Регулирование процесса техногенного термокарста
Основные причины возникновения многолетнего оттаивания грунтов и, как следствие, проявления процесса термокарста на участках распространения льдистых и сильнольдистых грунтов по характеру воздействия могут быть разделены на две группы – природно-антропогенные и собственно техногенные.
К первой группе относятся воздействия, которые во многом аналогичны естественным – удаление напочвенного растительного покрова; увеличение мощности снега до величин, превышающих критическую мощность снежного покрова в данном районе; создание искусственных водоемов, глубиной, превышающей критическую; изменение альбедо поверхности, например, при пожарах, разливов нефти и нефтепродуктов, обладающих малым альбедо и т.д.
Ко второй группе относятся воздействия, которые связаны с внесением источников тепла – строительство сооружений по второму принципу, когда под зданиями или другими сооружениями формируется ореол многолетнего оттаивания грунтов, эксплуатация водохранилищ и добывающих нефтяных, газовых скважин в многолетнемерзлых грунтах и т. д.
Существует два принципиально различных подхода к регулированию процесса многолетнего оттаивания грунта и развития процесса термокарста, изложенные в «Рекомендациях…, 1987».
Мероприятия по прекращению многолетнего протаивания грунтов и развития термокарста. Регулирование процесса многолетнего протаивания грунтов производится с помощью мероприятий водно-тепловой мелиорации. Выбор этих мероприятий, оценка их эффективности и экономичности в каждом конкретном случае производится с учетом вида техногенного воздействия на основе знания закономерностей формирования геокриологических условий в районе освоения. При этом особое значение имеет изучение льдистости и криогенного строения грунтов, поскольку интенсивность развития термокарста во многом определяется количеством и характером распределения льда в грунте.
Для уменьшения скорости или полного прекращения многолетнего протаивания многолетнемерзлых грунтов рекомендуется проводить следующие мероприятия:
уменьшение мощности, увеличение плотности снежного покрова или его удаление;
затенение поверхности (насаждение деревьев, кустарников, устройство навесов);
создание теплоизоляционных покрытий из высокопористых материалов;
создание насыпей и подсыпок;
дренирование поверхности, устройство организованного водоотвода.
Обоснование целесообразности применения того или иного из перечисленных мероприятий и выбор количественных значений параметров, которые способствуют прекращению процесса многолетнего протаивания и развитию термокарста (оптимальной мощности и плотности снега, высоты подсыпок и насыпей, материала и толщины слоя теплоизоляционных покрытий и т.д.) производится на основе геокриологического прогноза с использованием методов, изложенных в гл. 1.3, 1.4.
Мероприятия, вызывающие и стимулирующие многолетнее оттаивание грунтов. Для увеличения скорости многолетнего оттаивания грунтов (вплоть до полного оттаивания льдистого горизонта) и интенсификации термокарста рекомендуются следующие мероприятия:
увеличение мощности снежного покрова до критической, т.е. величины, обеспечивающей переход сезонного оттаивания грунта в многолетнее;
снятие растительного и почвенного покровов;
уменьшение затененности поверхности;
создание искусственных покрытий и пленок;
создание искусственных водоемов, глубина которых превышает критическую, т.е. обеспечивает формирование положительной температуры донных отложений;
послойное удаление грунта;
применение дополнительных источников тепла (электропрогрев, парооттайка, гидроотайка и др.).
Различные мероприятия оказывают на регулируемый процесс не только прямое, но косвенное воздействие. Например, удаление растительного покрова, являющегося теплоизоляционным слоем, приводит к повышению температуры грунтов вследствие увеличения теплооборота через поверхность в летний период, однако это мероприятие может привести к изменению в зимний период условий снегонакопления и, как следствие, к изменению отепляющего влияния снега.