Иван Петров
Вид на осеннюю тундру в районе поселка Черский, Республика Саха (Якутия). Фото Reuters
Многолетняя мерзлота является важным компонентом экосистемы Земли. Она обладает пространственной неоднородностью и изменчивостью, тесно связанной с изменениями климата, а также оказывает значительное влияние на эмиссию парниковых газов. Происходящее потепление и, как следствие, изменение состояния мерзлых грунтов в районах с сезонным промерзанием, а также многолетнемерзлых грунтов, занимающих более 65% площади страны, создает риски развития экономики России. Особенно остра эта проблема для Арктической зоны, где скорость потепления выше средней по планете, а 85% территории относится к областям сплошного распространения вечной мерзлоты.
Проведенное российскими учеными сопоставление данных по отдельным станциям геокриолитологического наблюдения в период 1997–2020 годов показывает, что в 1997–2006 годах увеличение глубины протаивания составляло около 10 см за десятилетие, в 2006–2015 годах – 20 см. За последние пять лет скорость процессов возросла вдвое. Это приводит к нарушениям условий эксплуатации электроэнергетической и транспортной инфраструктуры, снижению устойчивости функционирования объектов нефтегазовой отрасли и горной промышленности, особенно расположенных в Арктической зоне. В результате наблюдаемого цикла потепления, который длится уже несколько десятилетий, формируются неблагоприятные экзогенные геологические процессы, происходит деградация вечномерзлых грунтов, что приводит к потере несущей способности фундаментов зданий и инженерных сооружений.
В этой связи существует риск многократного увеличения аварийных ситуаций со значительными ущербами, что требует разработки и реализации мер по адаптации инфраструктуры и энергетических объектов к климатическим изменениям. Уже сейчас в зоне многолетней мерзлоты фиксируется значительное число аварийных ситуаций разного масштаба, связанных с деградацией мерзлоты.
Для контроля ситуации подготовлен законопроект о создании комплексной системы фонового мониторинга многолетней мерзлоты на базе наблюдательной сети Росгидромета. При создании данной системы учитывается опыт работы Арктического и антарктического научно-исследовательского института по организации пунктов мониторинга состояния многолетней мерзлоты. Организуемый мониторинг и имеющийся опыт позволят обосновать мероприятия по предупреждению последствий деградации вечномерзлых грунтов, а также внести изменения в строительные нормы и правила для работы на мерзлоте с учетом климатических изменений. Прежде всего это связано с дополнительными работами по усилению фундаментов посредством увеличения длины и при необходимости количества свай, погружаемых в мерзлые грунты намного ниже зоны оттаивания с учетом прогнозов на весь период эксплуатации объектов. Это позволяет уменьшить нагрузку на каждую сваю и способствует сохранению их устойчивости при большей глубине протаивания. Другим техническим решением является термостабилизация грунта с использованием специальных технических средств охлаждения грунтов.
Ужесточение требований приведет к значительному росту затрат по освоению природных ресурсов Арктики. Так как подавляющее большинство перспективных нефтегазовых месторождений расположено в зоне вечной мерзлоты России, затраты на добычу углеводородов значительно вырастут.
Говоря о конкретных затратах, обусловленных протаиванием вечномерзлых грунтов, следует обратиться к исследованиям, проводимым Институтом народнохозяйственного прогнозирования РАН под руководством академика Бориса Порфирьева. В этих исследованиях даны оценка и прогноз дополнительных затрат нефтедобывающих предприятий в период 2036–2050 годов исходя из роста затрат на новое бурение и эксплуатацию скважин, как наиболее затратного вида работ с учетом разных сценариев объемов добычи нефти в Ханты-Мансийском АО и Красноярском крае. При сценарии снижения добычи к 2050 году более чем на 20% затраты на фундаментные работы возрастут в зависимости от применяемых технологий в интервале 129,5–173,3 млрд руб. Если объемы добычи останутся на уровне 2020 года (279,6 млн т в год в рассматриваемых регионах), то суммарные затраты составят от 153,0 до 204,7 млрд руб. При росте объемов добычи нефти до 436 млн т в год допзатраты составят от 290,2 до 388,3 млрд руб.
Но наиболее остро проблема стоит не по вновь вводимым объектам, технологии по которым и соответствующие затраты можно учесть при проектировании, а по уже эксплуатируемой инфраструктуре. В прошлые десятилетия строительство объектов осуществлялось без учета прогноза изменений геокриологических условий территории и без широкомасштабного промышленного производства и применения охлаждающих устройств. Для сохранения состояния вечномерзлых грунтов и обеспечения теплового режима использовалось в основном естественное вентилирование подземных помещений в фундаментах зданий и надземных межсвайных пространств. В настоящее время многие гражданские объекты, котельные, гидротехнические сооружения, объекты инфраструктуры требуют дополнительных мер для продолжения безаварийной эксплуатации.
Достаточно сложная ситуация складывается на магистральных нефтепроводах, более 1200 км которых находится в Арктической зоне РФ. Таяние многолетней мерзлоты в основании инженерных сооружений трубопроводов приводит к неравномерным осадкам и деформациям грунта. Вследствие этого происходит изменение проектно-вертикального положения на разных участках трубы, что может привести к возможным разрывам.
Столь же непростая ситуация на гидроэлектростанциях и иных гидротехнических сооружениях, которые функционируют в зонах вечной мерзлоты и создавались с учетом эффекта замерзания платины. Сейчас эти объекты требуют геотехнического мониторинга многолетнемерзлых грунтов и состояния объектов с контролем просачивания воды через плотину, таяния вечной мерзлоты вокруг водосброса, изменения высоты плотины, эрозии берегов водохранилища, для обоснования мероприятий по их поддержанию в замороженном состоянии, что требует больших ежегодных затрат.
Для решения всех этих проблем необходимо формирование государственной программы по адаптации Арктической зоны к изменениям климата, в том числе с финансированием мероприятий, направленных на поддержание режима вечной мерзлоты, как значимого климатического проекта.
