Ученые Климатического центра Новосибирского государственного университетаработают над проектом «Создание технологии по противоэрозионной защите грунтов, планировочных насыпей и автодорог в условиях полуострова Ямал и разработка нормативно-методической документации по ее использованию». Исследования проводятся в рамках договора исследовательского центра «Карбоновый полигон» с ООО «Газпромнефть-Заполярье».
Особые условия
– Перспективные районы нефтедобычи смещаются к Арктике, и у ООО «Газпромнефть-Заполярье» существует масштабный план по строительству внутрипромысловых дорог в условиях Крайнего севера. Поэтому особую актуальность приобретает строительство новых дорог к месторождениям и сохранение уже существующих. Однако сложность состоит в особых суровых природно-климатических условиях местности, где залегает вечная мерзлота. Периодически оттаивает, что становится причиной подтопления участков дорог и нарушения дорожного полотна. Откосы подвергаются водной и ветровой эрозии, вымыванию, расслоению и другим повреждениям. Способы их укрепления, которые применяются в других условиях, в данном случае недостаточно эффективны. Поэтому организация обратилась к нам с предложением рассмотреть возможность разработки технологии противоэрозионной защиты дорожных откосов. Для реализации проекта была сформирована рабочая группа из специалистов ООО «Газпромнефть-Заполярье», ООО «Газпромнефть НТЦ», Климатического центра НГУ, – рассказал специалист Климатического центра НГУ Сергей Цветков.
Специалисты Климатического центра НГУ предложили проводить научно-исследовательские работы по двум направлениям. Первое - ботаническое, подразумевающее поиск растений местной флоры, которую можно потенциально высадить на откосах дорог. Растения своей корневой системой укрепили бы грунт, что оказывало бы противоэрозионное воздействие. Второе направление – инженерное. Оно направлено на поиск решений проблемы укрепления откосов посредством использования химических вяжущих материалов, которые могли бы быть эффективными в условиях Крайнего севера. При этом данные вещества, по требованию заказчика, не должны нанести вреда окружающей среде.
Гипотеза специалистов
Климатическим центром НГУ совместно с индустриальным партнером изначально была разработана программа научно-исследовательских работ на три года. Первый из них уже подходит к завершению. На данном этапе ученые провели исследовательские работы как в экспедиционных, так и в лабораторных условиях. Теперь им предстоит оценить, насколько предлагаемые ими способы укрепления откосов эффективны и реализуемы. Если подтвердится гипотеза о том, что укрепить откосы, используя растения или с помощью химических вяжущих материалов возможно и целесообразно, индустриальным партнером будет принято решение о продолжении реализации проекта. Исследования продолжаются, но уже сейчас ученые получили обнадеживающие результаты.
– Инженерная часть работ на данном этапе сосредоточена на исследованиях грунтов с откосов дорог, пробы которых были отобраны нашими специалистами во время экспедиции. Несмотря на тот факт, что в техническом задании на первый год не прописаны работы по разработке составов химических вяжущих материалов мы в инициативном порядке пытаемся подобрать уже существующие и посмотреть, насколько они будут эффективны, – объяснил Сергей Цветков.
Уникальная экосистема
Прошедшим летом научные сотрудники Климатического центра НГУ Николай Лащинский, Евгения Таловская и Ольга Писаренко выезжали на полуостров Ямал для проведения натурного обследования на дорожных насыпях по направлению к Бованенковскому месторождению.
– Перед нами была поставлена очень серьезная задача – понять, в каком состоянии находятся дорожные откосы, и в ходе исследования определить, какие виды растений мы можем предложить для их укрепления. Мы проанализировали более 30 погонных километров дорог, сделали геоботанические описания, выяснили, какие виды из аборигенной флоры на эти откосы заходят, сохранились ли какие-либо растения из некогда проводившихся мероприятий озеленения, и если сохранились, то какие именно. Также мы осмотрели откосы, чтобы выяснить причины их нарушения – подмывание талыми или дождевыми водами, отхождение субстрата в результате механического повреждения (по дорогам курсирует тяжелая автомобильная техника), или просто сползание песка по склону откоса. Проблем было выявлено много, – рассказала кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Исследовательского центра «Карбоновый полигон» НГУ биоморфолог Евгения Таловская.
В дальнейшем было принято решение установить, какие виды растений развиваются в примерно аналогичных естественных местообитаниях. Например, на береговых склонах, эродированных участках, вершинах увалов, склонах бугров, берегах рек и озерков, днищах спущенных озерков. Ученые обследовали такие местообитания, поскольку именно на этих участках развиваются пионерные и вегетоподвижные виды, которые могут оказаться потенциально пригодными для использования в целях закрепления откосов дорог.
– Находясь в этих местообитаниях, мы проводили полные геоботанические описания, изучали видовой состав растений. В составе нашей научной группы был бриолог – специалист по мхам. Тундровые сообщества отличаются тем, что основной растительный покров составляют мхи, это так называемые пионерные объекты – растения, поселяющиеся первыми на территории, ранее не занятой растительностью. Внутри них накапливается субстрат, что дает возможность развиваться другим растениям. Поэтому участие мхов в формировании защитного растительного покрова на откосах было для нас очень важно. Параллельно с описательной работой мы собирали образцы гербарного материала, я проводила анализ видов, которые наиболее часто в этих местах встречаются, и при этом одинаково хорошо реагируют на разные условия, например, заболачивание или засыпание песком, – объяснила Евгения Таловская.
Перспективные виды
Особенность тундровых растительных сообществ в том, что это представляют собой безлесные территории. Здесь могут произрастать только кустарники и кустарнички. Вторая их особенность – специфические природно-климатические условия, для которых характерны сильные ветры, тонкий слой грунта и вечная мерзлота под ним, а также большое количество болот и заболоченных участков. При этом вегетационный сезон у растений очень короткий – всего 2-2,5 месяца.
– Для ботаника тундровые сообщества представляют очень большой интерес, потому что здесь мы воочию можем видеть механизмы адаптации растений к экстремальным условиям. Современных комплексных исследовательских работ по этой теме мало, поэтому, помимо выполнения своих прямых задач, мы, пользуясь случаем, удовлетворяли свои научные интересы. Но главным для нас было из всего богатства тундровой флоры выбрать растения, которые укрепили бы откосы дорог, – рассказала Евгений Таловская.
В своем выборе ученые руководствовались целым рядом важных критериев. Это должны быть многолетние растения, отличающиеся вегетативной подвижностью, с мощной корневой системой, устойчивые к изменению условий, например, заболачиванию или засыпанию песком. Теперь исследователям предстоит оценить, насколько быстро эти растения смогут распространиться дорожных откосах, и как долго они могут там удерживаться.
– В настоящий момент у нас идет камеральная обработка собранного гербарного материала, практически готова база данных по видовому составу естественных тундровых сообществ, описана экология этих видов. Мы провели порядка 2 тысяч измерений, и на данном этапе определяем, как долго модельные виды растений сохраняются на определенной территории. По итогам лабораторных исследований мы сможем точно сказать, какие виды модельных растений максимально подходят для выполнения поставленной задачи, но я полагаю, что все они пригодны для укрепления откосов, – сказала Евгения Таловская.
1/8