Вопросы сохранения и развития инфраструктуры, реновации населенных пунктов, строительства новых предприятий в Арктике в условиях меняющегося климата обсудили участники сессии «Как строить и эксплуатировать на многолетней мерзлоте».
Вечная мерзлота занимает около 65% площади Российской Федерации. Глобальное потепление привело к росту температуры поверхностных слоев многолетнемерзлых грунтов и их частичному оттаиванию.
«Рост среднегодовой температуры воздуха в Арктике происходит в 3 раза быстрее, чем в среднем по миру. В связи с этим наблюдается растепление вечной мерзлоты, что, в свою очередь, создает экономические, экологические и социальные риски. Для их минимизации необходимо адаптироваться к изменениям климата, внедряя комплексные решения как на государственном уровне, так и на уровне отдельных хозяйствующих субъектов», – отметил модератор сессии, директор ФАНУ «Востокгосплан» Михаил Кузнецов, приглашая участников обсудить актуальные проблемы строительства и эксплуатации зданий и сооружений в новых климатических условиях.
Для того, чтобы успешно адаптироваться к изменениям, современным людям необходимо изменить образ мышления.
«Если раньше наши учебники и книги начинались с того, что с природными катаклизмами надо бороться, то сегодня нам пора изменить парадигму», – подчеркнул директор Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова Сибирского отделения РАН Михаил Железняк. – Сегодня мы обеспокоены потеплением климата и таянием многолетнемерзлых грунтов и сражаемся с этой проблемой. Завтра начнется обратный процесс, и мы снова столкнемся с трудностями. Нам полезно осознать, что природная среда изменялась и всегда будет изменяться. Поэтому нам надо научиться проектировать и строить, учитывая постоянное изменение среды. Нам надо научиться понимать, где мы строим и как мы строим. Мы не строим на пять-шесть лет. Мы строим на десятилетия, а иногда и на столетия. Поэтому мы должны понимать инженерно-геокриологические условия местности, где мы строим, должны иметь несколько моделей изменения климатических условий и поведения инженерно-геокриологических условий при этих изменениях».
Для разработки моделей изменения климатических условий и влияния повышения температуры воздуха на рост температуры верхних слоев мерзлых грунтов, необходимо проводить систематические наблюдения и накапливать данные о происходящих изменениях. Вопрос мониторинга состояния вечной мерзлоты давно вышел за пределы научных лабораторий, став актуальным для компаний, регионов и государства.
«В Ямало-Ненецком автономном округе уже накоплен опыт мониторинга таяния вечной мерзлоты, – рассказалзаместитель Губернатора Ямало-Ненецкого автономного округа Александр Емельянов, – В регионе с 2018 года сотрудники Научного центра изучения Арктики ведут активную комплексную работу по изучению данной проблемы. Ученые обследуют участки автодорог, автодорожные мосты и развивают региональную сеть мониторинга мерзлоты, которая уже насчитывает 80 термометрических скважин и 10 площадок для изучения сезонного таяния грунтов».
Фоновый мониторинг состояния криолитозоны ведется и на государственном уровне. Об этом рассказал директор ФГБУ «Арктический и антарктический научно-исследовательский институт» Александр Макаров:
«В России уже действует программа мониторинга таяния многолетнемерзлых грунтов. Она реализуется на самом высоком, государственном уровне. Аналогов отечественной программе в мире нет, мы используем самые прорывные российские и мировые практики по созданию системы наблюдений за мерзлотой, используя инфраструктуру Росгидромета. Это позволяет значительно удешевить и упросить создание системы наблюдений. Однако я должен отметить, что это важный, но первый шаг. Нам предстоит двинуться дальше. И важнейшим следующим вопросом является геотехнический мониторинг. И это сложная проблема, потому что нам предстоит решить, как к этой задаче подступиться в плане регулирования и подходов к изучению», – обозначил Александр Макаров проблему.
По словам заведующего кафедрой геокриологии факультета Геологии МГУ им. М.В. Ломоносова Анатолия Брушкова, актуальность и практическое значение мониторинга вечной мерзлоты заключается не в констатации ее состояния к настоящему моменту, а в возможности прогноза изменения мерзлотных условий в будущем, что позволит обеспечить адаптацию хозяйственной инфраструктуры к климатическим изменениям и техногенным воздействиям.
«У нас нет сегодня единых стандартов, регламентов, методик геотехнического мониторинга состояния многолетнемерзлых грунтов, и предприятия, организации вынуждены использовать те наработки, которые не всегда отвечают современному уровню развития науки», – отметил Анатолий Брушков и подчеркнул, что российская геокриология по праву занимает первое место в мире. – «У нас учились и учатся все зарубежные коллеги. Геокриология родилась в России, и наибольшие результаты были достигнуты именно в нашей стране. Поэтому, безусловно, у нас есть возможности сделать по-настоящему современную систему мониторинга», – заверил участников сессии спикер.
Но не отсутствие регулирования может помешать созданию и успешной эксплуатации комплексной системы государственного мониторинга многолетнемерзлых грунтов.
«Даже хорошо подготовленные регламенты и инструкции не позволят нам проводить качественный геотехнический мониторинг без хорошо подготовленных кадров. Ситуация у нас здесь не очень хорошая, потому что во всей стране ежегодно выпускают всего два десятка специалистов в этой сфере. И учитывая, что вечная мерзлота охватывает большую часть страны, такого количества специалистов недостаточно, чтобы обеспечить качественную работу национальной системы геотехнического мониторинга» – заключил заведующий кафедрой геокриологии факультета Геологии МГУ им. М.В. Ломоносова.
Однако в России уже есть работающие системы геотехнического мониторинга. Одна из них создана ПАО «ГМК «Норильский никель» и успешно эксплуатируется в г. Норильске. По данным Центра мониторинга зданий и сооружений Заполярного филиала «ГМК «Норильский никель» температура грунтов в центре г. Норильска с 1959 по 2023 год повысилась на 4 градуса на глубине 10 метров. Прогноз исследователей показывает, что к 2050 году несущая способность грунтов оснований зданий критически снизится. Для управления рисками и обеспечения безопасности жителей компания разработала и внедрила Систему мониторинга зданий и сооружений.
Об ее работе участника сессии рассказал главный менеджер Департамента научно-технического сопровождения эксплуатации зданий и сооружений в условиях Крайнего Севера Заполярного филиала ПАО «ГМК «Норильский никель» Павел Котов:
«Мы обследовали здания и сооружения города и создали паспорта геотехнического мониторинга, описывающие слабые и уязвимые части строений, куда необходимо поставить датчики. При этом большинство датчиков автоматизированы. Например, термогигрометры, инклинометры, всего около десяти наименований различных типов датчиков, в автоматическом режиме передают данные в Информационно-диагностическую систему заполярного филиала, где эти данные хранятся и обрабатываются. Сейчас в Информационно-диагностической системе работает двухуровневая система критериальных значений. Первый уровень – это предупреждающий. Когда сигналы с датчиков преодолевают этот порог, на объект выезжают специалисты, обследуют здание, находят причину и дают рекомендацию, как облегчить негативное воздействие. В дальнейшем такие объекты находятся под усиленным мониторингом, с более частым замером параметров. Если сигналы с датчиков преодолевают второй, аварийный уровень, здание выводится из эксплуатации, и специальная комиссия рассматривает вопрос о его реконструкции или сносе».
Есть у ПАО «ГМК «Норильский никель» также опыт проектирования и строительства новых зданий на тающих многолетнемерзлых грунтах. Им с участниками сессии поделился Сергей Шишкунов, руководитель Проектного офиса реализации комплексных мер по развитию города Норильска Заполярного филиала ПАО «ГМК «Норильский никель».
«Наша компания активно участвует в реализации Комплексного плана социально-экономического развития города Норильска на период 2021 – 2035 годов. В реновацию города компания инвестирует 81,3 миллиарда из запланированных 120 миллиардов рублей. Ряд объектов уже в стадии строительства, и мы готовы делиться опытом. Например, при проектировании многопрофильного образовательного комплекса В.И. Долгих на 1100 мест при проведении изысканий на площадке планируемого строительство были выявлены многолетнемерзлые грунты как в мерзлом состоянии, так и очень много таляков. Поэтому мы привлекли к разработке технического решения устройства фундамента специалистов из Института оснований и подземных сооружений им. Н.М. Герсеванова. Они предложили для стабилизации грунтов применить устройство термостаблизации с применением активного принудительного охлаждения, которое будет работать круглый год, поддерживая стабильность температуры многолетнемерзлых грунтов. При реконструкции одного из жилых зданий мы совместно с коллегами из нашего Центра мониторинга зданий и сооружений приняли решение сделать термостабилизацию фундамента с применением сезонного принудительного охлаждения, которая работает только в зимний период».
ПАО «ГМК «Норильский никель» не единственная компания в России, строящая здания и сооружения на мерзлоте.
Директор Архангельского филиала ПАО «Ростелеком» Андрею Прищемихин рассказал, как компания построила 330 км магистральной ВОЛС в направлении Нарян-Мара за 382 дня, инвестировав в проект более 300 миллионов рублей и расширив пропускную способность цифровых каналов с 16 Мбит/с до 44 Гбит/с.
Опыт ПАО «Ростелеком» показывает, что при строительстве на Крайнем Севере приходится опираться на особые экономические предпосылки. Из-за необходимости использовать вертолетный транспорт, высоких затрат на логистику и доставку материалов, а также ряда специфичных требований и обременений стоимость строительства объектов в Арктике в 3 раза выше, чем в средней полосе России. Дополнительные сложности накладывают природно-климатические факторы: короткий строительный сезон, сложные погодные условия, вечная мерзлота и правила строительства в охраняемых природных территориях. Технически реализовывать строительные проекты в Арктике также непросто. Применение проходимой спецтехники, нестандартных технологий строительства, отсутствие запчастей и в дополнение высокий расход ГСМ осложняют реализацию строительных проектов.
«Однако несмотря на все вышеперечисленные сложности ключевым фактором, затрудняющим обустройство северных территорий, является отнюдь не тающая мерзлота, а длительность согласования строительства и пробелы в действующем правовом поле», – подчеркнул Андрей Прищемихин и пригласил участников сессии к совместной работе над этими проблемами.
Идею совместной работы поддержал модератор дискуссии директор ФАНУ «Востокгосплан» Михаил Кузнецов, отметив, что обустройство российской Арктики, строительство на века в условиях меняющегося климата – достойная нас и нашей страны задача, для решения которой есть все необходимые данные.