Том 3, № 4 (Октябрь-Декабрь, 1999)
выпуск целиком (.pdf)

СОДЕРЖАНИЕ

ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ И ПРОГНОЗ

  • Каменский Р.М. Мониторинг природно-технических систем в криолитозоне (с. 3-8).АННОТАЦИЯ
    Наблюдения за динамикой состояния технических систем и их компонентов в криолитозоне при взаимодействии с различными элементами внешней среды являются основой контроля надежности и устойчивости сооружений. Они необходимы при исследовании процессов и закономерностей этого взаимодействия, разработке прогнозных моделей и расчетных методов, обосновании конструктивных решений, технологических приемов строительства и эксплуатационных мероприятий. Это показано на примерах городской застройки, объектов горного производства, гидротехнических узлов различного назначения, трубопроводного транспорта.
  • Алексеева О.И., Демченко Р.Я., Курчатова А.Н. Мониторинг мерзлых оснований зданий в Якутске (c. 9-14).АННОТАЦИЯ
    Актуальной проблемой обеспечения надежности мерзлых оснований в Якутске является изучение влияния утечек из инженерных коммуникаций. Выполнены теоретические и экспериментальные исследования температурного режима мерзлых оснований трех зданий в Якутске: промышленного — с поверхностным фундаментом на грунтовой подсыпке, в которой размещена горизонтальная охлаждающая система, а также двух жилых — на холодных и обычных сваях. Оценено влияние на температурный режим грунтов охлаждающих средств, наличия и вида теплоизоляции на поверхности основания, утечек воды из инженерных коммуникаций. Показано, что охлаждающие средства эффективно понижают температуру грунтов с первого года работы и стабилизируют температурный режим оснований при неблагоприятных инженерно-геокриологических и эксплуатационных условиях, связанных с наличием высокотемпературных и засоленных грунтов, таликов, утечек из коммуникаций. Выявлено, что восстановление отрицательных температур и положения верхней границы мерзлых грунтов при кратковременных, порядка 10 суток, утечках горячей воды происходит в течение первой зимы без применения охлаждающих средств. При постоянных утечках воды под зданиями происходит образование глубоких чаш оттаивания.
  • Анисимов О.А., Нельсон Ф.Э., Павлов А.В. Прогнозные сценарии эволюции криолитозоны при глобальных изменениях климата в XXI веке (c. 15-25).АННОТАЦИЯ
    Вертикальные профили температуры в многолетнемерзлой толще свидетельствуют о наличии сигнала, связанного с современным изменением климата. За последние 25—30 лет температура воздуха в области криолитозоны повысилась на 0,2-2,5 °С, в ряде районов отмечается также возрастание высоты снежного покрова. Увеличение температуры верхних горизонтов сплошных мерзлых пород за этот период достигает 1-1,5 °С и распространяется до глубины 60-80 м. По различным оценкам, прогнозируемое повышение температуры воздуха на Севере в первой четверти XXI в. составляет 1-2 °С и может достичь 3-4 °С к середине столетия. При таком изменении климата произойдет существенное сокращение площади сплошных мерзлых пород в Северном полушарии, интенсифицируются неблагоприятные криогенные геологические процессы, особенно термокарстовые. Количественно оценить эти процессы можно с помощью геокриологических моделей при условии, что имеются достаточные данные наблюдений для их проверки, а также региональный прогноз изменения двух основных параметров климата (температура воздуха и осадки). Построение уточненного прогноза изменения климата в северных регионах и предсказание его геокриологических последствий приобретают особую актуальность для создания условий нормального функционирования природных и природно-технических систем Севера.
  • Козлов А.Н., Пармузин С.Ю., Пустовойт Г.П. Вероятностное прогнозирование среднегодовой температуры грунтов и их устойчивости к оттаиванию и промерзанию (c. 26-31).АННОТАЦИЯ
    Методами статистического анализа и моделирования рассчитываются функции распределения среднегодовой температуры грунтов разного состава и свойств с учетом случайной изменчивости температуры воздуха и высоты снежного покрова. Это позволяет оценить вероятность сохранения фазового состояния грунтов в зависимости от их состава, свойств и климатических параметров и разделить грунты на стабильно и нестабильно мерзлые, стабильно и нестабильно талые. На основе анализа рядов метеорологических наблюдений рассчитываются функции их гармонического разложения и строятся прогнозные кривые, что позволяет выявить интервалы времени с устойчивым потеплением и похолоданием. Проводится совместный анализ полученных результатов с целью выявить „опасные периоды» — интервалы времени, когда с заданной вероятностью можно ожидать смену фазового состояния грунтов или их переход из стабильного состояния в нестабильное, опасное для инженерных сооружений. Предлагаемая методика отрабатывалась на примере сложного и динамичного в геокриологическом отношении Воркутинского района.
  • Конченко Л.А. Особенности пространственных изменений увеличения мощности сезонноталого слоя при потеплении климата (по криолитологическим данным) (c. 32-38).АННОТАЦИЯ
    Предложен коэффициент Kx, представляющий собой отношение мощности сезонноталого слоя во время голоценового термического оптимума (xmax) к современному ее значению (xcont). Значения xmax устанавливаются путем анализа криогенного строения верхнего горизонта многолетнемерзлых пород (ММП). Изменения Kx по площади отражают локальные и региональные тенденции увеличения мощности сезонноталого слоя при глобальном потеплении климата. Закономерности этих изменений можно использовать для экстраполяции прогнозных значений увеличения xcont при потеплении климата в XXI веке на территории, где метеостанции и геокриологические стационары отсутствуют. Анализ изменений Kx на территории Якутии и Северного Забайкалья позволяет утверждать, что наибольшие значения Kx характерны для регионов с резко континентальным климатом, наименьшие же отмечены в регионах с умеренной континентальностью — на арктических островах и в подгольцово-гольцовом поясе гор.

ПРОБЛЕМЫ КРИОЛОГИИ ЗЕМЛИ

  • Конищев В.Н. Эволюция температуры пород арктической зоны России в верхнем кайнозое (с. 39-47).АННОТАЦИЯ
    Проанализированы тенденции развития криолитозоны северной Евразии в верхнем кайнозое. На основе криолитологического метода анализа минерального вещества представлены две палеотемпературные кривые криолитозоны для севера Европейской части России и Яно-Колымского региона. Для этих районов количественно оценена температурная динамика криолитозоны в различные отрезки времени верхнего кайнозоя — от верхнего плиоцена до голоцена.
  • Балобаев В.Т., Тетельбаум А.С., Мордовской С.Д. Двумерная математическая модель гидродинамического поля в подмерзлотной толще при изменениях мощности криолитозоны (с. 48-53).АННОТАЦИЯ
    Разработана двумерная математическая модель динамики пластового давления в подмерзлотной толще при вертикальных вековых перемещениях подошвы мерзлоты (являющихся реакцией на длиннопериодное потепление либо похолодание климата) с учётом взаимодействия толщи со сквозным таликом. Искомая динамика описывается уравнением фильтрации в сочетании со специальной системой граничных условий, воспроизводящих в частности баланс масс тающей или промерзающей воды при фазовом переходе на границе раздела фаз. По полю давлений рассчитывается векторное поле плотностей потока воды в подмерзлотном пространстве и талике. Модель учитывает компенсацию уменьшающегося давления испарением поровой влаги при достижении давлением величины, соответствующей тройной точке льда. Численно модель реализуется конечно-разностной схемой расщепления с применением метода дробных шагов в сочетании с методом ловли фронта в узел сетки для локализации границы зоны испарения. Предложена методика модельного воспроизведения пластической деформации скелета грунта и соответствующая численная схема. Приведены результаты моделирования, оценена плотность вертикального потока воды в подмерзлотном пространстве и в талике.
  • Данилов И.Д., Булдович С.Н., Луковкин Д.С. Модель динамики теплообмена в породах карского шельфа и палеошельфа в позднем плейстоцене—голоцене и субмаринный криолитогенез (с. 54-60).АННОТАЦИЯ
    Предлагаемая авторами модель геокриологического развития Карского шельфа и палеошельфа в отличие от предшествующих разработана с учетом накопления донных отложений в эпохи трансгрессий и их размыва в этапы регрессий, то есть с подвижной  верхней границей и переменными температурами на ней. Основой для задания верхних граничных условий являлись палеоклиматические данные и палеогеоморфологический анализ процесса формирования морских террас побережья Карского моря. Новый и принципиально важный результат моделирования с подвижной верхней границей донных отложений – установление возможности их промерзания в субаквальной среде снизу за счет запасов холода, накопленных в предшествующие регрессивные этапы. При этом гипотетическая мощность новообразованной субмаринной мерзлоты может достигать, согласно расчетам, 60 — 90 м. Эти результаты получены впервые и позволяют ответить на многие актуальные вопросы криогенного литогенеза, протекающего на дне арктических морей.

РЕГИОНАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ КРИОЛОГИИ ЗЕМЛИ

  • Шполянская Н.А. Криогенное строение дислоцированных толщ с пластовыми льдами как показатель их генезиса (север Западной Сибири) (с. 61-70).АННОТАЦИЯ
    Рассмотрены широко распространенные на севере Западной Сибири дислоцированные толщи с пластовыми льдами: условия их залегания, литологические особенности, криогенное строение. На основании этого сделан вывод о субмаринном генезисе этих ледогрунтовых  толщ и сингенетическом их промерзании.
  • Гаврильев П.П., Угаров И.С., Ефремов П.В. Об изменчивости параметров деятельного слоя агроземель Центральной Якутии (с. 71-77).АННОТАЦИЯ
    В 1989-1997 гг. выявлены резкие колебания природных условий и факторов. Они вызвали межгодовые колебания влагосодержания деятельного слоя, энергетики, глубины промерзания и сезонного оттаивания почвогрунтов в 1,2-2,3 раза.  Межсезонные вариации глубины сезонного оттаивания достигают 12-15%, скорость оттаивания повторно-жильных льдов составляет от 0 до 0,2 м/год. Показано интенсивное развитие внутригрунтовых криогенных процессов и нарушений: возникновение в нижних горизонтах СТС   ослабленных посткриогенных структур (рыхлые грунты микропустоты на месте вытаявших шлиров, прослоек льда), где плотность грунтов резко уменьшается. На мониторинговом полигоне Дыргыабай Атага сформировался несливающийся слой СМС с многолетней мерзлотой (мощность презимка — 0,35 м). Длительно устойчивый тип сезонного протаивания и промерзания трансформировался в полупереходный тип.
  • Валеева Э.И., Феклистов В.Н. Фиторекультивация нарушенных земель на Крайнем Севере с помощью карбамидоформальдегидных пен (с. 78-83).АННОТАЦИЯ
    Фиторекультивация нарушенных почвенно-растительных покровов в условиях Крайнего Севера является весьма актуальной задачей в связи с продолжающимся освоением северных территорий, в результате чего происходит необратимое изменение окружающих ландшафтов. В работе дан анализ факторов, способствующих «запуску» необратимых  процессов эрозии и деградации верхнего слоя криолитозоны из-за техногенного воздействия на растительный покров. Предложен сравнительно новый вид фиторекультиванта — карбамидоформальдегидная пена (КФ-пена), ранее не использованная для подобных целей в условиях Крайнего Севера. Приводятся результаты практического использования КФ-пен в качестве фиторекультиванта как в лабораторных, так и полевых условиях п-ва Ямал. Наблюдения за растениями (злаками), выращенными на пено-почвенных субстратах показали, что внесение КФ-пены усиливает рост и развитие корневых систем, образование фитомассы и скорость вегетации, образование генеративных органов, накопление гумуса в почве, зимостойкость растений. Показано также, что КФ-пены не обладают выраженным токсическим воздействием на биоту: при длительном воздействии на животных при заведомо завышенных концентрациях может проявляться лишь «эффект вяло текущего воспаления» и теритогенный эффект.
  • Пономарева О.Е. Водоносные талики в песчаных отложениях бассейна нижнего течения р. Вилюй (с. 84-89).АННОТАЦИЯ
    В процессе геокриологических исследований в бассейне нижнего течения Вилюя на песчаных залесенных массивах, вне теплового влияния водотоков и водоемов были обнаружены надмерзлотные и внутримерзлотные водоносные талики. Они распространены в пределах слоя годовых колебаний температур. Зимой талики существуют в виде изолированных линз с напорными водами в понижениях кровли ММП. Летом воды таликов сливаются с водами деятельного слоя и формируют единый поток. Воды таликов пресные, гидрокарбонатные кальциевые. Обсуждается генезис этих таликов, их связь с водами деятельного слоя.

РЕЦЕНЗИЯ

ХРОНИКА