Отчёт за 2010 год

Результаты в привязке к ожидаемым результатам по Программе фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2008-2012 годы (* пункт программы, цветом выделены результаты, вошедшие в Отчетный доклад Президиума Российской академии наук в 2010г. в раздел»важнейшие научные достижения):

54*. Изучение строения и формирования основных типов геологических структур и геодинамических закономерностей вещественно-структурной эволюции твердых оболочек Земли, фундаментальные проблемы осадочного породообразования, магматизма, метаморфизма и минералообразования
Выполнено принципиально новое структурно-геодинамическое районирование платформенных территорий России (Восточно-Европейской, Западно-Сибирской и Сибирской) на новейшем этапе их развития. Принципиальным элементом соответствующего анализа является геодинамический контроль выделения и оценок новейших структурных элементов с учётом эволюционных изменений расслоенной литосферы и латерального взаимовоздействия на неё со стороны тектонически активных областей.. (Лаб. 1, Макаров В.И.).
Для северо-запада Русской плиты установлена связь большинства землетрясений с областью последнего материкового оледенения, подтверждающая гляциоизостатический генезис этих землетрясений. Этот вывод может быть распространен на всю территорию данного оледенения в пределах древней Восточно-Европейской платформы. (Лаб. 1, Макаров В.И.).

56. Физические поля Земли - природа, взаимодействие, геодинамика и внутреннее строение Земли
Выполнен анализ  инструментальных наблюдений за землетрясениями на объектах со значительным заглублением  сооружений (зданий с заглубленными фундаментами, тоннели и др.) в породах различного литологического состава и в районах с разным уровнем сейсмичности. (Лаб. 10.3, Севостьянов В.В.) .

Выполнены экспериментальные исследования сейсмических характеристик грунтов  в районе строительства олимпийских объектов в г. Б.Сочи и на площадках высотного строительства в г. Москве. Получены необходимые параметры свойств пород до глубин 100 м и более  для составления геолого-геофизических моделей среды, по которым выполнены расчеты акселерограмм и установлены закономерности изменения ускорений с глубиной. (ИГЭ РАН). (Лаб. 10.3, Севостьянов В.В.)

Установлено наличие корреляционных связей геофизических полей различной природы (геомагнитного, температурного и барического) и выявлено их влияние на геологическую среду, литосферу и биосферу. ,Установлена (с коэффициентом корреляции ≈ 54%) связь изменения солнечной активности, интенсивности нейтронного облучения Земли и вариаций геомагнитного поля (прохождение магнитных бурь) с характером сейсмичности в различных регионах страны. (Лаб. 10.1, Жигалин А.Д.).

Обнаружена согласованность годовых изменений сердечной деятельности человеческого организма (измерения 2010 г.) с вариациями барического давления и годовым ходом температурного поля.  (Лаб. 10.1, Жигалин А.Д.).

57. Изучение вещества, строения и эволюции Земли и других планет методами геохимии и космогеохимии
Показано, что двукратный рост парциального давления CO2 в атмосфере приведет к росту концентрации иона  HCO−3 в подземных водах и активизации растворения карбонатов и преобразования силикатов и алюмосиликатов. Глобальная интенсивность этих процессов, оцененная методом стехиометрического баланса масс, составляет соответственно 3.1•1015 г/год и 2.0•1015 г/год, что должно привести к переходу в жидкую фазу катионов  макрокомпонентов  и  активизации экзогенных геологических процессов. (Лаб.  4, Зверев В.П.)

60. Комплексное освоение недр и подземного пространства Земли, разработка новых методов освоения природных и техногенных месторождений
Обоснован и выявлен новый вид геоиндикаторов – геоиндикаторы геоэкологического риска -  в качестве которых выступают ландшафтные особенности и параметры морфологической структуры, указывающие на вероятность поражения разнотипных сооружений. На основе использования геоиндикаторов развита теория и методы мониторинга геоэкологических трендов окружающей среды районов разработки месторождений твердых полезных ископаемых.

Решены задача количественной оценки рисков поражения разных типов инженерных сооружений для термокарстовых, карстовых и просадочно-суффозионных процессов на основе повторных космических съемок и задача сравнительной оценки рисков для районирования территории по степени опасности - по однократной съемке. (ИГЭ РАН) (Лаб.7, Викторов А.С., Орлов Т.В.).

Разработаны основные научно-методические подходы к инженерно-геологическому картированию неоднородности состава и строения геологической среды, которые позволяют оценивать возможность развития природно-техногенных процессов при освоении подземного пространства урбанизированных территорий. (Лаб. 2, Козлякова И.В.)

62. Динамика и охрана подземных и поверхностных вод, ледники, проблемы

Собраны, обобщены и проанализированы результаты зарубежных и отечественных исследований по управлению подземной гидросферой (в т.ч. по управлению гидрогеохимическим риском) урбанизированных территорий.  Принципы управления рисками рассмотрены на примере двух основных процессов – подтопления территорий и загрязнения подземных вод. Рассмотрены различные подходы к синергетическому принципу управления, пониманию его сути и использованию при решении задач управления. (Лаб. 4, Галицкая И.В.)

Исследована роль осадков и температуры в формировании режима подземных вод на городских территориях. Выявлена определяющая роль атмосферных осадков в многолетней изменчивости уровней. Разработана и апробирована методика составления карт максимальных и минимальных за многолетие уровней подземных вод по данным краткосрочных наблюдений на основе выявленных закономерностей сезонной и многолетней изменчивости уровней. Составлены прогнозы режима подземных вод для территории юга г. Москвы с учетом природных и техногенных факторов его формирования и оценена достоверность этих прогнозов. (Лаб. 4, Семенов С.М., Батрак Г.И.)

Установлены основные законы, определяющие статику и динамику границ раздела смешивающихся жидкостей, различающихся по плотности и вязкости. Получены новые аналитические решения и аппроксимации, описывающие:
1) пространственное положение стационарного контакта пресных и морских вод при интрузии последних в прибрежные многослойные  горизонты с инфильтрационным питанием;
2) положение нестационарного контакта, формирующегося между пресной и соленой водой при нагнетании последней в пласт через скважины;
3) изменение концентрации солей в скважинных водах при подтягивании плотного рассола из глубоких зон разреза (нестационарная задача, не имевшая до сих пор аналитического представления). (СПбО ИГЭ РАН, Румынин В.Г. и др.)

Разработаны теоретические модели миграции жидкостей переменной плотности и программные (модельные) комплексы для изучения загрязнения подземных вод тяжелыми рассолами на объектах гидрогеологических изысканий:

  • выявлены закономерности загрязнения подземных вод радиоактивными рассолами на участке оз. Карачай (ПО «Маяк»),
  • выполнена оценка последствий крупнейшей в горном деле аварии на солевом руднике БКРУ-1 (Верхнекамское месторождение калийных солей),
  • выполнен прогноз распространения промстоков в глубоких горизонтах на полигоне ОАО «Волжский оргсинтез».(СПбО ИГЭ РАН, Румынин В.Г. и др.)

64. Катастрофические процессы природного и техногенного происхождения, сейсмичность - изучение и прогноз
Установлено, что последствия от проявления природных опасностей, отнесенные к чрезвычайным ситуациям (ЧС), являются определяющими в оценках суммарных ущербов. Коэффициент корреляции между величиной ежегодного ущерба и общим числом проявлений природных опасностей составляет 0.32, а с числом ЧС - 0.45. Для более адекватной оценки последствий проявления природных опасностей необходимо учитывать вероятность участия в формировании интегральных значений ущербов все возможные проявления природных опасностей. (Лаб. 8, Бурова В.Н. и др.).

Разработаны методологические и методические положения прогноза радиационного риска в вероятностной постановке. Рассмотрена процедура прогнозной оценки радиационного риска, выделены основные этапы, предложены методы прогноза радиационной опасности на различных этапах проектирования. Прогнозные оценки могут служить основанием для принятия решений по предупреждению формирования опасных состояний различных компонентов природной среды и воздействия радиационно-загрязненных сред на население.

Исследованы источники и факторы формирования естественной и техногенно индуцированной геохимической и радиационной опасности в подземных водах Сергиево-Посадского р-на Московской области. (Лаб. 4, Галицкая И.В.)

Исследованы условия активизации глубоких оползней. Выведены уравнения предельного состояния оползнеопасного массива, позволяющие выявлять участки возможной разрушительной активизации оползневого процесса, и на основе которых разработана методика определения положения потенциальной поверхности скольжения в грунтовом массиве и эффективных способов повышения его устойчивости, снижения риска  разрушительных проявлений геологических процессов. Разработки защищены тремя патентами на изобретения. (Лаб. 3, Постоев Г.П. и др.)

Рассмотрена возможность образования провалов в Москве за счет  развития собственно карстового процесса. На основании скоростей выщелачивания карбонатных пород и динамики оседания поверхности установлено, что в Москве на современном этапе развития территории города величина опасности и риска деформирования и разрушения зданий и сооружений не зависит от развития собственно карстового процесса (лаб.8 Аникеев А.В.)

Усовершенствована математическая модель динамики морфологической структуры территории с развитием термокарстовых процессов, а также с развитием комплекса эрозионных и термокарстовых процессов при этом учтены возможности слияния очагов термокарстовых процессов. Сформирован комплекс базовых моделей морфологической структуры территории с развитием процессов разных генетических типов (аллювиальный, карстовый, суффозионный, эоловый, термокарстовый, эрозионный).

Определен механизм отражения количественных параметров динамики термокарстовых процессов в количественных параметрах современной морфологической структуры. (Лаб. 7, Викторов А.С.)

Разработана система основополагающих терминов и структура актуализируемой нормативной базы. Выполнено теоретическое обоснование содержания и гармонизации с зарубежными стандартами ГОСТа “Грунты. Классификация”(1-ая редакция).

Подготовлены материалы для теоретического обоснования стандартов по определению ряда характеристик грунтов на основе разработанных инновационных методик и приборов. Новизна и оригинальность разработок защищена патентами и заявками на изобретения.  (Лаб. ОИ-3, Кутергин В.Н.)

Составлен комплект карт интегрального индивидуального природного риска (гибели, ранения и людей, потерпевших материальные убытки)  от наиболее ущербообразующих процессов (землетрясения, оползни, сели, лавины, наводнения и ураганы) для территории Российской Федерации  масштаба    1:5 000 000 (рис. 1). Карты могут быть использованы при разработке федеральных и региональных программ безопасного развития территории, в том числе при строительстве критически важных объектов. (Лаб.8, лаб. 10.2,  д.т.н. Ларионов В.И., к.г.-н.н. Бурова В.Н., к.ф.-м.н. Фролова Н.И., к.э.н. Пырченко В.А.)

Разработан метод изотопно-геохимической оценки пригодности геологических структур для захоронения радиоактивных отходов. Эффективность метода подтверждена исследованием на ключевых предприятиях ГК «РосАтом» (ПО «Маяк» и Сибирский химический комбинат). Разработаны математические модели для долговременного прогнозирования последствий захоронения радиоактивных отходов. (СПбО ИГЭ РАН, чл.-корр. РАН Румынин В.Г.)

Выполнен анализ и  систематизация российских и зарубежных методических подходов к оценке сейсмической уязвимости различных элементов риска: жилых зданий, промышленных объектов и систем жизнеобеспечения. (Лаб. 10.2, Ларионов В.И.).

Обоснован метод выделения природно-технических комплексов на территории криолитозоны на региональном, локальном и объектном уровнях. Подготовлена карта-схема ПТК регионального уровня. (Лаб.5, Сергеев Д.О. и др.)

На основе разработанных инновационных методик и приборов (определение пластических свойств грунтов), динамические испытания на сейсмическую и волновую устойчивость) подготовлены материалы для теоретического обоснования стандартов по определению ряда характеристик грунтов. Новизна и оригинальность разработок защищена патентами и заявками на изобретения. (Лаб. ОИ-3, Кутергин В.Н. и др.)

65. Эволюция окружающей среды и климата под воздействием природных и антропогенных факторов, научные основы рационального природопользования, использование традиционных и новых источников энергии
Разработаны основные положения концепции геоэкологического картографирования регионов. Определены объекты геоэкологического исследования (географо-административная единица) и геоэкологического картографирования (природная, природно-техногенная и техногенная система). Обоснована иерархия  геосисистем для геоэкологического картографирования. Разработан алгоритм построения региональной геоэкологической карты. (Лаб. 6, Заиканов В.Г.)

66. Разработка методов, технологий, технических и аналитических средств исследования поверхности и недр Земли, гидросферы и атмосферы, геоинформатика
Разработаны техническое задание,  конструкторская документация для изготовления макета на комплекс регистрации уровня поверхностных и подземных вод на основе Датчика уровня дифференциального (ДУД), проведено макетирование узлов прибора; изготовлено 4 макета ДУД. Получено положительное решение на заявку на патент № 2010131698/28 (044831) от 27.07.2010 г.  (ОИИС, Гинзбург А.А.)

 

Основные результаты,
полученные в рамках программ фундаментальных исследований Президиума РАН

Программа «Научные основы инновационных энергосберегающих экологически безопасных технологий оценки и освоения природных и техногенных ресурсов»

Разработаны методы количественной   оценки  рисков поражения разных типов инженерных сооружений при развитии термокарстовых, карстовых и просадочно-суффозионных процессов -  на основе повторных космических съемок и сравнительной оценки рисков для районирования территории по степени опасности- по однократной съемке. (Лаб.7, Викторов А.С.)