ЯКУТСК, 3 октября. /ТАСС/. Ученые в Якутии разработали приложение, которое позволяет высчитывать устойчивость возводимых в Арктике зданий с учетом угроз, связанных с деградацией многолетней мерзлоты. Об этом ТАСС сообщил один из авторов проекта, руководитель лаборатории "Вычислительные технологии моделирования многофизичных и многомасштабных процессов криолитозоны" Северо-Восточного федерального университета (СВФУ) Сергей Степанов.
Из-за потепления в Арктике в последние годы начался процесс "размерзания" грунтов. Наиболее подверженными деградации мерзлоты, по данным Минобрнауки России, являются регионы, расположенные непосредственно на территории Полярного круга и выше. Это в том числе и Якутия.
"Коллектив ученых и студентов-магистрантов из Северо-Восточного федерального университета на протяжении года работал над созданием приложения ArcticXpert, которое моделирует поведение фундаментов с учетом изменения климатических условий в Арктике. Программа уже находится в законченном виде. Она позволит прогнозировать устойчивость сооружений, возводимых на многолетней мерзлоте. В планах - начать тестирование программы и приступить к прохождению процедуры сертификации о ее соответствии требованиям нормативных документов", - сказал Степанов.
По его словам, приложение прежде всего создано как для обычных пользователей, у которых нет специального образования, так и для профессионалов-геологов и строителей. "Программа представляет собой обычное приложение, в котором собраны все нужные функции для прогнозирования температурного поля грунта. Его особенность и сильная сторона - это использование современных вычислительных технологий. Основное внимание мы уделили разработке вычислительных алгоритмов: пользователь получит простой инструментарий с хорошей точностью решения задач по прогнозированию температурного режима грунта", - пояснил ученый.
Степанов отметил, что практичность программы заключается в получении высокоточного прогнозирования при отсутствии определенных знаний в области вычислительных технологий.
Возможности программы
Программное обеспечение создано по федеральной программе "Приоритет-2030. Дальний Восток". Приложение включает несколько компонентов - это модули задания параметров и конфигурации решателя, подготовки геометрии и генерации расчетной сетки, расчет температурного режима грунтов, обработка результатов и визуализация. "Самый главный результат, которого можно достичь с помощью программы, - это возможность моделирования состояния мерзлых грунтов при строительстве, чтобы избежать катастроф в будущем", - подчеркнул ученый.
"Если коротко описать возможность нашей программы, то она решает тепловые задачи взаимодействия зданий и сооружений с мерзлыми основаниями с учетом изменений теплообмена на поверхности, фактических изменений климата, технологии и сроков устройства фундаментов, методов охлаждения в двухмерной и трехмерной постановке. Также она дает прогнозные расчеты несущей способности оснований зданий и сооружений, возводимых на многолетнемерзлых грунтах, с учетом темпов времени и продолжительности строительства, проектных решений, конструкций сооружений", - уточнил собеседник агентства.
Разработка учитывает основные природные факторы (снег, ветер, растительный слой) и определяющие факторы инженерно-геологической обстановки, которые влияют на условия проектирования, строительства и эксплуатации инженерных сооружений. "Так, например, для гражданского и промышленного строительства первостепенное значение имеют состав и свойства пород в активной зоне сооружений и детальные данные о глубинах грунтовых вод и их агрессивности. Для транспортного строительства - рельеф и уклоны поверхности, состав и состояние пород, неблагоприятные геологические процессы", - пояснил ученый.
Перспективы
Основной причиной деформации зданий в Якутии является техногенное воздействие на мерзлоту. При таком воздействии меняется тепловое состояние мерзлоты, что приводит к развитию опасных процессов, увеличивающих риск деформации несущих конструкций.
"Согласно наблюдениям якутских ученых за последние десятилетия, средняя температура в зимнее время повышается, а летом, наоборот, понижается по сравнению с предыдущими годами. При этом для Якутска это не так сильно влияет: в городе в основном ощущается сильное антропогенное воздействие. Однако из-за изменения климата могут пострадать арктические районы, где практически не проводятся большие наблюдения", - сказал Степанов.
Предполагается, что результаты исследований можно будет применить в промышленности. "Это обусловлено их востребованностью при решении различных задач, связанных с промышленным освоением Арктической зоны. Такое внедрение позволит на более высоком уровне решать задачи и получать точные результаты, которые необходимы при решении практических вопросов благодаря детальному рассмотрению физических процессов с учетом специфики арктических условий", - уточнил ученый.
Первым пользователем приложения ArcticXpert станет Якутский государственный проектный, научно-исследовательский институт строительства. Программу планируется начать тестировать совместно с этим институтом уже этой осень.