Работа с вузами

Выбрать язык:

Разработчик: simmakers.ru
Подземное хранилище (ледник) в вечной мерзлоте.Температурный режим подземного хранилища (ледника) в вечной мерзлоте

Лéдник (мерзлотник, подземное хранилище, погреб) – подземное сооружение, представляющее собой помещение или штольню в вечной мерзлоте, используемое для хранения различных материалов или продуктов питания, требующих поддержания отрицательной температуры.

Технология, используемая столетиями коренными народами Севера, на сегодняшний день не теряет актуальности, сохраняя в себе традиции и опыт ведения хозяйства в условиях жизни на вечной мерзлоте.
Подобные виды хранилищ распространены в разных регионах с суровыми климатическими условиями — на Аляске, Арктических территориях Канады, Чукотке, Ямале, в Якутии. Здесь погребы помогают сохранять продукты, воду в виде льда, семена растений без потребления электроэнергии, при этом используя естественные ресурсы территорий с распространением многолетнемерзлых грунтов (ММГ). Наиболее известные ледники — Всемирное семенохранилище на Шпицбергене и Ледник в Новом Порту, являющийся крупнейшим в мире, построенным вручную.

Трехмерная модель участка, вмещающего подземное хранилище (ледник) в мерзлых грунтах
Подземное хранилище (ледник) на Шпицбергене
Фото: www.regjeringen.no

Всемирное семенохранилище на Шпицбергене

Подземное хранилище (ледник) на Шпицбергене
Фото: www.flickr.com

Помещения Всемирного семенохранилища на Шпицбергене

Подземное хранилище (ледник) в Новом Порту
Фото: izv.rgo.ru

Ледник (мерзлотник) в Новом Порту

Подземное хранилище (ледник) в Новом Порту
Фото: www.posmotrim.by

Ледник (мерзлотник) в Новом Порту

Вид снаружи на Лоринский ледник
Фото: www.ges.rgo.ru

Лоринский ледник – вид снаружи

Подземное хранилище в вечной мерзлоте (Лоринский ледник)
Фото: www.ges.rgo.ru

Лоринский ледник – внутреннее помещение

На сегодняшний день из-за изменения климата многие подземные хранилища в мерзлоте находятся под угрозой разрушения. Сохранение температурного режима грунтов с помощью современных технологий может уберечь конструкции от разрушения. Теплотехническое моделирование ледников помогает разработать меры по смягчению негативных последствий, связанные с изменением температурного режима ММГ и активизацией экзогенных процессов.

Моделирование температурного режима Лоринского ледника во Frost.Термо

Постановка задачи

Лоринский ледник является самым крупным продовольственным хранилищем на Чукотском полуострове. Подземное хранилище было построено в 1950-х гг., для сохранения мяса в течение длительного периода c целью обеспечения ресурсами местной зверофермы по разведению голубого песца, и эксплуатируется до настоящего времени.

Технические характеристики:

  • Сооружение находится в холме высотой 10 м.
  • Два тоннеля 77 и 82 м под углом 130 градусов (всего 159 м) с боковыми помещениями-галереями.
  • 17 помещений, 2 из которых являются тамбурами при входах в хранилище. Площадь помещений — от 6 до 66 м2.
  • Высота помещений и тоннелей — 2 м.
  • Температура внутри помещений хранилища в зимний период составляет — 6…- 4 °C, и поднимается до -1°C летом.
Конструкция подземного хранилища в вечной мерзлоте (Лоринский ледник)

Схематическое строение Лоринского ледника
Инженерно-геологическое строение участка расположения подземного хранилища в вечной мерзлоте (Лоринский ледник)

Инженерно-геологические строение участка расположения
Лоринского ледника

Инженерно-геологическое строение участка застройки:
В основании ледника залегают глины слабольдистые засоленные, помещения ледника проложены в слагающих холм песках среднезернистых сильнольдстых, перекрываемых насыпным гравийным грунтом и торфом.

Характеристики ММГ:
Температура грунтов на глубине нулевых годовых колебаний вне зоны теплового воздействия лéдника составляет -3°C.
Мощность сезонно-талого слоя достигает от 1,12 до 1,74 м.

Мероприятия по термостабилизации:
установка сезонно-охлаждающих устройств (СОУ)

Цель расчета — оценка влияния климатических изменений на подземное хранилище с уникальным режимом эксплуатации в холодные месяцы с учетом мероприятий по термостабилизации и без них.

Результаты

Температурный прогноз для Лоринского ледника проводился на период с 15.01.2014 по 15.01.2031 с учетом тренда потепления климата 0.0833 °C/год по двум вариантам:

1 Первый вариант расчета отображает динамику температуры грунтов без мероприятий по термостабилизации в естественных условиях. Результаты моделирования показывают увеличение средней температуры грунтов на конец расчетного периода. Наиболее уязвимые места — входы в хранилище.
Прогнозный температурный режим Лоринского ледника в 2030 году без мероприятий по термостабилизации на момент максимального промерзания (апрель)

Температурный режим Лоринского ледника в 2030 году без мероприятий по термостабилизации на момент максимального промерзания (апрель)

Прогнозный температурный режим Лоринского ледника в 2030 году на момент максимального оттаивания (октябрь) без мероприятий по термостабилизации

Температурный режим Лоринского ледника в 2030 году без мероприятий по термостабилизации на момент максимального оттаивания (октябрь)

Прогнозный температурный режим Лоринского ледника без мероприятий по термостабилизации в 2030 году на момент максимального промерзания (апрель). Вход в хранилище

Температурный профиль Лоринского ледника в 2030 году без мероприятий по термостабилизации на момент максимального промерзания (апрель). Вход в хранилище

Прогнозный температурный режим Лоринского ледника без мероприятий по термостабилизации в 2030 году на момент максимального оттаивания (октябрь). Вход в хранилище

Температурный профиль Лоринского ледника в 2030 году без мероприятий по термостабилизации на момент максимального оттаивания (октябрь). Вход в хранилище

2 Второй вариант расчета учитывает установку СОУ в пределах хранилища. Результаты расчета показывают эффективность мероприятий по термостабилизации – уменьшение мощности сезонно-талого слоя и температуры грунтов в пределах входов в хранилище.
Прогнозный температурный режим Лоринского ледника в 2030 году с учетом установки термостабилизаторов на момент максимального промерзания (апрель)

Температурный режим Лоринского ледника в 2030 году с мероприятиями по термостабилизации на момент максимального промерзания (апрель)

Прогнозный температурный режим Лоринского ледника в 2030 году с учетом установки термостабилизаторов на момент максимального оттаивания (октябрь)

Температурный режим Лоринского ледника в 2030 году с мероприятиями по термостабилизации на момент максимального оттаивания (октябрь)

Прогнозный температурный режим Лоринского ледника с учетом установки термостабилизаторов в 2030 году на момент максимального промерзания (апрель). Вход в хранилище

Температурный профиль Лоринского ледника в 2030 году с мероприятиями по термостабилизации на момент максимального промерзания (апрель). Вход в хранилище

Прогнозный температурный режим Лоринского ледника с учетом установки термостабилизаторов в 2030 году на момент максимального оттаивания (октябрь). Вход в хранилище

Температурный профиль Лоринского ледника в 2030 году с мероприятиями по термостабилизации на момент максимального оттаивания (октябрь). Вход в хранилище

Подробнее с прогнозным расчетом участка Лоринского ледника можно ознакомиться в публикации Maslakov A., Sotnikova K., Gribovskii G., Evlanov D. Thermal Simulation of Ice Cellars as a Basis for Food Security and Energy Sustainability of Isolated Indigenous Communities in the Arctic // Energies. 2022. 15. P. 972.

Программный комплекс Frost 3D включает модуль Frost.Осадка, предназначенный для расчета составляющих осадки основания, вызванной собственным весом оттаивающего грунта. На основе полученных результатов пользователь может определить относительную осадку грунта после оттаивания, что обеспечивает точную оценку устойчивости основания.

Другие примеры расчетов:


Мы используем cookie-файлы. Оставаясь на сайте, вы соглашаетесь с их использованием. Подробнее.
Принять
Отказаться