Представляем Вам статью «Арктическое проектирование: перспективы» программного директора Арктического Молодёжного Центра Компетенций по направлению Технологии и инновации Сергея Ланько.
Российская Федерация является единственной страной в мире, у которой за Полярным кругом находятся крупные города с населением свыше 100 тысяч человек (Норильск, Мурманск, Воркута). С точки зрения градостроительства это уникальное явление, так как эти города построены в условиях вечной мерзлоты и имеют все атрибуты городов – жилые и промышленные районы, инженерные сети и коммуникации.
По большей части для зданий и сооружений в качестве основания использовался вечномерзлый (или многолетнемерзлый) грунт, так как он является прочным и надёжным основанием фундаментов при условии сохранения его температурного режима. Научные исследования в области строительного мерзлотоведения начались сравнительно недавно (начиная с 1930 годов), и, по сравнению со строительной наукой в целом, эта область остается малоизученной по настоящее время. Таким образом, можно считать построенные в 1960-1970 гг. прошлого века крупные города (в данном случае подразумевается массовая застройка) долговременным и крупномасштабным экспериментом в области строительного мерзлотоведения.
При этом также, начиная с 1970 годов, появилась теория глобального потепления, т.е. повышения средней температуры воздуха у поверхности суши и океана. Следует отметить, что данную теорию разделяют далеко не все ученые, связанные с климатом или геологией [2]. В частности, как антипод теории глобального потепления выступает утверждение, что сегодняшняя климатическая ситуация на нашей планете есть следствие выхода из малого ледникового периода XIV-XIX вв.
Тем не менее, повышение средней температуры на Земле приводит к неблагоприятным последствиям в северных городах – деградации вечной мерзлоты. Кроме того, техногенная нагрузка (прокладка коммуникаций, строительство отапливаемых зданий, производственные и бытовые стоки, очистка от снега) на вечную мерзлоту также привела к ее деградации.
Одно из больших исследований крупных городов, расположенных на вечной мерзлоте, выполненное РААСН [1], выявило существенные проблемы в техническом состоянии зданий и сооружений. По прогнозу исследователей к 2030 году в аварийное состояние могут перейти около 90% построенных зданий и сооружений г. Якутска, п. Тикси и др. Одной из причин таких последствий по данным авторов исследования является планировка территорий городов. Как правило, застройка велась по принципам проектирования обычных регионов, что привело к таким последствиям. На сегодняшний день также отсутствуют четкие нормы и правила проектирования городов в северных регионах. Единственный справочник, который наиболее полно охватывает вопросы проектирования городов на вечномерзлых грунтах, был выпущен в 1977 году и с тех пор не переиздавался [3].
Иллюстрация из открытых источников
Арктика является хрупким живым организмом, где все процессы восстановления экосистемы протекают во много раз медленней, чем в более теплых широтах. Любое вмешательство человека в экосистему (строительство станций, нефтегазодобывающих комплексов) приводит к серьезным нарушениям экосистемы. К примеру, территории вокруг метеостанций загрязнены нефтепродуктами дизель-генераторов, стальными бочками из-под горючего и прочим техногенным мусором, который на многие десятилетия вперёд сделал эти территории безжизненными. Мне удалось повидать пример такого отношения на востоке Кольского полуострова вблизи реки Поной на заброшенной военной части – огромная территория завалена бочками, металлолом и прочим мусором, который сложно вывезти на «большую землю».
Авторами указанного выше исследования был сформулирован один из правильных, на мой взгляд, принципов развития Арктического региона – о необходимости создания новых подходов к общей организации и планировании жизни населения и отсутствии необходимости в строительстве новых городов и поселений. Основная концепция такого подхода заключается в том, что необходимо реконструировать и модернизировать существующие крупные города и поселения, а необходимые новые места (например, для добычи углеводородов) обустраивать в виде мобильных инвентарных строений, которые можно впоследствии перемещать на новые территории. Тоже самое касается и строительства научных станций.
В связи с этим можно выделить основные принципы строительства в Арктических регионах:
- Строительство вести на ранее использовавшихся территориях (по возможности) с утилизацией или переработкой техногенного мусора;
- Все строения размещать компактно на местности;
- Использовать только экологически чистые инновационные материалы, которые в последующем при ликвидации строения не нанесут вред окружающей среде (дерево и т.п.);
- Использовать альтернативные источники энергии.
Одной из проблем в отдаленных северных регионах является поддержание систем жизнеобеспечения. Традиционным видом энергии на сегодняшний день является дизельное топливо. В СССР также были распространены РИТЭГи (радиоизотопные термоэлектрические генераторы), которые перестали использовать из-за радиоактивной опасности. Существующие альтернативные источники энергии (ветрогенераторы, солнечные батареи, геотермальная энергия Земли) зачастую не предназначены для работы в северных широтах из-за сурового климата.
Иллюстрация из открытых источников
В связи с вышесказанным можно выделить следующие направления для научных и инновационных исследований:
- Поиск и разработка альтернативных источников энергии в северных широтах;
- Разработка инновационных экологических материалов;
- Разработка технологий переработки или утилизации техногенного мусора на ранее использовавшихся территориях.
Одним из примеров совокупности таких принципов или решения является проект научной станции на о. Врангеля, разработанный выпускницей СПбГАСУ в рамках дипломного проекта Валентиной Холошенко. Станцию предполагалось расположить на месте бывшего поселка Ушаковское, а в качестве отделочных и облицовочных материалов предполагалось использовать местные каменные материалы и прессованные бочки. В качестве основных несущих конструкций – металлические и деревянные фермы. Это один из немногих проектов, который частично удовлетворяет приведённым выше принципам.
В качестве итога хочется сказать, что наша главная задача – сохранить Арктику для будущих поколений, так как этот уникальный пока нетронутый мир очень хрупкий. И нам необходимо учиться жить в Арктике прежде всего у коренных народов, которые являются хранителями этого богатства.
Литература:
1 Ильичёв, В.А. Перспективы развития поселений Севера в современных условиях / В.А. Ильичёв, В.В. Владимиров, А.В. Садовский, А.В. Замараев, В.И. Гребенец, Н.Б. Кутивицкая. М.: РААСН, 2003. – 152 с.
2 Сергеев А., Глобальное потепление, или Высокий градус политики // Вокруг света, 2006 № 7.
3 Справочник по строительству на вечномерзлых грунтах / Под ред. Ю.Я. Велли, В.И. Докучаева, Н.Ф. Федорова. – Л.: Стройиздат, 1977. – 552 с.
Сведения об авторе:
Ланько Серей Владимирович, к.т.н., доцент кафедры геотехники Санкт-Петербургского государственного Архитектурно-строительного университета, Программный директор Арктического Молодёжного Центра Компетенций по направлению Технологии и инновации.
Основные направления научной деятельности: строительство на вечномерзлых грунтах, искусственное закрепление оснований.
Закончил вуз в 2009 году, с 2010 года преподаёт в СПбГАСУ на кафедре геотехники. Читает курсы лекций и проводит практические занятия по дисциплинам «Механика грунтов», «Основания и фундаменты», «Спецкурс». Автор и соавтор 10 научных и учебно-методических работ. Лауреат премии Правительства СПб в области научно-педагогической деятельности. Активно сотрудничает с «Арктическим молодёжным центром комптенеций».
Профессиональные интересы: геотехническое проектирование, проектирование мотомашин.
