Способ обнаружения возможности наступления катастрофических явлений


 


Владельцы патента RU 2520167:

Шабуневич Виктор Иванович (RU)
Шабуневич Андрей Викторович (RU)

Изобретение относится к области интерферометрических исследований поверхности Земли и может быть использовано для обнаружения возможности наступления катастрофических явлений. Сущность: проводят межвитковую дифференциальную интерферометрию поверхности Земли, получая пары комплексных радиолокационных изображений (КРЛИ). Пары КРЛИ, образующие интерференционную пару, получают на витках, разделенных по времени. Кроме того, запись пары КРЛИ производят в соответствии с фазами приливных воздействий Луны и Солнца. Сравнивают полученные дифференциальные интерферометрические картины с эталонными интерферометрическими картинами. При обнаружении значительных отличий между этими картинами рассчитывают параметры напряженно-деформированного состояния земной коры и оценивают опасность ее повреждений. Технический результат: повышение точности обнаружения возможных катастрофических явлений.

 

Изобретение относится к области исследования физических явлений, происходящих в земной коре и на ее поверхности, и может быть использовано для оценки возможности наступления неблагоприятных, и в том числе, катастрофических, природных и техногенных явлений.

Известен способ радиоволнового прогноза землетрясений (Патент РФ №2037162. Способ радиоволнового прогноза землетрясений и устройство для его осуществления / А.П.Реутов, Е.Д.Лимарев, В.Ф.Маренко и др). Сверхдлинные радиоволны (СДВ) имеют волноводный характер распространения, где нижней «стенкой» сферического волновода является поверхность Земли, а верхней - нижняя область ионосферы, высота которой колеблется от 60 км днем до 100 км ночью. Эта высота сравнима с длиной волны, чем и обусловлен волноводный характер распространения радиоволн СДВ-диапазона. Появление неоднородностей в любой из стенок волновода приводит, в частности, к изменению фазовой скорости и затуханию СДВ радиоволн. Таким образом, над большей частью земной поверхности создано многослойное электромагнитное поле, способное непрерывно контролировать сейсмоопасные регионы. Размещение в районе этих регионов определенного числа приемных пунктов позволит контролировать сигналы от различных станций, перекрыв сейсмоопасные регионы сетью пересекающихся трасс. Эти пункты могут быть как стационарные, так и мобильные (корабли, вертолеты, автомобили), развертываемые по первому сигналу «тревоги». Все пункты должны быть связаны между собой и центрами сбора и обработки информации соответствующими телекоммуникационными каналами. Земля, как большая связанная система, должна контролироваться одновременно во многих точках. Это позволит выявить возможные корреляционные связи между отдельными сейсмоопасными регионами в рамках представлений глобальной тектоники, а также обнаружить техногенные опасности.

Важным является объединение наземного сегмента с космическим. Космический томографический сегмент состоит из ныне действующих и в незначительном числе дополняемых искусственных спутников Земли (ИЗС) и наземных приемно-измерительных комплексов приема сигналов спутников, в которых отображается информация о назревающей сложной обстановке по изменению концентрации электронов в ионосфере по высоте. Таким образом, формируется томографическая система контроля за ионосферой и атмосферой вокруг Земли (1. Воинов В.В., Гуфельд И.Л., Маренко В.Ф. и др. Эффекты в ионосфере перед Спитакским землетрясением 7 декабря 1988 г. Изв. АН Сер. Физика Земли, 1992, №3; 2. Куницин В.Е., Терещенко Е.Д. Томография ионосферы. - М.: Наука, 1991). На пути к Земле ультракороткие волны, излучаемые установленными на ИЗС передатчиками, пронизывают ионосферу и атмосферу и реагируют на изменение концентрации электронов в ионосфере в период возможной угрозы.

Известен также способ построения цифровых карт рельефа (ЦКР), в котором применяется интерферометрия поперек линии пути КА, реализуемая в однопроходном режиме с использованием тандема космических РСА, либо межвитковая интерферометрия по паре комплексных радиолокационных изображений (КРЛИ), полученных на витках, разделенных по времени и образующих интерференционную пару. Разрешающая способность ЦКР зависит от размера интерференционной базы и отношения сигнал/шум для наблюдаемой поверхности. Точность измерения высоты рельефа зависит от точности знания пространственного положения интерферометрической базы. Аналогичным методом обрабатываются полученные в разное время КРЛИ заданных районов с целью выявления изменений окружающей обстановки (дифференциальная интерферометрия). Использование интерферометрической обработки позволяет обнаруживать малые смещения поверхностей и объектов или деформации поверхностного слоя Земли. Методы дифференциальной интерферометрии позволяют решать следующие задачи:

1) обнаружение изменений в оперативной обстановке в районах наблюдения, сопровождающиеся появлением и исчезновением объектов;

2) обнаружение следов, оставленных пребыванием посторонних объектов на наблюдаемой территории;

3) выявление малых изменений геометрии подстилающей поверхности и объектов (зданий, инженерных сооружений).

Особую актуальность имеет использование космических радиолокаторов с синтезированной апертурой антенны (РСА) для обследования больших площадей с целью обнаружения термокарстовых подвижек грунтов на нарушенных землях в зоне вечной мерзлоты и просадок грунта в местах интенсивной добычи углеводородов, шахтной добычи полезных ископаемых, представляющих потенциальную опасность для трубопроводов, дорог, жилых и промышленных объектов (В.С.Верба, Л.Б.Неронский, И.Г.Осипов, В.Э.Турук. Радиолокационные системы землеобзора космического базирования. М.: Радиотехника, 2010, - 676 с.).

С другой стороны, пара Земля-Луна, связанная гравитационным притяжением, совместно вращается вокруг общего центра тяжести, расположенного примерно в 4800 км от центра Земли, так как масса Земли превосходит массу Луны. В этой вращающейся системе, рассматриваемой в целом, полная центробежная сила в точности уравновешивает центростремительные силы. Из-за того что одна сторона Земли ближе к Луне, чем другая, лунное гравитационное притяжение оказывается на ближней стороне на 7% больше, чем на дальней. Это приводит к хорошо известному явлению приливов и отливов в океанах, слабым приливным явлениям в атмосфере и даже вызывает приливные колебания твердой земной коры с амплитудой около 10 см. Из-за того что Земля испытывает суточное вращение в поле этих сил, а Луна движется вокруг нее, приливные вздутия стремятся двигаться в соответствии с положением Луны. Поэтому в каждом данном районе океана каждые 24 часа 50 минут дважды происходит прилив и дважды - отлив. Ежесуточное отставание на 50 минут обусловлено опережающим движением Луны по ее орбите вокруг Земли, которая, непрерывно вращаясь, вынуждена догонять Луну. Солнце также вызывает на Земле приливы, хотя и втрое меньшей высоты, и они накладываются на приливы, вызванные притяжением Луны, меняя их характеристики. Несмотря на то что Солнце, Земля и Луна лежат почти в одной и той же плоскости, они непрерывно меняют свое положение относительно друг друга, и соответственно изменяется их приливное воздействие. Дважды на протяжении лунного месяца - в новолуние и полнолуние - Земля, Луна и Солнце оказываются на одной линии. В это время приливные силы Луны и Солнца складываются, и возникают необычно высокие («сизигийные») приливы. В первой и третьей четвертях Луны, когда приливные силы Солнца и Луны направлены под прямым углом друг к другу, они оказывают противоположное воздействие, и высота лунных приливов оказывается ниже приблизительно на одну треть («квадратурные приливы»). Другие различия в высоте приливов связаны с выявленными перемещениями Луны по небесному меридиану в течение года, с влиянием широты, с размерами и формой океанического бассейна, а также с конфигурацией заливов, эстуариев и другими особенностями берегов. Поэтому на мореограммах можно увидеть записи сложной последовательности изменений уровня воды (А.Аллисон, Д.Палмер. Геология. Наука о вечно меняющейся Земле. Пер. с англ. М.: «Мир», 1984, - 568 с.).

Известен также способ определения напряжений перед трещинами в элементах конструкций, залючающийся в том, что освещают поверхность когерентным излучением до полной величины нагрузки, поэтапно одновременно нагружают элемент, записывают на каждом из этапов двухэкспозиционные голограммы во встречных пучках для поверхности элемента в зоне вершины трещины и регистрируют интерференционные картины, по параметрам которых рассчитывают напряжение перед трещиной (V.I.Shabunevich Local stress state definition of structural elements using holographic interferometry. / Nondestr. Test. Eval., 1995, vol. 12, pp.211-218).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению (прототипом) является способ обнаружения возможности наступления катастрофических явлений, включающий измерение параметра геофизического поля в контролируемом районе и суждение по полученным данным о возможности наступления катастрофических явлений, отличающийся тем, что измерения проводят непрерывно, выявляют колебания измеряемого параметра и при обнаружении синусоидальных колебаний возрастающей частоты, имеющих амплитуду, статистически достоверно отличающуюся от фоновой для контролируемого района, и период от 100 до 1000000 секунд, судят о наличии возможности наступления катастрофических явлений (Азроянц Э.А.; Харитонов А.С.; Яницкий И.Н. Способ обнаружения возможности наступления катастрофических явлений. Патент РФ №2030769, 1995).

Недостатками прототипа являются необходимость проведения непрерывных измерений неопределенного числа параметров различных геофизических полей и невысокая точность прогноза.

Предложенный способ является дискретным и позволяет достичь более высокую точность прогноза.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в предлагаемом способе обнаружения возможности наступления катастрофических явлений, основанном на проведении дифференциальной интерферометрии поверхности Земли, при которой применяется интерферометрия поперек линии пути космического аппарата (КА), реализуемая в однопроходном режиме с использованием тандема космических РСА радиолокаторов с синтезированной апертурой антенны (РСА), либо межвитковая интерферометрия по паре комплексных радиолокационных изображений (КРЛИ), полученных на витках, разделенных по времени, но образующих интерференционную пару, предложено запись пары КРЛИ производить в соответствии с фазами приливных воздействий Луны и Солнца, а также проводить сравнение дифференциальных картин с эталонными интерферометрическими картинами и при обнаружении значительных отличий этих картин производить расчет параметров напряженно-деформированного состояния (НДС) земной коры и оценку опасности ее повреждений.

Так, первое КРЛИ из их пары для дифференциальной интерферометрии записывают, например, при отсутствии приливного воздействия Луны на исследуемую зону поверхности Земли, а второе - на одной из фаз приливного воздействия. Дифференциальную интерферометрическую картину сохраняют в качестве эталонной для этого режима приливного воздействия и сравнивают ее с последующими аналогичными картинами. При обнаружении значительных отличий картин, вызванных дополнительными смещениями исследуемой зоны земной поверхности, производят расчеты изменений параметров НДС земной коры от этих смещений с помощью, например, метода конечных элементов. И далее сравнивают полученные путем экстраполяции максимальные величины параметров НДС земной коры с их допустимыми значениями.

Для космического радиолокационного землеобзора принципиально можно использовать часть электромагнитного спектра - радиоволны, которые с малыми потерями проходят через атмосферу. Их длина волны составляет от единиц сантиметров (частоты 10-18 ГГц) до единиц метров (частоты 200-400 МГц). Электромагнитное излучение характеризуется векторными свойствами - направлением вектора электрического поля или поляризацией. Получаемая радиолокационная информация в цифровом виде представляет собой КРЛИ, каждый элемент (пиксель) которых характеризуется комплексным числом - действительной и мнимой составляющими или амплитудой и фазой, численное значение которых определяет параметры сигнала, принятого от соответствующего элемента на земной поверхности.

Высокая точность способа достигается за счет высокой информативности современных космических РСА с метровым и субметровым пространственным разрешением, возможности оперативного получения информации независимо от времени суток и метеорологических условий, глобального охвата районов съемки. Особо эффективны методы дифференциальной интерферометрии для выявления предвестников опасных явлений в окружающей обстановке: оползней, паводков, критических изменений геометрии природных и искусственных объектов и инженерных сооружений.

Оценку опасности повреждений, в первом приближении, можно производить также следующим образом. По восстановленным с дифференциальных картин интерферограммам изменений нормальных компонент векторов перемещений поверхности Земли можно определить, например, величины изменений изгибных составляющих напряжений (деформаций) у вершин трещин в земной коре и далее находить максимальные величины напряжений (деформаций) вблизи дефектов как сумму номинальных их величин и величин изменений максимальных локальных изгибных составляющих напряжений (деформаций), экстраполированных по величинам соответствующих им, например, параметров нагружения земной коры. И далее сравнивать полученные максимальные величины параметров НДС с допустимыми значениями (см., например, Шабуневич В.И. Способ оценки опасности дефектов трубопровода. Патент России №2172929, 1998).

Способ обнаружения возможности наступления катастрофических явлений, основанный на проведении дифференциальной интерферометрии поверхности Земли, при которой применяется межвитковая интерферометрия по паре КРЛИ (комплексных радиолокационных изображений), полученных на витках, разделенных по времени и образующих интерференционную пару, отличающийся тем, что запись пары КРЛИ производится в соответствии с фазами приливных воздействий Луны и Солнца, а также проводится сравнение дифференциальных картин с эталонными интерферометрическими картинами и при обнаружении значительных отличий этих картин производится расчет параметров НДС (напряженно-деформированного состояния) земной коры и оценка опасности ее повреждений.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области геологии и может быть использовано для прогнозирования зон развития вторичных коллекторов трещинного типа в осадочном чехле. Сущность: регистрируют сейсмические отраженные волны привязанных к выбранному комплексу отложений.

Изобретение относится к способам обнаружения предвестников землетрясений и может быть использовано для выявления возможности наступления землетрясений в районе озере Байкал.

Изобретение относится к области разведочной геологии и может быть использовано для определения различных свойств углеводородных пластовых флюидов. В заявленном изобретении раскрыты примеры способов, установок и изделий промышленного производства для обработки измерений струн, вибрирующих во флюидах.

Изобретение относится к области маркшейдерско-геодезического мониторинга и может быть использовано для обеспечения безопасности разработки месторождений нефти и газа.

Изобретение относится к области нефтегазовой геологии и может быть использовано для прогноза и поисков месторождений углеводородов в ловушках антиклинального типа.
Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для предсказания возможности возникновения землетрясений в пределах коллизионных зон континентов.

Изобретение относится к области геологии и может быть использовано для выявления и оценки динамического влияния активного разлома земной коры. Сущность: отбирают пробы воздуха из почвенного слоя в выбранных точках исследуемой территории.

Изобретение относится к устройствам для зондирования гидросферы. Заявлен термозонд для измерения вертикального распределения температуры воды, состоящий из корпуса, представляющего собой жесткую конструкцию, снабженного стабилизатором и размещенного в кассете, снабженной механизмом расчленения с корпусом термозонда.

Изобретение относится к исследованию скважин и может быть использовано для непрерывного контроля параметров в скважине. Техническим результатом является упрощение конструкции системы наблюдения за параметрами в скважине.

Изобретение относится к области поисков месторождений углеводородов. Сущность: бурят серию шурфов до глубины 1-3 м.
Изобретение относится к области поиска и разведки месторождений полезных ископаемых и может быть использовано для определения контуров промышленного оруденения золоторудных месторождений со свободным золотом, не имеющих четких геологических границ. Сущность: отбирают геологические пробы по сетке опробования. Проводят пробоподготовку, заключающуюся в дроблении, измельчении, сокращении, делении проб, отборе аналитических проб. В аналитических пробах определяют содержание золота. Выделяют с учетом принятых кондиций богатые и бедные участки золоторудного месторождения. Оконтуривают промышленное оруденение золоторудного месторождения. Затем на бедных участках на расстоянии не более трех шагов опробования от границы богатого участка отбирают дополнительные геологические пробы. Проводят пробоподготовку дополнительных геологических проб. Отбирают аналитические пробы массой не менее чем в два раза большей, чем масса основной аналитической пробы. Обрабатывают каждую дополнительную аналитическую пробу в центробежном поле с центростремительным ускорением более 25 единиц ускорения свободного падения, получая концентраты и хвосты. В полученных концентратах и хвостах определяют содержание золота и перерассчитывают его на соответствующую дополнительную аналитическую пробу. По результатам перерасчета судят об отнесении данного участка к промышленному оруденению с последующим уточнением контура. Технический результат: повышение точности определения контура промышленного оруденения за счет перевода части забалансовых руд в балансовые. 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к геологии и может быть использовано для определения палеотемператур катагенеза, что характеризует степень катагенетической зрелости органического вещества (OВ) пород. Из исследуемых пород производят отбор образцов осадочных пород, выделяют из них нерастворимое органическое вещество микрофитофоссилий и исследуют его оптическим методом с установлением палеотемпературы. Исследование оптическим методом проводят в два этапа. На первом этапе в проходящем свете из морфологических групп микрофитофоссилий выделяют преобладающую группу микрофитофоссилий, в ней выделяют группы толстостенных и тонкостенных микрофитофоссилий. Для каждой выделенной группы определяют индекс окраски. На втором этапе исследования уточняют количественные характеристики на основе спектральных характеристик выделенных групп микрофитофоссилий в инфракрасном диапазоне света. Результирующие оценки палеотемпературы микрофитофоссилий определяют на основе сопоставления результатов исследований первого и второго этапов. Технический результат - повышение достоверности определения палеотемператур катагенеза безвитринитовых отложений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области геодезического мониторинга и может быть использовано для отслеживания изменений земной коры и прогнозирования землетрясений. Сущность: геодезическим методом выявляют динамические смещения по линиям, перпендикулярным сейсмогенному разлому (11). Причем измерения проводят на пунктах контроля, которые устанавливают вдоль или вблизи линий, перпендикулярных сейсмогенному разлому (11). Пункты контроля выполняют с постоянным расположением на них базовых станций (9) или приемников (10) спутниковой навигации. Базовые станции (9) и приемники (10) спутниковой навигации устанавливают под укрытиями. Открытие и закрытие верхней части укрытий (крыши) дистанционно управляемо. К каждой базовой станции (9) подключают модули дистанционного управления и сбора данных, предназначенные для передачи по беспроводной связи собираемых данных в центр их сбора и обработки. Технический результат: повышение эффективности и точности прогноза. 8 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к гидродинамическим и гидрохимическим исследованиям вод торфяных почв. Техническим результатом является определение изменения химического состава болотных вод по глубине торфяной залежи в условиях их гидродинамического режима во времени. В способе определяют закономерность распределения совокупности коэффициентов равновесности за различные периоды протекания однонаправленных процессов, характеризующих связь химических и гидродинамических процессов, протекающих по толщине торфяной залежи. Комплексом для отбора проб определяют расходы поступающей воды. Методом унифицирования производят расчет коэффициентов равновесности полученных данных. Приводят их в единообразный, безразмерный вид методом математического обобщения. Изменение совокупности коэффициентов равновесности позволяет эффективно оценивать степень и динамику изменения химического состава воды и ее гидродинамического режима от продолжительности и интенсивности процессов. Сохраняющаяся взаимосвязь коэффициентов равновесности, распределенных во времени и глубине, показывает равновесность экосистемы болот. 8 табл., 9 ил.

Изобретение относится к области геологии и может быть использовано для прогнозирования нефтегазовых месторождений. Сущность: по данным сейсморазведки определяют объемы геологического пространства, ограниченные хронозначимыми геологическими границами, поверхности напластований и структурно-эрозионных несогласий и их иерархическую соподчиненность. Составляют сейсмостратиграфическую модель земной коры, на базе которой осуществляют реконструкцию эволюции осадочного бассейна с последующим определением механических свойств пород и распределения пористости по разрезу. Создают плотностную модель разреза осадочного чехла, по которой определяют состояние гидросистемы на определенные моменты времени с выявлением в ней аномально высоких давлений. О месте нахождения нефтегазовых залежей судят по характеру изменения и распределения аномально высоких давлений. Технический результат: повышение эффективности прогнозирования нефтегазовых месторождений. 7 ил.

Изобретение относится к способу сбора и обработки данных геохимической разведки, представляющему собой градиентный способ геохимической разведки. Способ включает получение в каждой точке отбора набора проб поочередным отбором проб почвы и проб газа с интервалом 0,5-1 м вниз от поверхности земли. Затем осуществляют анализ отобранных проб почвы и газа на их геохимический индикатор или индикаторы и по результатам анализа для каждой точки отбора строят графики геохимического индикатора(-ов) и графики его градиента в зависимости от глубины. Осуществляют формирование профилей геохимического индикатора(-ов) и профилей его градиента для каждой глубины, причем профиль строят вдоль линии съемки. По полученным графикам строят изолинии геохимического индикатора(-ов) и изолинии его градиента для профиля, по которым формируют трехмерную визуализирующую диаграмму собранных данных области. После проводят определение по характеристикам изменений геохимического индикатора(-ов) в зависимости от глубины и аномалий его градиента на трехмерной визуализирующей диаграмме области, богатой металлическими рудами или месторождениями. Достигаемый технический результат заключается в получении большего количества информации, в особенности информации по продольным изменениям, чем в обычной геохимической разведке. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может найти применение для определения тепловых свойств пластов горных пород, окружающих скважины. Техническим результатом является возможность одновременного получения информации о свойствах относительно толстого (около 1 м) слоя пород вокруг скважины и информации о теплопроводности пород для всего цементируемого интервала глубин. Согласно способу в скважину опускают обсадную колонну с прикрепленными на ее наружную поверхность датчиками температуры и закачивают цемент в кольцевой зазор между обсадной колонной и стенками скважины. В процессе закачки и затвердевания цемента осуществляют измерения температуры и определяют теплопроводность окружающих скважину горных пород по измеренной зависимости температуры от времени. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области геохимической разведки и может быть использовано для определения уровня эрозионного среза рудопроявлений и эндогенных геохимических аномалий. Сущность: отбирают пробы с поверхности и из скважин эндогенного ореола или потенциально рудного образования. Анализируют пробы на элементы-индикаторы, применяя количественный прецизионный метод. По результатам анализа вычисляют коэффициенты парной корреляции и строят ранжированные ряды элементов зональности. Уровень эрозионного среза определяют сопоставлением коэффициентов парной корреляции и ранжированных рядов со сводной эталонной таблицей. Технический результат: повышение оперативности и эффективности определения уровня эрозионного среза. 6 табл.

Изобретение относится к физико-химическим методам анализа и может быть использовано при исследовании алмазов. Заявлен способ восстановления температурно-временных условий генезиса алмазов типа IaAB, либо смешанного типа Ib-IaA, основанный на вычислении по локальным концентрациям примесного азота в формах C, A и B в кристалле, измеренным, например, методом ИК-микроспектроскопии, локальных значений интегрального параметра Knt кинетики агрегации n-го порядка соответствующих азотных центров. При этом дополнительно регистрируют изменение значений интегрального параметра агрегации соответствующих азотных центров Δ(Knt) по слоям роста кристалла. Например, в какой-либо области тонкой алмазной пластины, пересекающей ростовые слои. Определение температуры T и времени Δt генезиса осуществляют из уравнения Arexp(-Ea/kBT)×Δt=Δ(Knt), где: kB - постоянная Больцмана, Ar и Ea - постоянная Аррениуса и энергия активации процесса агрегации С-, либо А-центров, соответствующие порядку кинетики агрегации n. Технический результат - повышение достоверности восстановления истории генезиса кристалла алмаза. 4 з.п. ф-лы, 8 табл., 26 ил.

Изобретение относится к области бурения подземных буровых скважин и измерения в них. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и повышение информативности исследований. Предложен способ направления бурения буровой скважины в целевом подземном пласте, включающий этапы подготовки бурового оборудования, имеющего компоновку низа бурильной колонны, которая включает в себя управляемую подсистему наклонно-направленного бурения и направленный измерительный прибор каротажа во время бурения с возможностью кругового просмотра и упреждающего просмотра; определения наличия заданного типа особенности пласта в целевом пласте; и навигации траектории бурения в целевом пласте буровым оборудованием, включающей в себя прием сигналов измерений с направленного измерительного прибора, получение на основании принимаемых сигналов измерений показателей параметров пласта относительно особенности пласта в целевом пласте и управление подсистемой наклонно-направленного бурения для бурения в направлении, определяемом в зависимости от получаемых показателей параметров пласта. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 56 ил.
Наверх