Читайте также:
|
УПРАВЛЕНИЕ ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИМИ УСЛОВИЯМИ КАК ОСНОВА РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ В КРИОЛИТОЗОНЕ
Аварийность и безопасность природно-технических систем в криолитозоне
Существенной составляющей природной среды является геологическая среда, о которой применительно к тому или иному виду хозяйственной деятельности человека можно говорить в нескольких аспектах: 1) как об инженерно-геологической среде, в которой и на которой проводятся и работают различные сооружения; 2) как о среде — источнике полезных ископаемых; 3) как о геологической среде — важнейшем компоненте природного комплекса, являющегося средой обитания животного мира и человека.
Одной из основных особенностей проектирования, строительства и эксплуатации инженерных сооружений в криолитозоне является необходимость учитывать и регулировать теплообмен грунта с сооружениями и с внешней средой. С изменением при хозяйственном освоении территории температурного и влажностного режимов пород, особенно с переходом температур через 00С, связаны изменения состава, строения и свойств пород, прочности, несущей способности и сжимаемости мерзлых пород, напряжений и деформаций пучения и осадки в промерзающих и протаивающих породах, разрабатываемости мерзлых пород при горных работах, интенсивности развития термоэрозии, наледей, термокарста, солифлюкции и других криогенных процессов и образований, которые могут превратить отдельные территории в бедленды.
Данные наблюдений показывают, что среднегодовой прирост длины оврагов, развивающихся в мерзлых отложениях, составляет десятки и даже сотни метров, а с 1 м побережий северных морей (при высоте берега около 10 м) выносятся сотни кубометров оттаивающих пород. Развитие солифлюкционного процесса может приводить к сползанию отложений на склонах на расстояние нескольких десятков метров (при развитии вязкотекучих деформаций в оттаивающих грунтах). Тепловые осадки под сооружениями могут составлять десятки сантиметров и более. Развитие термокарста приводит к просадкам поверхности и заболачиванию больших территорий. Изменение глубин сезонного промерзания и оттаивания и последующее изменение режима грунтовых вод часто приводит к активизации наледного процесса. Так, на одном из участков дороги в Центральной Якутии в течение одной зимы наблюдалось образование 60 наледей общей площадью 107 км2. Наконец, с техногенными изменениями температурного режима пород связана активизация их морозного пучения, выражающаяся не только в увеличении подъема поверхности, но и в неравномерности пучении по площади.
К концу XX века одной из самых важных глобальных проблем, решение которой является конечной целью любой науки и процесса развития каждой цивилизованной страны, стало обеспечение безопасности проживания человека и природы, устойчивого и безопасного функционирования всех природных и природно-технических систем, а также рационального и устойчивого развития всех общественно-государственных систем. В данную большую и комплексную проблему входят проблемы фундаментальные и прикладные, глобальные и региональные, геоэкологические и эколого-социальные, геополитические и экономические, каждую из которых и, тем более, весь комплекс проблем для успешного и скорейшего приближения к поставленным целям необходимо решать в определенных связях и взаимозависимостях.
В России накоплен колоссальный опыт строительства и эксплуатации различных объектов в криолитозоне. Так первые в мировой практики железные дороги, магистральные трубопроводы, плотины в области распространения многолетнемерзлых грунтов построены в России. Единственная в мире атомная электростанция, сооруженная на многолетнемерзлых грунтах, успешно эксплуатируется в районе г. Билибино на Чукотке. Однако имеется как положительный, так и отрицательный опыт освоения криолитозоны. Обзор состояния эксплуатирующихся сооружений в криолитозоне приведен в работе А.Я. Кроника (2001).
Резкое снижение контроля за безопасностью, а зачастую, полное прекращение всех видов мониторинга и отсутствие ремонтно-восстановительных работ в связи с начавшимися с начала девяностых годов двадцатого столетия социально-экономическими и государственными реформами вызвали негативные реакции практически на всех технических объектах и природно-техногенных системах в криолитозоне. Этим, в первую очередь (наряду с другими, конкретными факторами), объясняется существенное и даже катастрофическое возрастание в последние 10-12 лет аварий зданий, сооружений и других природно-техногенных и природных систем в криолитозоне. При этом значительный и непрекращающийся до сих пор рост числа деформированных и аварийных природно-техногенных систем (ПТС) отмечается в России для всех их видов и во всех отраслях народного хозяйства.
В транспортных железнодорожных ПТС к началу девяностых годов, например, по Байкало-Амурской Магистрали (БАМ), протяженность существенно деформированных (аварийных) участков оценивалась в 10-16%. К концу девяностых годов по данным П.И. Дыдышко и А.Л Цернанта уже 46% протяженности земляною полотна БАМ было значительно деформировано, из них 30% находятся полностью в аварийном состоянии и требуют срочных ремонтно-восстановительных работ. При этом повышение аварийности за эти 8-10 лет составляет от 2,9 до 4,6 раз (до 360%), а ежегодный прирост (тренд) в среднем равняется около 30% в год, что можно охарактеризовать как весьма опасную, близкую к катастрофической, тенденцию в изменении состояния аварийности и безопасности транспортных железнодорожных природно-техногенных систем.
В авиатранспортных ПТС более половины северных аэропортов, особенно их взлетно-посадочных полос (ВПП), находятся в аварийном состоянии в последнее десятилетие и требуют постоянного (перманентного) капитального ремонта и реконструкции, как, например, аэропорты в городах Якутске, Магадане, Норильске (Алыкель и, особенно, Валек) и другие. К сожалению, ввиду отсутствия необходимых материальных и финансовых средств, большинство северных аэропортов местных авиалинии по многу лет вообще не ремонтируются и находятся еще в более плачевном, аварийном состоянии.
Еще большие сложности и опасности наблюдаются в последнее десятилетие с трубопроводными транспортными ПТС. Ежегодно возрастает число аварий на крупных магистральных трубопроводах газа, нефти и другого топлива, приводящих к существенному материальному и социальному ущербу. Даже на относительно небольшой протяженности газопроводе "Мессояха-Норильск" зафиксировано 16 аварийных разрывов. Еще более высокой аварийностью и низкой безопасностью (и надежностью) характеризуются малые и местные трубопроводы в районах криолитозоны. Так, например, в Ханты-Мансийском Автономном округе по данным А.Г. Топчиева в последнее время только за один год зарегистрировано 1702 аварии на продуктопроводах и выведено из строя (за счет подтопления, замазучивания, порчи и захламленности территории) более 64 000 га земель, что свидетельствует о катастрофическом состоянии таких транспортных природно-технических систем.
Особого внимания заслуживает все ухудшающееся с каждым годом состояние по аварийности и безопасности промышленно-гражданских и селитебных (городских, поселковых) природно-техногенных систем. Следует отметить, что по материалам Конференции по деформациям и устойчивости зданий и сооружений на вечномерзлых и неравномерно сильносжимаемых грунтах, организованной в Санкт-Петербурге в 1992 году, уже в начале девяностых годов отмечалось весьма опасное состояние с аварийностью и безопасностью зданий и сооружений практически во всех городах и населенных пунктах криолитозоны. В г. Якутске из 376 обследованных зданий находились в неудовлетворительном, деформированном состоянии 183 здания (или 48,4%), в том числе 32 (8,5%) было в аварийном, непригодном для проживания состоянии. Число аварийных зданий в крупнейших поселках и городах составляло от 22% в поселке Тикси до 80% в г. Воркуте, в том числе в Магаданской области - 55% от обследованных 1115 зданий; в г. Чите - 60%; в Бурятии - 70%; в г. Дудинке - 35%, в г. Норильске - более 10%, в пос. Амдерме - 50%; в пос. Диксон - 35%; в г. Певеке - 50%. Выполненный тогда же анализ основных причин деформаций и аварий по приведенным населенным пунктам показал, что в среднем около 22% (от 15 до 30%) деформаций зданий и сооружений в этих поселениях произошли по вине изыскателей и проектировщиков, около 33% (от 27% до 77%) - по вине строителей и около 45% (33-58%) - по вине эксплуатационников. Заметим, что к началу девяностых годов еще сохранялась отлаженная старая, советская система проектирования, строительства и эксплуатации зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах и требуемые расходы на ежегодные ремонтно-профилактические работы выделялись, хотя тенденции к их сокращению уже наметились.
За прошедшие 10 лет состояние по аварийности и безопасности селитебных и промышленно-гражданских ПТС (в городах и поселках криолитозоны) еще более ухудшилось. Так, например, в г. Норильске с 1990 г. по 1998г. число аварийных зданий выросло с 39 (около 10%) до 165 (42%) [по данным О.В. Колесниковой, 1999], то есть в 4,2 раза, с темпом ежегодного роста 40,4% в год (или по 16 зданий в год), что следует считать весьма опасным и близким к катастрофическому.
За последнее десятилетие выявлены в г. Якутске к концу 2000 года из общего числа 1800 зданий каменной и крупнопанельной конструкции 1100 (это более 61%) находятся в непроектном деформированном состоянии, в том числе 34% (374 дома) - в крайне опасном, аварийном состоянии. За десятилетний период количество деформированных зданий возросло в 6 раз, а количество наиболее опасных, аварийных - в 11,7 раза, что является беспрецедентным в мировой практике инженерной геокриологии. При этом средний прирост аварийности составляет около 120% в год или по 34 аварийных дома в год. В период эксплуатации зафиксировано более 20 крупных обрушений каменных и кирпичных зданий.
Аварийность плотин в криолитозоне в среднем составляет 46% и достигает в районах Арктики и Северо-Востока России 70—87%. Установлено, что в 85% случаев аварии происходят из-за оттаивания многолетнемерзлых пород в бортах и основаниях плотин в результате процессов льдообразования, пучения, морозобойного растрескивания. Наибольшей аварийностью и соответственно наименьшей надежностью характеризуется малая гидротехника с мерзлыми плотинами высотой до 10—20 м и хвостохранилища.
Вместе с тем, огромный положительный опыт освоения криолитозоны показывает, что правильный, грамотный учет геокриологических условий территории, обоснованный выбор проектных решений позволяют избежать непредвиденных деформаций зданий и сооружений и обеспечить их надежную эксплуатацию.
Литература
1. Кроник Я.А. Аварийность и безопасность природно-технических систем в криолитозоне. Материалы второй конференции геокриологов России. Том 4. Инженерная геокриология. Изд-во МГУ. М.: 2001. С. 138-147.
Дата добавления: 2015-04-11; просмотров: 120 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |