научный руководитель – кандидат техн наук, доцент В.В. Серватинский

Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск

 

На севере Красноярского края в условиях  Крайнего Севера есть сеть автомобильных дорог, которые располагаются на многолетнемерзлых грунтах (далее ММГ) в районах со сложными гидрогеологическими и климатическими условиями. Освоение Енисейского севера несет в себе огромное стратегическое значение для России, так как данные территории таят в себе уникальные месторождения полезных ископаемых. Огромные производительные силы направлены на освоение этих территорий, но своеобразие природных комплексов, малоизученность многолетнемерзлых пород и подземных льдов во многом усложняет и затрудняет строительство автомобильных дорог. Практически нет ни одной действующей автомобильной дороги, которая, при сложных природно-климатических условиях, продолжала в процессе эксплуатации сохранять свои нормативные показатели. Со временем эти автомобильные дороги деформируются и разрушаются, причем процессы приобретают не затухающее значение и все больше распространяются. По многолетним наблюдениям паводочный сброс в условиях криолитзоны в некоторых районах достигает значений природных катастроф.

Постройка автомобильной дороги вносит большие изменения в температурные гидрогеологические условия многолетнемерзлых грунтов, и влияние этих изменений необходимо постоянно контролировать в течение всего периода эксплуатации, выполняя соответствующие мероприятия по содержанию и текущему ремонту.

В настоящее время полноценный технический мониторинг на таких автомобильных дорогах практически не осуществляется, особенно важны такие наблюдения в летний период. С выпадением атмосферных теплых осадков наблюдается значительный перенос тепла из атмосферы в ММГ, выступающим в роли водоупора.

Диффузия теплых осадков через крупнообломочные грунты склонов и распространенные мохо-торфяные толщи (водонасыщение 800%) характеризуется полным впитыванием. Осадки, таким образом, достигают водоупора в виде верхней границы ММГ, затем, стекая, возвращаются в русло гидрографической сети. Места разгрузки почвенно-грунтового стока могут перемещаться по склону, и часто, в процессе стока, происходит выклинивание части воды и переход от фильтрационного к поверхностному стоку, а при дальнейшем стекании возможна инфильтрация вновь.

Температура воды выпавшего дождя значительно выше температуры грунтов деятельного слоя. По нашим наблюдениям и измерениям, температура теплых осадков составляет 15-16 градусов Цельсия, в зонах разгрузки температура составляет 3-4 градуса Цельсия, а в образовавшемся ручье наблюдается незначительное повышение температуры до 6-7 градусов Цельсия.

Рисунок 1. Схема теплопоков воды в летний период в районах многолетних мерзлых грунтов

 

Таким образом, происходит мощный теплопоток в многолетний мерзлый грунт, так как количество теплоты, необходимое на нагревание грунта, меньше, чем на оттаивание льда в мерзлых породах. В ходе исследований и измерений выявлено, что большая часть теплоты (больше 80%) расходуется на преодоление нулевой завесы.

И для определения зависимости количества теплопотока ручьев от количества теплых осадков и температуры воздуха в летний период, а так же для повышения эффективности мониторинга дорожно-транспортного процесса в зоне ММГ, была проведена аналитика климата в северных районах Красноярского края, в частности г. Игарка. Следует отметить, что очень перспективные Ванкорское и Тагульское нефтегазоконденсатные месторождения расположены в Туруханском районе Красноярского края в 140-150 км от г.Игарка.

Для получения информации о метеорологических изменениях, были запрошены данные с метеорологических станций и метеопостов на северных территориях, нас интересовали температура воздуха в летний период и количество теплых осадков.

Основную сложность в поиске данных доставил переход с аналогового оборудования на цифровое. В настоящее время проходит оцифровывание метеоданных рукописных журналов. Часть метеоданных самостоятельно переводилась в электронные таблицы.

 

Таблица 1-Значения количества выпавших летних средснемесячных осадков (мм) и среднемесячной температуры в г.Игарка Красноярского края за период с 2008 года  по 2018 год.

 

Период наблюдений 2008-2018 г.г.	ИЮНЬ		ИЮЛЬ		АВГУСТ
	Средне месячное количество осадков (мм)	Средне месячная температура воздуха, 0С	Средне месячное количество осадков (мм)	Средне месячная температура воздуха, 0С	Средне месячное количество осадков (мм)	Средне месячная температура воздуха, 0С
	55,8 мм	80С	58,0 мм	15,2 0С	66,58 мм	4,9 0С

 

Климат в городе Игарка холодно умеренный. Наблюдается выпадение большого количества осадков в Игарке, даже в самый засушливый месяц. Средняя температура воздуха в Игаркесоставляет -8.2 ° C , среднегодовая норма осадков – 494 мм.Для нашей работы актуальны климатические характеристики летних месяцев. В среднем температура в июле составляет  15,2 ° C, июль является самым теплым месяцем.

Из-за специфических физических свойств многолетнемерзлых грунтовв северных районах с учетом метеорологических условий важным моментами экологической безопасности данных территорий являются:

· постоянное отслеживание  изменений грунтовых процессов сезонного промерзания и оттаивания;

· наблюдения за количеством выпавших осадков;

· наблюдения за температурными колебаниями атмосферного воздуха,

· состоянием дорожного покрытия.

Таким образом, проведенные исследования позволили сделать вывод, что для объективного расчета прогнозируемого стока в ММГ необходимо учитывать сумму выпавших жидких осадков и воды, образовавшейся в процессе вытаивания из ММГ. Это значит, что к створу малого искусственного сооружения, осуществляющего отвод воды ручья от полотна автомобильной дороги, приходит воды больше, чем выпало осадков. Для решения этой проблемы необходимы конструкторские решения.

Список литературы

 

1. ВСН 137-89 (Минтрансстрой СССР) «Проектирование, строительство и содержание зимних автомобильных дорог в условиях Сибири и Северо-Востока СССР». [Электронный ресурс] – Москва: Стандартинформ, 1990. // Профессиональные справочные системы «Техэксперт». - URL: http://www.cntd.ru.

2. Иванов И.П., Тржцинский Ю.Б. Инженерная геодинамика СПб.: Наука, 2001. — 416 с.

3. ОДМ 218.9.015-2016 «Рекомендации по организации автоматизированного мониторинга состояния искусственных сооружений автомобильных». [Электронный ресурс] – Москва: Стандартинформ, 2016. // Профессиональные справочные системы «Техэксперт». - URL: http://www.cntd.ru.

4. ОДМ 218.2.091-2017 «Геотехнический мониторинг сооружений инженерной защиты автомобильных дорог». [Электронный ресурс] – Москва: Стандартинформ, 2017. // Профессиональные справочные системы «Техэксперт». - URL: http://www.cntd.ru.

5. Павлов А.В., Малкова Г.В. Современные изменения климата на Севере РоссииАльбом мелкомасштабных карт. - Новосибирск, Академ. изд-во “Гео”, 2005, 54 с.

 

 

⇐ Предыдущая47484950515253545556

Поделиться: