Роль трансформации нефтяного загрязнения в изменении свойств грунтов слоев сезонного оттаивания и сезонного промерзания

Глава 7. Результаты прогнозной оценки изменения глубины сезонного оттаивания и промерзания под влиянием нефтяного загрязнения.

С помощью программы <Тепло> была проведена серия прогнозных расчетов и сделана оценка влияния изменения альбедо и теплофизических свойств грунтов под воздействием загрязнения нефтью на мощность слоя сезонного протаивания (промерзания) в различных геокриологических условиях Европейского Севера и Западной Сибири.

Исследование изменения альбедо поверхности выявило, что в мерзлых грунтах уменьшение альбедо поверхности способствует увеличению глубины сезонного оттаивания в исследованных районах от 30% (в районах с длительно-устойчивыми типами сезонного оттаивания) до почти двукратного увеличения (в районах с переходными типами сезонного оттаивания пород) (рис. 8 А, Б), причем везде, за исключением г. Уренгоя, одновременно начинается процесс их многолетнего оттаивания. В промерзающих грунтах при изменении альбедо поверхности происходит уменьшение глубины сезонного промерзания, составляющее для исследованных районов 11-14%.

Влияние изменения теплофизических характеристик в мерзлых породах сказывается в меньшей степени, чем альбедо поверхности, и направлено в сторону уменьшения глубины сезонного протаивания (рис. 8 В, Г). Наибольшие изменения были получены для грунтов с. Усть-Уса. В промерзающих породах влияние изменения теплофизических свойств будет наибольшим (из-за более интенсивных процессов трансформации нефти в них). На качественном уровне такое влияние изменения теплофизических характеристик для этих районов будет сопоставимо с влиянием альбедо.

Совместное рассмотрение влияния альбедо и теплофизических характеристик показало, что для грунтов слоя сезонного оттаивания превалирует влияние альбедо - увеличение глубины сезонного оттаивания будет на 9-13% меньше, чем в варианте без учета теплофизических свойств. Для промерзающих грунтов оба действующих фактора направлены в сторону уменьшения глубины сезонного промерзания, поэтому эффект от их действия суммируется и промерзание становится меньшим, чем во 2-м и 3-м вариантах. Уменьшение составит 16-26 см.

Совместное рассмотрение влияния удаления растительного покрова и изменения альбедо и теплофизических свойств для данной расчетной модели выявило, что для мерзлых пород исчезновение растительности вызвало наибольшее увеличение глубины оттаивания. Для всех типов грунтов во всех районах распространения мерзлых пород сразу же после загрязнения и исчезновения растительного покрова развивается процесс многолетнего оттаивания пород, увеличение глубины многолетнего оттаивания через 5 лет составило более 2 м. Изменение теплофизических характеристик при изменении альбедо поверхности и удаленном покрове повлияет незначительно на оттаивание мерзлых грунтов. В промерзающих грунтах исчезновение растительного покрова также будет работать в сторону уменьшения глубины сезонного промерзания, как и уменьшение альбедо поверхности и изменение теплофизических свойств, поэтому в данном варианте будет ее наибольшее уменьшение.

Загрязнение оказывает наибольшее влияние на глубину сезонного протаивания (промерзания) переходного типа, наименьшее на - длительно-устойчивый тип глубин СТС (СМС). В связи с этим нефтяное загрязнение оказало чуть большее влияние на грунты Европейского Севера по сравнению с Западной Сибирью. В песках влияние нефтяного загрязнение получилось большим, чем в суглинках.

Сравнение результатов моделирования с литературными данными по полевым исследованиям нефтяного загрязнения криолитозоны Аляски показали их хорошую сходимость (рис. 9).

Глубина сезонного оттаивания, полученная в полевых условиях при летнем разливе нефти, оказалась равной глубине оттаивания, смоделированной с учетом изменения альбедо поверхности и теплофизических свойств