейчас посмотреть, это легкие материалы используют, пеноблоки, так как они легче, это позволяет этажность выше делать зданиям», – рассказал  Станислав Тимошенко.
Вместе с тем автономный округ крайне заинтересован в привлечении на территорию специалистов, ученых. Запущена стимулирующая программа. За докторскую диссертацию, позволяющую решить проблему растепления вечной мерзлоты, головы заплатить миллион рублей. За кандидатскую – 500 тысяч рублей. Полный и точный перечень есть в постановлении правительства ЯНАО.
«Если кто-то, научный коллектив, организация предложит решение, которое хотя бы на 20 процентов снижает стоимость, это же сразу же бинго. Надо это предложить, чтобы коллеги услышали, поверили в эту технологию. Мы строим, повторюсь, некоторые объекты неподалеку, я десятки миллионов трачу на систему замораживания. Приди ко мне сегодня, производитель технологии, скажи, что я это сделаю дешевле, тут же расцелуем, обнимем, начнем с тобой предметно обсуждать. Это мне даст сотни миллионов экономии. И ради этого понятного эффекта мы готовы эти конгрессы каждую неделю проводить», – подчеркнул губернатор ЯНАО Дмитрий Артюхов.
В вопросах отношений с вечной мерзлотой существенное место отводится, казалось бы, несущественным деталям. На оттаивание и утоньшение ледово-монолитного слоя влияют, например, отсутствие ливневой канализации, порывы водоводов и даже неправильно складированный снег. Вода от него при таянии весной также оказывает негативное воздействие, обтачивая мерзлоту. Вся работа ученых должна привести к практическим выводам в области экологии, геологии, строительства и даже жилищно-коммунального хозяйства. Важна также корпоративная и коллективная ответственность. Ситуаций, когда дворник сложил снег у фундамента высотки, а через года она наклонилась и стала аварийной, быть не должно.