Вечная мерзлота и ледники россии

«Болезни» вечной мерзлоты и их лечение

— Андрей Григорьевич, есть ли какие-то новые технологии, которые вы рекомендуете для строительства?

— Мы в последнее время разрабатываем достаточно много новых конструкций фундаментов. По большей части, свайных. Потому что это наиболее подходящий способ устройства фундаментов на вечномерзлых грунтах. Экскавация грунтов для откопки котлована – это достаточно дорогостоящая процедура. Представьте, мерзлый грунт рвать ковшом – техника выходит из строя. Оттаивать нельзя, потому что нижние слои «поплывут». Поэтому бурят скважины и делают сваи – это пока самый экономичный способ.

Если говорить о свайных фундаментах, то мы достаточно активно изучаем винтовые сваи. Проводили с Газпромом испытания на вдавливание, выдергивание. Опробуем разные виды буронабивных и буроинъекционных свай.

— Для чего на Севере нужны термостабилизаторы?

— Термостабилизаторы – это сезонные охлаждающие устройства, которые понижают температуру грунта. Они могут быть горизонтальными, вертикальными, воздушными, жидкостными. Их применяют, когда строят на высокотемпературных грунтах, температура которых близка к нулю.

Иногда термостабилизаторы применяют в аварийных ситуациях — когда под техногенным воздействием грунты оттаяли, и нужно их заморозить. То есть, сделать более устойчивыми, стабильными, обеспечить несущую способность за счет понижения температуры.

 Эстакада Якутской ГРЭС-2

— Среди негативных явлений, встречающихся в вечномерзлых грунтах, обычно называют  пучение, термокарст, эрозию. Какие способы борьбы с ними существуют сегодня?

— Пучение – это увеличение грунта в объеме при замерзании: когда замерзает поровая вода и вода мигрирующая  из подстилающих слоев. По этой теме я как раз защитил диссертацию.

Негативные последствия пучения – поднятие поверхностей, малонагруженых фундаментов. Бывает, даже разрывает сваи. На дачах часто можно увидеть последствия такого пучения: и дома поднимает, и заборы, и дороги. Это, наверное, основной негативный процесс, который доставляет наибольшее беспокойство строителям.

Способы борьбы тут разные. В первую очередь, это понижение температуры грунта, уменьшение  глубины промерзания за счет теплоизоляции. Обмазка фундамента, снижающая его смерзание с этим грунтом. Есть технология засоления грунтов.

Термокарст – это оттаивание и образование воронок. Возникают провалы, куда может провалиться здание. «Лечение» здесь – исключение теплового воздействия.

— Если подвести итог: проблемы вечной мерзлоты, и способы борьбы с негативными явлениями…

— Проблемы – это, в первую очередь, неграмотные изыскания, проектирование. Часто в тендерах участвуют, выигрывают их и заходят на объект организации, которые никогда на мерзлоте не работали.

Плюс неграмотная эксплуатация или ее отсутствие. Подполья нужно очищать от снега, проветривать их, не допускать, чтобы туда попадала вода. Нужно следить за оттаиванием грунтов, деформациями, осадками. Весь комплекс геотехнического мониторинга должен выполняться.

Использование проверенных технологий позволяет снизить аварийное воздействие на основание или фундамент.

 Изучение грунта в лаборатории Центра геокриологии НИЦ «Строительство»

— Обнадежьте нас: так все-таки не будет у нас катастрофического разрушения жилого фонда в связи с потеплением? Сейчас много страхов по этому поводу…

— Изменение климата сказывается, это бесспорно. Но оно больше сказывается на каких-то крупных сооружениях (дамбы, основания мостов и так далее). Дома начнут падать, если их начать откровенно неграмотно эксплуатировать. Могут разрушаться из-за естественного физического износа.

Если за этими зданиями правильно следить, то сохранить их возможно. Применяя, в частности, те самые термостабилизаторы, о которых мы говорили. Или другие конструктивные решения – усиление фундамента буроинъекционными сваями, например.

Если грамотно ко всему подходить, то опасаться нечего. А если разгильдяйство будет продолжаться, то очень удобно потом будет все свалить на глобальное потепление.

Беседу вела Елена МАЦЕЙКО

(на главном фото — жилой район в Норильске)

В Норильске затевают реновацию, а Воркута переживает тяжелые времена

— Вы побывали во многих северных городах. Как бы вы оценили их состояние?

— Каждый регион имеет свои особенности…Возьмем Анадырь – столицу Чукотки, где был не так давно. Мне понравилась чистота и правильность постройки сооружений в этом городе. Хотя это вроде бы самый отдаленный регион, практически анклав, куда попасть сухопутным путем не так-то просто.

Здесь более или менее логично расположены здания: это предохраняет дворы от завалов снега. Сугробы не мешают проветриванию подполья (подполье — продуваемое пространство под домом, на уровне свай). Коммунальные службы имеют возможность работать более качественно, вовремя убирать снег. И, как результат,  жилые дома здесь, в большинстве своем, сохраняются неплохо. Хотя, конечно, и  тут сейчас требуются какие-то восстановительные работы: ремонт дорог, совершенствование «городской вентиляции».

Понравился мне и Мирный. Здесь тоже видна «хозяйская рука» городских служб.

Обратная сторона – Воркута.

 Воркуту в последнее время все чаще причисляют к депрессивным регионам

В этом северном городе, за счет того, что некоторые здания построены неграмотно с точки зрения северных норм, сугробы можно увидеть даже летом. Лично я наблюдал картину, когда в июне сугроб у одного из домов дотягивался чуть ли не до второго этажа. Понятно, что это не способствует  проветриванию подполий. Естественно, там начинается деградация, и огромные здания выходят из строя. Отмечается даже смещение некоторых зданий на 20-30 см.

Причина такого раздрая в том, что город давно уже дотационный. Многие шахты закрылись, люди из Воркуты уезжают.

— А как выглядит Норильск?

— Здесь город как раз живет. Наш институт недавно открыл  в Норильске филиал…Есть, конечно, определенные проблемы с эксплуатацией. Но, как я знаю, предприятие «Норильский никель» собирается воплощать в жизнь собственную программу реновации – будут восстанавливаться здания и сооружения. Планируется даже строительство новых районов.

 Зимой сугробы в Норильске доходят до второго-третьего этажа 

— А Магадан?

— В Магадане другая «боль» — оттаявшие грунты. Здесь задача- обеспечить их устойчивость. В советское время, силами ученых нашего института, в Магадане был сохранен целый микрорайон: наши специалисты предложили передовой на тот момент метод устройства свайных фундаментов, который позволил обеспечить устойчивость сооружений.

— Андрей Григорьевич, часто приходится бывать в командировках?

— Первое время у меня их было до 40 в год. Сейчас поменьше. Раньше приходилось своих ребят обучать личным примером. Как говорится, лучше самому показать, чтобы потом было проще работать, будучи уверенным, что коллеги сделают все качественно — выполнят то же самое, что выполнял бы я.

Наши специалисты и сейчас продолжают активно работать. У меня сейчас ряд сотрудников находится в дальних командировках: в Мирном, Кудакане, Норильске…там сейчас минус  50,60 70 градусов. Пока, к сожалению, не можем начать бурение для забора проб, потому что на таком холоде техника выходит из строя. Люди могут работать, а техника нет.

— А самая интересная ваша командировка куда была?

Пожалуй, на космодром Восточный.

Там мерзлоты нет, но достаточно низкие температуры зимой. И за счет этого грунт промерзает достаточно глубоко. А при оттаивании дает осадку.

Мы туда летали с главой Роскосмоса Дмитрием Рогозиным. Сроки там были жесткие. Надо было исследовать грунты основания – места, где собирается ракета. Оно было проморожено. А допуски по деформациям на стартовой площадке предполагаются минимальные — разрешается смещение лишь долей миллиметра,  при запуске ракеты точность очень важна.

И мы предусмотрели  устройство буронабивных свай под полы, где накладываются рельсы. Рассчитывалось, что после  оттаивания силовые полы будут давать осадку.

Изготовили мы эти сваи, испытали их. А когда уже залили полы, оставили трубки для инъекций раствора, когда грунт осядет.

— Говорят, очень трудно рассчитать осадку, можно ошибиться…

— Да, это непросто. У нас есть специальный сектор, который занимается расчетами, есть специальные программы. Здесь главное – определить теплофизические характеристики мерзлого и оттаивающего грунта  — температуру начала замерзания, теплоемкость, теплопроводность, влажность…

И чем точнее первоначальные данные, тем точнее будет расчет,  тем устойчивее будет здание.

В последнее время как раз нашей лабораторией разработаны методы и приборы определения этих характеристик. Созданы два ГОСТа. Еще несколько планируется разработать. А также внесены изменения в СП-25 по вечным и мерзлым грунтам. 

Положительная и отрицательная роль мерзлотных процессов

Мерзлотные процессы сильно препятствуют строительству, а также эксплуатации тоннелей, мостов, дорог и зданий. Мерзлые грунты приходится сохранять в природном состоянии. Сооружения с этой целью устанавливают на опоры, а затем прокладывают охлаждающие трубы. После этого в прорубленные скважины погружают сваи. Российские строители железных и автомобильных дорог с 1960 годов земные температуры стабилизировали применением так называемых парожидкостных термосифонов. Это металлические трубы, которые заполняются замороженной двуокисью углерода и вставляются затем вдоль дорог в землю так, чтобы один конец их был погружен в мерзлоту (при этом ниже ее активного слоя), а второй находился над ним в воздухе. От 1 до 5 °С уменьшает температуру природный теплообмен. При вытаивании больших залежей подземных льдов наблюдается существенная активизация склоновых процессов. Это также осложняет строительство. Нужно учитывать при освоении районов севера, что здесь природа очень ранима.

Однако мерзлота является и помощником человека, ведь в ней можно устраивать склады, которые будут служить огромными естественными холодильниками.

Проявления

Базовая глубина

Вечная мерзлота простирается до базовой глубины, где геотермальное тепло от Земли и средняя годовая температура на поверхности достигают равновесной температуры 0 ° C. Глубина основания вечной мерзлоты достигает 1493 м (4898 футов) в северных бассейнах рек Лена и Яна в Сибири . Геотермальный градиент является скоростью повышения температуры относительно увеличения глубины в земном интерьере «ы. Вдали от границ тектонических плит она составляет около 25–30 ° C / км (124–139 ​​° F / миль) у поверхности в большей части мира. Он варьируется в зависимости от теплопроводности геологического материала и меньше для вечной мерзлоты в почве, чем в коренных породах.

Расчеты показывают, что время, необходимое для образования глубокой вечной мерзлоты под заливом Прудо-Бей, Аляска, составило более полумиллиона лет. Это растянулось на несколько ледниковых и межледниковых циклов плейстоцена и предполагает, что нынешний климат Прудо-Бей, вероятно, значительно теплее, чем в среднем за тот период. Такое потепление за последние 15 000 лет является общепринятым. Таблица справа показывает, что первые сто метров вечной мерзлоты формируются относительно быстро, но более глубокие уровни занимают все больше времени.

Массивный грунтовый лед

Обширная поверхность голубого грунтового льда на северном берегу острова Гершель, Юкон, Канада.

Когда содержание льда в вечной мерзлоте превышает 250 процентов (от льда до сухой почвы по массе), она классифицируется как массивный лед. Массивные ледяные тела могут различаться по составу во всех мыслимых градациях от ледяной грязи до чистого льда. Массивные ледяные пласты имеют минимальную толщину не менее 2 м и короткий диаметр не менее 10 м. Первые зарегистрированные североамериканские наблюдения были сделаны европейскими учеными в Каннинг Ривер, Аляска, в 1919 году. Русская литература указывает более раннюю дату 1735 и 1739 годов во время Великой Северной экспедиции П. Лассиниуса и Х. П. Лаптев соответственно. Две категории массивных грунтовых льдов — это погребенный поверхностный лед и внутриосадочный лед (также называемый конституционным льдом ).

Погребенный поверхностный лед может образовываться из снега, замерзшего озера или морского льда, наледи (выброшенного на берег речного льда) и — вероятно, наиболее распространенного — погребенного ледникового льда.

Внутриседиментный лед образуется в результате замерзания грунтовых вод на месте, и в нем преобладает сегрегационный лед, который является результатом кристаллизационной дифференциации, происходящей во время замерзания влажных отложений, сопровождаемой миграцией воды к фронту замерзания.

Внутриседиментарный или конституционный лед широко наблюдался и изучался по всей Канаде, а также включает интрузивный и нагнетательный лед.

Кроме того, клинья льда — отдельный тип грунтового льда — образуют узнаваемые узорчатые полигоны земли или тундры. Ледяные клинья образуются в ранее существовавшем геологическом субстрате и впервые были описаны в 1919 году.

Несколько типов массивного грунтового льда, в том числе ледяные клинья и внутриосадочный лед в стене утеса в результате регрессивного оттаивания, расположенного на южном побережье острова Гершель в пределах приблизительно 22 метров (72 футов) на 1300 метров (4300 футов) передней стенки.

Формы рельефа

Мерзлота процессы проявляется в крупномасштабных наземных формах, такие как Palsas и pingos и мелких явления, такие как узорная земля найдена в арктических, перигляциальных и высокогорных районах.

Углеродный цикл в вечной мерзлоте

Мерзлота углеродный цикл (цикл углерода в Арктике) имеет дело с передачей углерода из многолетнемерзлых грунтов в наземной растительности и микроорганизмов, в атмосферу, обратно к растительности, и , наконец , обратно в вечномерзлых грунтах путем захоронения и осаждения из — за криогенных процессов. Часть этого углерода переносится в океан и другие части земного шара через глобальный углеродный цикл. Цикл включает в себя обмен углекислого газа и метана между наземными компонентами и атмосферой, а также перенос углерода между сушей и водой как метан, растворенный органический углерод , растворенного неорганического углерода , в виде частиц неорганического углерода и частиц органического углерода .

Хозяйственная деятельность на многолетней мерзлоте

К основным видам хозяйственной деятельности в условиях многолетней мерзлоты можно считать оленеводство, пушной промысел, рыболовство, чуть менее распространено коневодство. Равнинная и горная тундра – это отличные пастбища для оленей, а для крупного рогатого скота подходят луга в долинах рек. Это отличная кормовая база.

С точки зрения добычи природных ископаемых, это своеобразная кладовая природы. Здесь присутствуют  уголь, алмазы, газ, никель, золото, медь, олово. К тому же добыча упрощается тем, что мерзлота является прекрасным крепежным материалом при организации шахт.

Вечная мерзлота используется людьми как природный холодильник. В ней сохраняются  ягоды, рыба, мясо, фрукты.

Земледелие на вечномерзлом грунте затруднительно, но возможно, оно несет с собой массу трудностей.  Распаханная земля более темная, она притягивает тепло, грунт оттаивает, местность покрывается болотами, которые приходится осушать. Но люди постепенно осваивают земли Восточной Сибири,  хотя грунт никогда не прогревается, корневая система растений слабая, но при этом людям удается выращивать некоторые овощи и даже овес. С точки зрения плодородия тоже не все гладко. Из-за низких температур почвенный покров образуется очень медленно, гумус практически отсутствует.

1- Какую часть России занимают территории, на которых распространена многолетняя мерзлота?

1-   Какую часть России занимают территории, на которых распространена многолетняя мерзлота? 1)  менее 10%                          3) 25-35% 2)  10-25%                               4) более 50% 2. Самым глубоким озером на Земле является: 1)  Танганьика                          3) Ньяса 2)  Байкал                                 4) Виктория 3. Рекой бассейна внутреннего стока является: 1)  Печора                                3} Лена 2)  Волга                                   4} Амур 4. Строительство водохранилищ Волго-Камского каскада кроме решения задачи энергообеспечения привело к отрицательным последствиям. Какие негативные последствия оно имело для окружающей среды? Назовите не менее двух последствий. 5-   Самой длинной рекой России является: 1)  Волга                                   3) Енисей 2)  Лена                                    4} Амур 6-    Почему для реки Лены характерно высокое весеннее половодье? Укажите не менее двух причин. 4 Создание водохранилища на реке положило конец весенним паводкам ниже по ее течению, однако через некоторое время владельцы ферм, расположенных ниже по течению, стали жаловаться на снижение продуктивности угодий, расположенных в пойме реки. Может ли это быть следствием строительства водохранилища? Свой ответ обоснуйте. 8. Для какого региона характерно распространение многолетней мерзлоты? 1)  Валдайская возвышенность 2)  Прикаспийская низменность 3)  Чукотское нагорье 4)  Приморье

Ответов: 1 | Категория вопроса: Подготовка к ЕГЭ

К типичным экстенсивным факторам экономического роста относят (*ответ*) увеличение затрат

Родоначальник позитивизма — это  (*ответ*) О.Конт  П.Фейерабенд  К.Поппер  Т.Кун Родоначальником немецкой

В каком случае гидравлическая машина дает выигрыш в силе?

Read the text again and decide if the sentences are T

Study the travel words below. – Изучите слова связанные с путешествием.

Как проявляется вечная мерзлота?

В северных районах, где грунт скован вечной мерзлотой, даже летом оттаивает только тонкий слой, не более 5-10 сантиметров. Вода, которая образуется после таяния зимних снегов, не может полностью впитаться в почву, поэтому верхний слой летом представляет собой полужидкую грязь.
Если оттаявшая почва расположена на склоне, то грязевой «язык» под действием силы тяжести нередко сползает по нему в низину. Рельеф тундры во многих местах изобилует такими следами грязевых оползней.

С окончанием лета ландшафт может измениться до неузнаваемости. Талая вода, заполнявшая трещины в скальных породах, замерзает (при этом ее объем увеличивается примерно на 10%) и разрывает породу. Это вызывает либо вспучивание, либо сдвиг грунта. Внешне такое место выглядит как холм в форме купола высотой около 30-50 метров, вершина которого расколота на несколько частей либо раскрошена.

Местные жители называют эти холмы словом «пинго». Их можно встретить не только в Сибири, но и в Канаде и Гренландии. На вершинах пинго нередко образуются небольшие кратеры, которые летом превращаются в неглубокие озерца.

География вечной мерзлоты

Многолетняя мерзлота представляет собой типичное явление для приполярных и полярных районов, расположенных вблизи Северного и Южного полюсов. Также мерзлота встречается и в других районах Земли, в том числе и в экваториальных широтах, но лишь высоко в горах, вершины которых покрыты льдом и снеговыми шапками.

Рис. 1. Снежные пики высоких гор.

Единственный материк на планете, на территории которого нет вечной мерзлоты – это Австралия. Все дело в том, что он максимально удален от Южного полюса и не может похвастать высокогорьем.

Огромные массивы многолетней мерзлоты расположены в таких регионах:

• северная часть Евразийского континента;
• северные территории Канады;
• Аляска;
• Гренландия;
• Антарктида.

Толщина промерзшего почвенного слоя колеблется от нескольких десятков сантиметров до километра и более. Многолетняя мерзлота в России занимает 2/3 всей территории. Наибольшая зафиксированная глубина составляет 1370 м, и находится она в Якутии, в верховьях реки Вилюй.

Рис. 2. Территория мерзлоты возле реки Вилюй.

Мерзлота представлена двумя формами:

• Сплошная вечная мерзлота расположена на территории Сибири, Новой Земли, на арктических островах. В течение многих лет она никогда не таяла, и образовала внушительные массивы промерзшей суши.
• Частичная мерзлота расположена несколько южнее. Она характеризуется небольшим промерзшим слоем и залеганием в виде отдельных областей.

Типы многолетней мерзлоты

Сплош­ная мерз­ло­та рас­про­стра­не­на в сев. час­ти Боль­ше­зе­мель­ской тун­д­ры, на По­ляр­ном Ура­ле, в тун­д­ре За­пад­ной Си­би­ри, в сев. час­ти Сред­не­си­бир­ско­го плос­ко­го­рья, на Тай­мыр­ском п-ове, ар­хи­пе­ла­ге Се­вер­ная Зем­ля, на Но­во­си­бир­ских о-вах, Яно-Ин­ди­гир­ской и Ко­лым­ской низ­мен­но­стях, в дель­те р. Ле­на, на Цен­траль­ноя­кут­ской рав­ни­не, При­лен­ском пла­то и в об­лас­тях Вер­хо­ян­ско­го, Чер­ско­го, Ко­лым­ско­го и Ана­дыр­ско­го хреб­тов, а так­же на Юка­гир­ском плос­ко­го­рье и Ана­дыр­ской рав­ни­не. Мощ­но­сти толщ мно­го­лет­не­мёрз­лых по­род из­ме­ня­ют­ся от 300 до 500 м и более­, в го­рах – до 1500 м; темп-ры – от –2 до –10 °C и ни­же.

Мерз­ло­та с ост­ро­ва­ми та­лых грун­тов (пре­ры­ви­стая, спо­ра­ди­че­ская) пре­об­лада­ет в Боль­ше­зе­мель­ской и Ма­ло­земель­ской тун­д­рах, на Сред­не­си­бир­ском плос­ко­го­рье ме­ж­ду ре­ка­ми Ниж­няя и Под­ка­мен­ная Тун­гу­ска, в юж. час­ти При­лен­ско­го пла­то, в За­бай­ка­лье. Мощ­но­сти мёрз­лых толщ ино­гда дос­ти­га­ют 250–300 м, но ча­ще ко­леб­лют­ся от 10–20 до 100–150 м, темп-ры – от 0 до –2 °C.

Ост­ров­ная мерз­ло­та раз­ви­та на Коль­ском п-ове, в Ка­ни­но-Пе­чор­ском р-не, в та­ёж­ной зо­не За­пад­ной Си­би­ри, в юж. час­ти Сред­не­си­бир­ско­го плос­ко­го­рья, на Даль­нем Вос­то­ке, вдоль по­бе­ре­жья Охот­ско­го м. и на п-ове Кам­чат­ка. Мощ­но­сти толщ от неск. мет­ров до неск. де­сят­ков мет­ров, темп-ры близ­ки к 0 °C. Ост­ров­ная мерз­ло­та ха­рак­тер­на так­же для гор­ных стран: Са­ян, Ура­ла и Кав­ка­за, где она встре­ча­ет­ся гл. обр. по пе­ри­фе­рии рай­онов совр. оле­де­не­ния.

Оттаивание многолетней мерзлоты в России

Чем опасно оттаивание мерзлого грунта? Во-первых, это грозит образованием гигантских провалов, таких как Батагайский кратер в Якутии. Размеры его пугают не только обывателей, но даже ученые относятся к этому явлению настороженно. Такой провал в результате оттаивания вечной мерзлоты может случиться в любом месте и в любое время.

Во-вторых, в результате провалов, в атмосферу выходит природный газ метан, один из парниковых газов. Дело в том, что накопленные тысячелетиями органические вещества, законсервированные в природном холодильнике, начинают постепенно оттаивать под влиянием глобального потепления. Отсюда и природный газ. Чем больше выброс метана, тем выше средние показатели температуры на планете. Получается замкнутый круг.

Ухудшения состояние мерзлого грунта вредит не только природе, но и отражается на человеке. Например, в течение последних десяти лет в Норильске подверглись разрушению более 250 многоэтажных домов. Получается, что с одной стороны человечеством был сделан огромный шаг в сторону освоения многолетней мерзлоты. Люди стали жить, работать, учиться в таких условиях, в которых, казалось бы, жить невозможно. А с другой стороны, вмешательство в природу привело к деградации мерзлого грунта, что пошатнуло природный баланс. Спустя десятилетия человечество вынуждено наблюдать, что научные достижения рушатся как карточный домик.