USD 60.2534

+0.85

EUR 58.2392

+0.18

BRENT 94.44

-0.5

AИ-95

0

AИ-98

0

ДТ

0

5 мин
100
0

Создание и визуализация базы данных по результатам мониторинга Надымского геокриологического стационара

Создание и визуализация базы данных по результатам мониторинга Надымского геокриологического стационара

Мониторинг геокриологических условий на территории стационара был начат в 70х годах XX века. В это время здесь выполнялись комплексные наблюдения за восстановлением растительного покрова, нарушенного в процессе строительства газопровода Надым-Пунга [1]. В 70-80 гг. годов XX века температура ММП составляла –1 ... –2°С. В 80-е годы было замечено, что температура ММП закономерно поднимается и глубина сезонного протаивания увеличивается в связи с потеплением климата и увеличением количества атмосферных осадков.

Дальнейшие исследования на стационаре были направлены на мониторинг изменения геокриологических условий, поскольку изменение температуры грунтов негативно отражается на их свойствах, кроме того, развиваются опасные для инженерных сооружений процессы. Например, увеличивается глубина сезонного протаивания и на отдельных участках формируется мерзлота несливающегося типа. Площадь участков с несливающейся мерзлотой с каждым годом возрастает, начинает развиваться тепловая осадка поверхности. На участках несливающейся мерзлоты сезонное пучение происходит в условиях открытой системы, подтягивание воды к фронту промерзания может идти значительно дольше и приводить к большему подъему поверхности. Можно ожидать, что эти изменения отразятся на направлении стока поверхностных и подземных (надмерзлотных) вод, рельефе поверхности, ее увлажнении. Таким образом, в настоящее время объекты инфраструктуры рассматриваемого района существуют в условиях значительной перестройки природных условий. Происходящие изменения могут оказаться крайне опасными для инженерных сооружений, построенных в 70-80 гг. прошлого века, поскольку при их проектировании в расчет принимались данные, отражающие суровые условия тех лет.

Тренд повышения температуры воздуха в 70-90 гг. составлял 0,03° С в год, а сегодня составляет 0,1° С в год. Почти на полмесяца увеличилась длительность периода протаивания. Количество осадков в конце 1970х достигало 425 мм, сейчас составляет около 550 мм. Температура ММП приблизилась к –0,03° С.

Для прогноза дальнейшего изменения температуры пород возникает необходимость учесть влияние растительного покрова. Влияние растительного покрова меняется по пространству и времени и очень неоднозначно. Оно зависит от сезона года, режима увлажнения, и главное, оно меняется вслед за климатом. За 50 лет, прошедших с момента строительных работ, произошли значительные изменения, негативно влияющие на состояние мерзлых пород., примером чему служит появление древесной растительности на ранее безлесных участках, вследствие чего на границе леса и тундровых ландшафтов произошло увеличение высоты снежного покрова и рост температуры ММП.

На участках, где подрост представлен лиственными породами, значительно увеличилась затененность поверхности в летнее время и температура пород стабильна.

Таким образом, изменение растительного покрова, в свою очередь является дополнительным фактором изменения геокриологических условий, поэтому изменения растительности важно учитывать при мониторинге и прогнозе изменений геокриологических условий, а мониторинг на стационарах представляет большую практическую и теоретическую ценность.

Изменение геокриологических условий под влиянием потепления климата было освящено в работах Марахтанова В.П. [2], Дроздова Д.С., Фалалеевой А.А., Романовского В.Е., Васильева А.А., Лейбман М.О., Садуртдинова М.Р., Пономаревой О.Е., Пендина В.В., Горобцова Д.Н., Устиновой Е.В., Коростелева Ю.В., Стрелецкого Д.А., Слагоды Е.А., Скворцова А.Г., Гравис А.Г., Бердникова Н.М., Орехова П.Т., Лаухина С.А., Царёва А.М., Малковой Г.В.[3], Стрелецкого Д.А., Сутер Л.Дж, Шикломанова Н.И., Порфирьева Б.Н. и Елисеева Д.О. [4], это свидетельствует об актуальности проблемы.


На Надымском стационаре накоплен большой фактический материал, который получен разными методами, приборами и в настоящее время может являться источником новых представлений, но он должен быть собран, систематизирован, проанализирован. переосмыслен. Например, необходимо собрать и проанализировать все данные относительно участков с переуглубленной кровлей ММП, которым ранее не уделялось достаточного внимания. Для этого важно создать единую базу данных (БД).

При создании БД необходимо учитывать, что фактический материал получен техникой, которая за 50 лет значительно усовершенствовались. Основной проблемой является разнородность сроков и способов получения данных. Первые данные измерялись только в летний и осенний период.

Температуру в 1970-1991 годах мерили с разной периодичностью исключительно в тёплый период года. Измерения производили заленивленным термометром, точность измерений которого 0,1°С. [1] Поэтому можно было оценить только температуру на подошве слоя годовых колебаний.

Современные данные измеряют логгерами двух конструкций. Логгеры снимают показания температур шесть раз в сутки, с погрешностью 0,1-0,2°С. В связи с тем, что измерения проводились разными приборами, некоторые данные получены на разных глубинах. Всё это надо учитывать, так как эти данные будут отражены в атрибутивной таблице скважин на карте геоинформационной системы (ГИС).[5]

В рамках поставленной тематики был проведён локальный анализ данных геокриологического мониторинга на Надымском стационаре и сделан вывод, что невозможно сравнение данных в имеющемся виде. Накоплен большой фактический материал, который хранится в виде таблиц, колонок и графических изображений. Архивные данные были переведены в электронный вид и составлены таблицы по участку геокриологической съёмки за период 1970-2021г.

Целью работы является анализ данных для оценки изменения геокриологических условий в районе газопровода в субарктической зоне. Первой задачей для достижения поставленной цели было составление базы данных. Выполнены такие работы как: сканирование материалов с геокриологическими колонками, разделение скважин и наблюдательных точек (марок), составление таблиц в Microsoft Excel, перевод географических координаты в геодезические, а также занесение связанных данных в MS Access и добавление в программный интерфейс доступа к базам данных, далее становится возможным открытие БД в ГИС для визуализации данных.

Установление связи между таблицами данных в MS Access. Структура базы данных была сделана схемой, которая показана в моей работе на рисунке 1.

Рис. 1 - Схема базы данных

Примеры визуализации показаны на рисунке 2.

Рис. 2 - Примеры визуализации данных: а) изменение значений температур, б) 2D и 3D модели глубины протаивания на плоскобугристом торфянике способом теплокарт, в) изменение глубины протаивания во времени
На представленном примере «а» показаны температурные данные по 2м скважинам. Зависимость изменений температур от участков с разными ландшафтами чётко прослеживается. На тёмном участке (плоскобугристом торфянике) амплитуда колебаний температуры на глубине 3м колеблется от –0,5 °С до 1,3°С, а на светлом участке (бугре пучения) значения изменяются от –0,5 °С до –6 °С.

 На примере «б» видны участки с более (красные) и менее (синие) глубоким протаиванием сезонно-талого слоя.  Таким образом наглядно отслеживаются зависимости изменений свойств грунтов.

На примере «в» показаны данные 1998г., 2008г. и 2018г., красным цветом выделена глубина протаивания более 2м, что говорит о развитии мерзлоты несливающегося типа на участке.

Инженерно-геологические условия в субарктическом регионе очень быстро меняются. Пока невозможно предсказать на какой глубине сохранится мерзлота через 5-10 лет. Данная работа показывает как изменения происходят в пространстве и времени. Такой подход дает нефтегазовым компаниям возможность проанализировать существующие условия на участках газопровода и использовать проведенный анализ для повышения эффективности его работы за счет возможности предотвращения аварий. 



Статья «Создание и визуализация базы данных по результатам мониторинга Надымского геокриологического стационара» опубликована в журнале «Neftegaz.RU» (№3, Март 2022)

Авторы:
Комментарии

Читайте также