Якутские специалисты разработали приложение для прогнозирования угроз, связанных с деградацией вечной мерзлоты
Ученые в Якутии разработали приложение, которое может рассчитать, насколько устойчивы здания, построенные в Арктике, к угрозам, связанным с деградацией вечной мерзлоты, рассказал один из авторов Сергей Степанов из лаборатории компьютерных технологий в моделировании Северо-Восточного федерального университета. мультифизические и многомасштабные процессы криолитозоны.
В последнее время в Арктике в связи с потеплением началось «размораживание» почв. По данным Минобрнауки, в большей степени деградация вечной мерзлоты может затронуть регионы, находящиеся за Полярным кругом и выше него. Якутия — одна из них.
«Коллектив ученых и магистрантов Северо-Восточного федерального университета в течение года работал над созданием приложения ArcticXpert, моделирующего поведение фундаментов в меняющихся климатических условиях Арктики. Работа над программным обеспечением завершена. быть полезным для прогнозирования устойчивости конструкций, построенных на вечной мерзлоте. Планируется приступить к испытаниям софта и началу сертификационных формальностей», — сообщил ТАСС эксперт.
По его словам, приложение рассчитано как на обычных пользователей, не имеющих специального образования, так и на профессиональных геологов и строителей. «Это обычное приложение, которое содержит все необходимые функции для прогноза температуры почвы. Его особенность и преимущество в том, что приложение использует современные вычислительные технологии. Мы сделали упор на создание вычислительных алгоритмов: пользователи получат простые инструменты для достаточно точного прогнозирования температура почвы», — пояснил ученый.
Он добавил, что пользователям не нужны специальные навыки в вычислительных технологиях, чтобы узнавать точные прогнозы.
Как работает приложение
Программное обеспечение создано в рамках федеральной программы «Приоритет-2030». Дальний Восток. Приложение включает в себя несколько компонентов. Это: модули задания параметров и конфигурации, подготовки геометрии и построения сетки, расчета температурных режимов грунтов, плюс обработка результатов и визуализация. «Самый главный результат, которого можно достичь с помощью этого программного обеспечения, — это возможность моделировать состояние многолетнемерзлых грунтов в процессе строительства, чтобы избежать катастроф в будущем», — сказал ученый.
«Коротко о возможностях приложения — оно решает тепловые задачи взаимодействия зданий и мерзлых фундаментов в зависимости от изменяющегося теплообмена на поверхности, реальных климатических изменений, технологий и сроков заложения фундаментов, методов охлаждения в двухмерном и трехмерном -габаритные варианты. Приложение дает прогнозные расчеты несущей способности фундаментов зданий и сооружений, возводимых на многолетнемерзлых грунтах, с учетом сроков и продолжительности строительства, проектных решений и используемых конструкций», — продолжил он.
В софте учитываются основные природные факторы (снег, ветер, растительный слой) и определяющие инженерно-геологические факторы, влияющие на проектирование, состояние и эксплуатацию инженерных сооружений. «Например, в гражданском и промышленном строительстве большое значение имеют состав и свойства грунта, глубины залегания грунтовых вод и их агрессивность. В транспортном строительстве — рельеф и уклоны, состав и состояние горных пород, неблагоприятные геологические процессы», — пояснил ученый.
Будущее использование
Основной причиной деформации зданий в Якутии является техногенное воздействие на многолетнюю мерзлоту, где изменяется ее тепловое состояние, вызывая опасные процессы, приводящие к деформации несущих конструкций.
«Якутские ученые за последние десятилетия установили, что средняя температура зимой повышается, а летом, наоборот, снижается по сравнению с предыдущими годами», — сказал Степанов. «В то же время на Якутск это влияет не так сильно: город в большей степени испытывает сильное антропогенное воздействие. Однако из-за климатических изменений с большой долей вероятности пострадают арктические регионы, где не проводятся большие наблюдения».
Результаты исследований могут быть полезны в промышленности, считают эксперты. «Это связано с востребованностью их в условиях промышленного освоения Арктики», — сказал ученый. «С помощью приложения специалисты будут решать задачи на более высоком уровне и получать точные результаты, необходимые в практических вопросах, так как программа предлагает детальный учет физических процессов в конкретных арктических условиях».
Якутский государственный проектно-изыскательский институт строительства первым начнет использовать приложение ArcticXpert. Совместные испытания с институтом должны начаться этой осенью.