Аннотация: Предметом исследований являются природные и техногенные курумы (глыбовые скопления скальных пород). Целью работы был анализ основных литературных источников, в которых опубликованы результаты исследований по формированию теплового режима скальных отвалов (курумов). Ретроспективный период составил более 50 лет. Рассмотрены отечественные и зарубежные источники информации. Выбраны для анализа наиболее представительные, в которых опубликованы результаты исследований, имеющих теоретическую ценность и практическую значимость. Анализ показал, что по многим важным аспектам формирования теплового режима природных и техногенных курумов, все авторы исследований, проведенных в различных регионах и в разные периоды времени, независимо друг от друга, пришли к одинаковым выводам. Это свидетельствует о надежности и объективности полученных результатов. В качестве метода исследований использовался аналитический обзор научных статей, в которых опубликованы материалы исследований по формированию теплового режима как собственно курумов, так и их грунтовых оснований. Рассмотрены курумы зоны многолетней и островной мерзлоты. Выполнен аналитический обзор литературных источников, содержащих теоретические и практические результаты исследований по формированию теплового режима природных и техногенных курумов. Результаты анализа позволяют сделать следующие основные выводы. 1. Любые виды, природных и техногенных курумов приводят к прогрессирующему охлаждению основания, на котором они находятся. 2. При взаимодействии с породным основанием техногенный курум работает как активная тепловая защита, изменяя свое термическое сопротивление в течение годового цикла. 3. При моделировании процесса теплового взаимодействия техногенного курума вполне допустимым является рассмотрение курума как теплозащитного слоя, термическое сопротивление которого зависит от эффективного коэффициента теплопроводности, изменяющего свое значение при изменении знака температуры атмосферного воздуха. На основании анализа результатов опубликованных работ сделаны выводы о возможности ряда упрощений при построении расчетных моделей для прогноза и управления тепловым режимом мерзлых оснований техногенных курумов.

Ключевые слова: скальные породы, источник, литература, анализ, курумы, тепловой режим, криолитозона, прогноз, моделирование, грунт

Abstract: The subject of research is natural and man-made kurums (blocky accumulations of rocks). The purpose of the work was to analyze the main literary sources, in which the results of research on the formation of the thermal regime of rock dumps (kurums) were published. The retrospective period of the research extends for more than 50 years. Domestic and foreign sources of information are considered. The most representative ones have been selected for analysis, in which the results of research with theoretical value and practical significance have been published. The analysis showed that on many important aspects of the formation of the thermal regime of natural and man-made kurums, all the authors of studies conducted in different regions and at different time periods, independently of each other, came to the same conclusions. This indicates the reliability and objectivity of the results obtained. An analytical review of scientific articles was used as a research method, in which research materials on the formation of the thermal regime of both the kurums themselves and their soil bases were published. The kurums of the permafrost and island permafrost zones are considered. An analytical review of literary sources containing theoretical and practical results of research on the formation of the thermal regime of natural and man-made kurums is carried out. The results of the analysis allow us to draw the following main conclusions. 1. Any types of natural and man-made kurums lead to progressive cooling of the base on which they are located. 2. When interacting with the rock base, the technogenic kurum works as an active thermal protection, changing its thermal resistance during the annual cycle. 3. When modeling the process of thermal interaction of technogenic kurum, it is quite acceptable to consider the kurum as a heat-protective layer, the thermal resistance of which depends on the effective coefficient of thermal conductivity, which changes its value when the sign of atmospheric air temperature changes. Based on the analysis of the results of the published works, conclusions are drawn about the possibility of a number of simplifications in the construction of computational models for forecasting and controlling the thermal regime of frozen bases of technogenic kurums.

Keywords: modeling, forecast, rock formations, source, literature, analyze, kurums, thermal mode, cryolithozone, the ground

Аннотация: Исследование направлено на повышение точности геофизических исследований антропогенного металлического загрязнения с использованием цифровых моделей рельефа (ЦМР). На примере Норильского полигона, расположенного в непосредственной близости к террикону шлаковых отвалов никелевого завода был апробирован метод комплексного изучения среды на основе данных ЦМР, полученных с помощью беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), для проведения детального геоморфологического анализа исследуемой территории. Также применялись геофизические методы естественного поля (ЕП) и частотного зондирования для выявления зон возможного распространения металлического загрязнения, а также характера и пространственного положения прогнозируемых мерзлых толщ. Основное внимание уделено преимуществам интеграции геофизических методов с ЦМР и производными картографическими материалами для повышения точности и достоверности обнаружения и картирования поверхностного металлического загрязнения с учётом геокриологической ситуции в пределах исследуемого полигона. Использованы геофизические методы естественного поля (ЕП), метод частотного зондирования для определения электрофизических характеристик среды района исследования. Проведены рекогнисцировочные работы и полётные миссии для формирования цифровой модели рельефа и ортофотоплана, а также создана схема распределения стоков поверхностных вод на основе полученых растров и проведено их дешифрирование. На основе полученных геофизических данных были выделены зоны предположительного распространения металлического загрязнения от шлакоотвального террикона, которые после анализа ЦМР подтвердились по характеру геоморфологии исследуемого участка. Картина распределения полей удельного электрического сопротивления также была проинтерпретирована с учетом полученных данных и показала свою состоятельность посредством заверки при помощи бурения. Стоит отметить, что комплексный подход позволил определить необходимость изменения плана интерпретации, так как только посредством анализа характера и интенсивности металлического загрезнения стало возможно объяснить аномально низкие значения сопротивлений в областях удаленных от термокарстовых озер и обладающих сравнительно низкими значениями глубин до многолетнемерзлых пород. Также стало возможно без определения количественного состава металлического загрязнения качественно оценить зоны накопления пылевого материала.

Ключевые слова: Геофизическое исследование, Частотное зондирование, Метод естественного поля, БПЛА, ЦМР, Удельное электрическое сопротивление, Шлакоотвал, Террикон, Норильск, Геокриологическое строение

Abstract: The study focuses on improving the accuracy of geophysical investigations of anthropogenic metallic pollution using digital elevation models (DEMs). The methodology was tested at the Norilsk site, located in close proximity to the slag heaps of the nickel plant, based on DEM data obtained through unmanned aerial vehicles (UAVs) to conduct a detailed geomorphological analysis of the area. Geophysical methods such as the natural field (NF) method and frequency sounding were also used to identify zones of potential metallic pollution, as well as the characteristics and spatial positions of predicted permafrost layers. The main emphasis is on the advantages of integrating geophysical methods with DEMs and derived cartographic materials to improve the accuracy and reliability of surface metallic pollution detection and mapping, considering the geocryological situation within the study area. Geophysical methods of natural field (NF) and frequency sounding were employed to determine the geoelectrical properties of the study area. Reconnaissance surveys and flight missions were conducted to create the digital elevation model and orthoimage, and a surface water runoff map was developed based on the generated rasters and their interpretation. Based on the obtained geophysical data, zones of possible metallic pollution spread from the slag heaps were identified, which were confirmed through DEM analysis by the geomorphology of the study site. The distribution of specific electrical resistance fields was also interpreted in consideration of the collected data and validated through borehole drilling. It is worth noting that the integrated approach helped reveal the need to revise the interpretation plan, as only through the analysis of the nature and intensity of metallic pollution could the abnormally low resistance values in areas far from thermokarst lakes, with relatively shallow permafrost depths, be explained. Additionally, it became possible to qualitatively assess the zones of dust material accumulation.

Keywords: Spoil tip, Slag heap, Electrical resistivity, DEM, UAV, Natural field method, Frequency sounding, Geophysical study, Norilsk, Geocryological structure

Аннотация: Предметом исследования является оценка возможностей использования местных возобновляемых энергоресурсов в северных регионах России на примере Архангельской области. Проведён анализ топливно-энергетического комплекса региона, объёмов производства и структуры потребления тепловой и электрической энергии в пространственном аспекте и по источникам энергии. Проведены расчёты объёмов отходов лесозаготовок и их энергетического потенциала, рассчитана их потенциальная доля в производстве энергии в области. Обозначены также другие возобновляемые энергетические ресурсы на территории региона – гидроэнергетические, ветровые, солнечные, приливные, торфяные ресурсы, и их возможная роль в его энергообеспечении. Выявлены районы области, где создание и развитие энергетики на основе местных возобновляемых энергоресурсов наиболее востребовано. Для этих территорий проведены расчёты потребностей в автономных электроэнергетических мощностях на основе местных возобновляемых энергетических ресурсов. В качестве информационно-методической базы работы использована федеральная, региональная и отраслевая статистика по природным ресурсам и объектам генерации энергии, аналитические материалы, результаты предшествующих исследований, существующие в настоящее время методические указания по определению потенциала ВИЭ. Основными выводами работы являются: 1. Производство тепловой и электроэнергии в Архангельской области зависит примерно на 90% от углеводородных, преимущественно привозных энергоносителей. Активное расширение использования местных биоресурсов в последние годы затрагивает, прежде всего, генерирующие объекты небольшой мощности. 2. Потенциальная доля отходов лесозаготовок в производстве энергии при текущем их объёме составляет 15% – 50% от общего объёма производства энергии в настоящее время. 3. Архангельская область обладает также высоким потенциалом гидроэнергии, ветровой энергии, приливной энергии, биоэнергии на основе сельскохозяйственных отходов, локально – солнечной энергии. Теоретически, совокупный потенциал ВИЭ позволяет не только полностью удовлетворить текущие потребности региона в энергии, но и наращивать его энерговооружённость. 4. Наиболее востребовано развитие электроэнергетики на местных возобновляемых энергоресурсах, прежде всего, в малых автономных формах, на энергоизолированных сельских территориях области. В то же время, они переживают быструю депопуляцию, связанную с отрицательным естественным приростом и большим оттоком населения, что требует дополнительного анализа и учёта при подготовке проектов и программ, связанных с их развитием.

Ключевые слова: возобновляемые источники энергии, биоэнергетика, лесозаготовки и лесопереработка, отходы производства, Архангельская область, тепловая энергетика, электроэнергетика, гидроэнергетика, ветровая энергетика, сельские территории

Abstract: The article analyses production volumes and consumption patterns of heat and electricity in the Arkhangelsk region, based on statistical and corporate data. The work reveals that, despite the fact that the number of generation facilities operating on the base of local biofuels is rapidly increasing, the region remains highly dependent on hydrocarbon, mainly imported from the other regions. Currently, some two-third of all boiler houses and a significant part of power plants use local wood fuel, but the transition to biofuels primarily affects low-capacity generating facilities. As a result, the total share of biofuels in energy production in the region is no more than 10%, with a large and still underutilized volume of wood waste and other renewable energy resources. At the same time, a significant part of the wood fuel used is firewood, primarily in rural areas. The work proposes an assessment of the energy potential of logging waste. It shows that with the existing volumes of wood harvesting, the wood waste share in energy production in the region may amount to 15-50%, depending on the degree of the waste use. The author also identified other renewable energy resources in the region and their possible role in its energy supply: hydro, wind, solar, peat, and tidal energy. The auhtor identified the districts of the region where creation and development of energy based on local renewable energy resources is most in demand. Mainly there are districts beyond the system of centralized power supply network, that cover some 19% of the region's area with more than 9% of its rural population, there electricity is supplied with dozens of small-scaled diesel power plants. For them there were assessed the volume of needed autonomous power capacities on the base of the local renewable resources.

Keywords: hydropower, electricity production, heat production, industrial waste, Arkhangelsk region, bioenergy, logging and timber processing, renewable energy sources, wind energy, rural areas

Аннотация: В настоящее время существует проблема надежности зданий и сооружений, построенных на многолетнемерзлых грунтах по I принципу, которая обусловлена зависимостью стандартных проектных решений от климатической составляющей. Решение данной проблемы предусматривает внедрение методов активной термостабилизации грунтов, что позволяет эффективно управлять тепловыми потоками и обеспечивать сохранение грунтов основания в мерзлом состоянии. Одним из ключевых решений, предлагаемых авторами, является использование теплового насоса с размещением охлаждающего контура в грунтовом массиве. Применение тепловых насосов в строительстве на участках с многолетнемерзлыми грунтами представляет собой инновационный подход, обеспечивающий безопасность и эффективность эксплуатации зданий. В статье на конкретном примере здания в г. Салехард рассмотрена возможность использования теплового насоса на участке с заглубленной кровлей льдистых многолетнемерзлых пород. Методы исследований включают в себя анализ и обобщение литературных источников и многовариантные вычислительные эксперименты по исследованию температурного поля грунтов основания здания с применением теплового насоса. Основным выводом проведенного исследования является целесообразность применения тепловых насосов при строительстве зданий на участках с заглубленной кровлей льдистых многолетнемерзлых пород. Предложенный в данной статье инновационный метод сохранения грунтов основания в мерзлом состоянии, при его практическом применении, окажется эффективным решением на фоне нового природного вызова — глобального потепления климата. Помимо сохранения грунтов основания в мерзлом состоянии и обеспечения стабильной работы зданий и сооружений в криолитозоне, тепловые насосы обеспечивают значительную экономическую выгоду за счет снижения эксплуатационных затрат. Также тепловые насосы способствуют снижению выбросов углекислого газа и других загрязняющих веществ, что важно в контексте глобальных изменений климата и стремления к устойчивому развитию.

Ключевые слова: строительство, многолетнемерзлые грунты, заглубленная кровля, льдистые породы, повышение температуры воздуха, тепловые насосы, охлаждение основания, Салехард, термостабилизация, инновационный подход

Abstract: Currently, there is a problem of reliability of buildings and structures built on permafrost soils according to principle I, which is due to the dependence of standard design solutions on the climatic component. The solution to this problem involves the introduction of methods of active thermal stabilization of soils, which makes it possible to effectively manage heat flows and ensure the preservation of the base soils in a frozen state. One of the key solutions proposed by the authors is the use of a heat pump with the placement of a cooling circuit in a soil massif. The use of heat pumps in construction on sites with permafrost soils is an innovative approach that ensures the safety and efficiency of building operation. In the article, using a specific example of a building in Salekhard, the possibility of using a heat pump on a site with a sunken roof of icy permafrost rocks is considered.Research methods include the analysis and generalization of literary sources and multivariate computational experiments to study the temperature field of the building foundation soils using a heat pump. The main conclusion of the study is the expediency of using heat pumps in the construction of buildings in areas with a sunken roof of icy permafrost. The innovative method proposed in this article for preserving the soils of the base in a frozen state, when applied in practice, will prove to be an effective solution against the background of a new natural challenge — global climate warming. In addition to keeping the foundation soils in a frozen state and ensuring stable operation of buildings and structures in the cryolithozone, heat pumps provide significant economic benefits by reducing operating costs. Heat pumps also contribute to reducing emissions of carbon dioxide and other pollutants, which is important in the context of global climate change and the pursuit of sustainable development.

Keywords: innovative approach, thermal stabilization, Salekhard, cooling of the base, heat pumps, air temperature rise, icy rocks, sunken roof, permafrost soils, construction