Способ прогнозирования землетрясений посредством геодезического мониторинга



Способ прогнозирования землетрясений посредством геодезического мониторинга
Способ прогнозирования землетрясений посредством геодезического мониторинга
Способ прогнозирования землетрясений посредством геодезического мониторинга
Способ прогнозирования землетрясений посредством геодезического мониторинга
Способ прогнозирования землетрясений посредством геодезического мониторинга

 


Владельцы патента RU 2531554:

Государственное унитарное предприятие города Москвы "Московский городской трест геолого-геодезических и картографических работ" (ГУП "Мосгоргеотрест") (RU)

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 способам прогнозирования землетрясений на основе отслеживания геодинамических изменений земной коры геодезическим мониторингом.

Кризис в проблеме прогноза землетрясений является следствием ошибочно выбранной стратегии ее решения - методами решения обратных задач по набору аномалий в различных полях. Анализ показал, что эти задачи относятся к классу некорректно поставленных; именно это и обусловило кризис в решении проблемы.

Выполненными в последние годы исследованиями установлено, что проблема прогноза землетрясений может быть решена методами прямых задач. Реализация этих прогнозов доступна геодезическому методу. Этот метод пригоден также для обнаружения возможных мест подготовки коровых землетрясений и для прогноза времени в местах, недоступных для проведения геодезических измерений непосредственно в очаговых зонах (глубокофокусная сейсмичность).

Вопрос о виде деформаций земной коры, возникающих при подготовке очагов коровых землетрясений, долгое время оставался неизвестным. К сожалению, ошибочными были и представления о том, отражаются ли процессы подготовки очагов сильных коровых землетрясений в деформациях земной поверхности. Именно эти обстоятельства явились причиной того, что уже долгие десятилетия проблему прогноза землетрясений пытаются решить методами не прямых, а обратных задач, используя для этого разрозненные аномалии в различных геофизических и других полях. Однако прошедшие десятилетия международных интенсивных исследований убедительно показали, что методом обратных задач проблему решить невозможно. Как известно, обратные задачи подразделяются на два класса - корректные (корректно поставленные) и некорректные (некорректно поставленные). Одним из непременных условий корректного решения подобной задачи является гарантированное выделение из всех фиксируемых аномалий лишь тех, которые порождены одним и тем же готовящимся очагом землетрясения (условие существования решения). Только в этом случае обратная задача имеет положительное решение при любых допустимых исходных данных. Так как использование обратных задач для решения рассматриваемой проблемы положительных результатов не дало, то из этого следует однозначный вывод - эти задачи являются некорректно поставленными. Очевидная основная причина некорректности кроется в системе выбора необходимых данных - для этого нет надежных фильтров, с помощью которых можно было бы избавляться от фоновых помех, как региональных, так и глобальных, т.е. из «шума» выделять только лишь полезный сигнал.

В подтверждение сказанному сошлемся на следующие соображения российских сейсмологов: «Считается, что характеристики среды должны изменяться на различных стадиях "подготовки" сильного землетрясения, что, в свою очередь, может найти отражение в изменениях наблюдаемых геофизических величин. Попытки отождествления этих вариаций с "аномалиями", предваряющими возникновение сильного землетрясения, и составляют, согласно традиционной методологии, суть поиска предвестников землетрясений. При этом молчаливо предполагается существование детерминированной причинно-следственной связи между указанными явлениями… Необходимость поиска новых подходов продиктована тем кризисом, в котором оказалась современная геофизика на пути решения проблемы прогноза землетрясений» [4].

Таким образом, кризис в решении проблемы прогноза землетрясений побудил начать поиски новых подходов к решению этой проблемы. Для начала нужно было определить, в каком методе заложены принципиальные возможности для выделения достоверных признаков готовящегося очага землетрясения. Без сомнения, таким методом является деформационный, и вот почему. Так как подготовка и разрушение очагов землетрясений являются процессами механическими - накопление и сброс упругих деформаций (упругих напряжений), то именно на поиске деформационных предвестников и следовало сосредоточить внимание. Предварительно нужно было решить две задачи:

1. Определить вид деформационного предвестника подготовки очага землетрясения, т.е. знать закон, по которому в очаге накапливаются упругие сейсмогенные деформации.

2. Найти доказательства того, что процесс подготовки очага землетрясения захватывает и земную поверхность, т.е. доказать возможность решения проблемы прогноза места готовящегося очага землетрясения методом прямой задачи.

Решить эти вопросы удалось с помощью имеющихся экспериментальных геодезических данных и некоторых теоретических соображений. Они показали, что смещения пунктов, выявленные после землетрясений, подчиняются вполне определенной закономерности - для всех пяти землетрясений смещения максимальны вблизи разлома и очень быстро (экспоненциально) убывают с удалением от него.

В свете современных представлений наиболее вероятной причиной формирования очагов коровых землетрясений (накопления сейсмогенных деформаций в локальных объемах горных пород) является изменение скорости тектонических движений в том или ином конкретном участке сейсмогенного разлома.

Предполагается, что указанные изменения скоростей смещений в разломах могут происходить из-за различных физико-химических и механических процессов [7].

Вот как это описано выдающимся советским геофизиком академиком Г.А.Гамбурцевым: «Наряду с процессом разрушения - уменьшения прочности отдельных участков сейсмических швов может идти обратный процесс «залечивания» разрушенных мест, образования новых «спаек» между соседними блоками. Таким образом, происходит закономерная смена взаимосвязанных процессов медленных и быстрых движений, накопления и разрушения напряжений, увеличения и уменьшения прочности» [3].

Полное или частичное прекращение смещений в какой-либо части сейсмогенного разлома - образование «спайки» - равнозначно рождению концентратора напряжений и поэтому приведет к возникновению в этом месте локального поля упругих напряжений. Для определения вида и размеров этого поля можно воспользоваться широко применяемым в решении задач теории упругости принципом локальности эффекта самоуравновешенных внешних нагрузок - принципом Сен-Венана. Для нашего случая наиболее подходящей является следующая формулировка этого принципа: "Если в какой-либо малой части тела приложена уравновешенная система сил, то она вызывает в теле напряжения, очень быстро убывающие по мере удаления от этой части (экспоненциальный характер затухания напряжений)" [1].

Для обнаружения очагов готовящихся землетрясений принцип Сен-Венана вполне применим в силу несопоставимости размеров сейсмогенных разломов (тысячи километров) и размеров очагов землетрясений (километры, десятки и только для самых сильных катастрофических землетрясений с магнитудой более восьми первые сотни километров). Поэтому из-за появления концентратора напряжений (спайки) возникшее местное поле упругих напряжений будет закономерно, экспоненциально изменяющимся полем, обеспечивающим упругую изгибную деформацию (упругий изгиб) горных пород в готовящемся очаге землетрясения. Максимальное упругое смещение будут иметь горные породы, примыкающие к остановившемуся участку разлома, а по мере удаления в обе стороны от этого участка упругие смещения горных пород будут быстро и закономерно убывать. Таким образом, очевидно участие земной поверхности в процессе формирования очагов землетрясений, и, следовательно, о возможности отслеживать на земной поверхности процесс накопления сейсмогенных деформаций в готовящемся очаге сильного корового землетрясения решением прямой задачи. Деформационный предвестник землетрясения - это упругий изгиб горных пород в очаге готовящегося землетрясения. Процесс подготовки очага корового землетрясения затрагивает и земную поверхность, поскольку она является верхней границей сейсмогенного слоя - самого верхнего слоя земной коры мощностью 10-25 км, а также то, что мощность (толщина) сейсмогенного слоя или равна, или меньше размеров очагов сильных землетрясений, и, следовательно, очаг занимает всю толщину сейсмогенного слоя - от земной поверхности (верхней границы очага) и до его нижней границы.

Процесс накопления сейсмогенных деформаций распространяется и на земную поверхность, и что мощность эффективной части сейсмогенного слоя в исследуемом районе около 15 км. Наличие сейсмогенного слоя Земли подтверждается и реологическими исследованиям. Согласно данным английского геофизика М.Ботта, переход от упругого состояния горных пород к пластическому совершается на глубине 10-25 км, т.е. породы, расположенные ниже этих глубин, в силу их пластичности не могут накапливать упругие сейсмогенные деформации [2]. Такая закономерность изменения упругих характеристик горных пород с глубиной подтверждается и изменением механической добротности пород с глубиной, которая является максимальной от земной поверхности, до глубины 19 км [5].

Таким образом, наличие сейсмогенного слоя в земной коре подтверждается различными данными. Как уже отмечалось выше, для рассматриваемой нами проблемы это очень важно, так как неглубокое расположение очагов землетрясений гарантирует участие земной поверхности в их подготовке.

Итак, выполненными исследованиями было установлено, что искомым признаком подготовки очага землетрясения является накапливаемый во времени по экспоненциальному закону и, следовательно, закономерный упругий изгиб горных пород в этом очаге. Причины зарождения, созревания и разрушения очагов коровых землетрясений в тех или иных участках разломов обуславливаются или полным прекращением, или существенным уменьшением тектонических смещений на этих участках. Выше указывалось, что академик Гамбурцев такие участки назвал "спайками"; чем длиннее такая "спайка", тем больше сейсмической энергии она способна накопить [3]. Что касается закона распределение упругих смещений горных пород в очаге землетрясения, то оно определяется следующим уравнением: d=Deαx(1), где d - величина упругого смещения рассматриваемой точки земной поверхности; x - удаление этой точки от разлома; D - максимальное упругое смещение на разломе (х=0); α - параметр, характеризующий упругие свойства горных пород в очаге [5].

В [6] описан способ прогнозирования землетрясений деформационно-геодезическим методом. Данный способ является наиболее близким аналогом заявленному изобретению. В [6] показано, что при подготовке сильных коровых землетрясений регулярное изгибание испытывает и земная поверхность над очагом, являющаяся его верхней границей. Именно участие земной поверхности в процессе подготовки очага и открывает реальные возможности для обнаружения и отслеживания искомого прямого признака. Отслеживать процесс накопления сейсмогенных деформаций в очаге можно лишь с помощью геодезического метода, так как только этим методом можно определять деформации земной поверхности на базах в десятки километров [6]. Принципиальная схема обнаружения очага готовящегося землетрясения по методу [6] показана на Фиг.1.

На Фиг.1: вертикальные линии - сейсмогенный разлом, смещения по которому показаны стрелками; t0 - момент создания прямолинейного геодезического прогнозного профиля aob, черные точки на профиле - геодезические пункты, t1 - момент повторных измерений на профиле. Если прямолинейный профиль был создан над уже готовящемся очагом землетрясения или подготовка очага началась в промежутке между t0 и t1, то в момент t1 пункты геодезического профиля будет располагаться на экспоненциальной кривой aob, являющейся единственным достоверным признаком процесса накопления упругих сейсмогенных деформаций в исследуемом участке сейсмогенного разлома.

Именно такое использование геодезического метода позволяет открыть путь к прогнозу места очага готовящегося землетрясения.

Геодезическим методом можно осуществлять не только прогноз места, но и силы готовящегося землетрясения. Это возможно потому, что сила землетрясения функционально связана с размерами очага, что показано в приведенной таблице, составленной известным советским сейсмологом Ю.В. Ризниченко [7]. Следует отметить, что в сейсмологии смещения бортов разлома при землетрясении называют «подвижкой в очаге», и, следовательно, величина D (согласно таблице 1) численно равна сумме максимальных упругих сейсмогенных деформаций накопленных в очаге до землетрясения.

Таблица 1.
Зависимость силы землетрясения (магнитуды М) от длины очага (L) и подвижки в очаге (D).
М L, км D, см
3 1,1 0,11
4 3,0 0,62
5 8,3 3,5
6 23 20
7 62 120
8 170 660
9 470 3800

Из таблицы однозначно следует, что с увеличением длины очага L растет и сила землетрясения (магнитуда М). Соотношение этих величин таково - при возрастании магнитуды на одну единицу длина очага увеличивается примерно в три раза. Принципиальная схема осуществления прогноза силы землетрясения по методу [6] основана на использовании таблицы 1 и показана на Фиг.2.

На этом чертеже показана модель смещений и деформаций прямолинейных геодезических прогнозных профилей в момент t1, созданных в момент t0 над очагом готовящегося землетрясения. Согласно этому рисунку длину очага L можно определить по виду деформируемых профилей; она соответствует расстоянию между полностью упруго деформируемыми частями профилей, оказавшихся в зоне действия очага. В случае Фиг.2 это профили 3-6. В концевых зонах очага профили испытывают и упругие деформации и смещения (профили 2 и 7). За пределами очага профили испытывают лишь тектонические смещения (профили 1 и 8). Что касается профилей 2 и 7, то их учет в длине очага следует оценивать по величине измеренного упругого компонента.

Следовательно, если с помощью геодезического мониторинга определить длину готовящегося очага землетрясения, то данные таблицы позволят установить, какой магнитуде (М) соответствует измеренная длина очага (L) и таким образом определить, какой максимальной силы землетрясение он может породить.

Таким образом, приведенная схема геодезического мониторинга [6] позволяет осуществлять два прогноза - точный прогноз места готовящегося очага землетрясения и прогноз максимальной силы, которую способен породить исследуемый очаг.

Что касается прогноза времени землетрясения, то в отличие от прогнозов места и силы, которые можно осуществлять по установленным закономерностям, главным препятствием на пути его осуществления является незнание реальных закономерностей процессов разрушения очагов. А так как в настоящее время среди методов прогноза нет ни одного, способного достоверно определить эти закономерности, то единственно правильным решением поиска таких закономерностей является широкое комплексирование методов, т.е. создание специальных комплексных прогнозных систем. Из смысла решаемой задачи следует, что такие комплексные системы должны иметь разрешения, достаточные для отслеживания в различных полях тонкой структуры процесса разрушения горных пород в сейсмогенном слое земной коры.

В этой связи следует особо подчеркнуть значение заблаговременных осуществлений прогнозов места и силы готовящегося очага землетрясения для положительного решения прогноза времени его реализации. Только в этом случае открывается возможность проводить комплексные исследования не в случайно или недостаточно обоснованно выбранных местах, а непосредственно над реально существующим очагом готовящегося землетрясения, что позволит осуществлять регистрацию даже очень слабых и быстро затухающих с удалением от их источника аномалий, порождаемых этим очагом. В этом случае, еще даже и до установления законов разрушения очагов, можно рассчитывать на то, что коллективное поведение аномалий в различных полях явится достаточно объективным показателем приближающейся катастрофы и позволит своевременно принять необходимые меры безопасности.

Заблаговременное обнаружение готовящихся очагов землетрясений позволит создавать компактные комплексные системы наблюдений с разрешением, достаточным для изучения тонкой структуры развития процессов разрушения в этих очагах, то есть для определения закономерностей протекания этих процессов. Таким видится прямой путь к прогнозу времени землетрясений.

Крайне важно и то, что заблаговременное обнаружение очагов готовящихся землетрясений позволит заранее принять меры, необходимые для уменьшения ущерба от землетрясения, а также приступить к разработке методов искусственной безопасной разрядки обнаруженных очагов. В настоящее время это технически возможно: закачка жидкости в очаг, серии небольших взрывов в пробуренных скважинах, использование установленных на земной поверхности мощных вибраторов и др. С помощью этих мероприятий можно постепенно, малыми порциями уменьшать величину накопленных в очаге сейсмогенных деформаций, вплоть до его полной разрядки.

Таким образом, в настоящее время появились реальные возможности для разработки последовательной, научно-обоснованной стратегии точного, практически значимого прогноза землетрясений методами решения прямых задач.

Недостатком прогноза землетрясений методами решения прямых задач согласно [6], с использованием геодезических методов, является их малая эффективность вследствие человеческого фактора.

Использование указанных методов в чистом виде не позволяет решать указанные задачи, и вот почему.

При проведении геодезических измерений изменений положений контрольных пунктов, по динамике которых можно прогнозировать землетрясения, постоянно будут возникать ошибки, связанные с измерениями и человеческим фактором.

Геодезическая бригада, однажды проведя измерения и определив координаты контрольных пунктов, в другой раз получит иные результаты. Искажения от исходных координат, даже при отсутствии у них динамических отклонений на местности, возникают по множеству причин.

Основная причина - неточное центрирование геодезических измерительных приборов (GPS-приемников или теодолитов) на контрольном репере. Толщина репера несколько сантиметров. Ошибка центрирования на каждом из реперов в 0,5 см суммируется по всей длине съемки. С годами меняется и положение репера. После зимы и замерзания грунта он выталкивается грунтовыми массами или смещается. Это также снижает точность центрирования.

Другая причина - отсутствие контрольных измерений. Измерения обычно проводятся в один заход, а тем более при использовании GPS-приемников. Никто не проверяет качество выполненной съемки и размер геодезических ошибок.

Проведение множества дублирующих измерений очень дорого и не выгодно с экономической точки зрения. К тому же у каждой бригады будут свои ошибки при центрировании пунктов.

Таким образом, периодические геодезические измерения координат контрольных пунктов (1-2 раза в год) будут абсолютными без привязки к результатам предыдущих измерений. Между тем, эффективный геодезический мониторинг для прогнозирования землетрясений согласно методике [6] заключается в накоплении относительных динамических изменений координат контрольных пунктов, а абсолютное значение полученных координат для оценки прогнозирования землетрясений не имеет никакого практического значения.

Таким образом, чтобы эффективно и точно проводить геодезические измерения в динамике, необходимо уйти от абсолютных измерений и перейти к измерениям относительным. Известные источники информации, в т.ч. [6], не раскрывают методов решений указанной задачи.

Целью настоящего изобретения является решение указанной задачи.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности прогнозирования землетрясений с использованием геодезических методов, исключение влияния человеческого фактора, автоматизация метода сбора данных, возможность формирования на базе собранных данных новых моделей прогнозов динамических смещений земной коры по высоте и возможность организации глобальной системы по отслеживанию динамических изменении земной коры.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ прогнозирования землетрясений посредством геодезического мониторинга, характеризующийся выявлением динамических смещений по линиям, перпендикулярным сейсмогенному разлому, при которых искажения указанных линий по экспоненциальной кривой характеризует процесс накопления упругих сейсмогенных деформаций в исследуемом участке сейсмогенного разлома и служит предвестником будущего землетрясения, причем динамические смещения по линиям, перпендикулярным сейсмогенному разлому, определяют геодезическим методом, отличающийся тем, что измерения проводят на пунктах контроля, которые устанавливают вдоль или вблизи линий, перпендикулярных сейсмогенному разлому, причем пункты контроля выполняют в виде пунктов с постоянным расположением на них базовых станций и приемников спутниковой навигации, которые устанавливают под укрытиями, в которых верхнюю часть (крышу) выполняют с возможностью удаленного управления ее открытием или закрытием, а к каждой базовой станции подключают модули удаленного управления и сбора данных, которые по беспроводной связи передают собираемые данные в центр сбора и обработки данных.

Сбор данных по координатам с базовых станций спутниковой навигации производят не реже одного раза в день.

Укрытия выполняют в виде будки с замком.

Базовые станции и приемники спутниковой навигации жестко крепят к реперу, положение которого определяют как координаты пункта контроля.

Под укрытиями размещают источники питания, к которым подключают модули управления базовыми станциями или приемниками.

Источники питания предпочтительно подключают к сети постоянного электроснабжения. Модули управления выполняют с возможностью передачи данных по беспроводной связи. Верхнюю часть (крышу) выполняют с возможностью сдвижения по направляющим на роликах под действием электромотора, который подключают к источнику питания.

Электромотор приводят в движение с помощью модуля управления, на который передают команды с удаленного центра сбора и обработки данных на открытие или закрытие.

Изобретение поясняется чертежами.

На Фиг.3 показана схема расположения контрольных измерительных пунктов, где 9 - базовая станция спутниковой навигации, 10 - приемник спутниковой навигации, 11 - линия разлома.

На Фиг.4 показана схема передачи данных с базовых станций и приемников в центр сбора и обработки данных посредством беспроводной связи, где 12 - модуль удаленного управления с беспроводной связью, 13 - центр сбора и обработки данных, оснащенный беспроводной связью, 14 - будка (укрытие) базовой станции или приемника. На Фиг.5 показан пример конструктивного выполнения укрытия, где 15 - источник постоянного питания всех элементов внутри укрытия, 16 - блок питания приемника или базовой станции, 17 - репер, 18 - штатив, 19 - верхняя часть укрытия (крыша), 20 - направляющие, 21 - электромотор.

Изобретение может быть реализовано следующим образом. Геодезические реперы 17 устанавливают с интервалом вдоль линий 1-8, перпендикулярных сейсмогенному разлому 11. Над каждым репером 17 системы устанавливают базовую станцию 9 или приемник 10 спутниковой навигации (GPS или ГЛОНАСС), каждый из которых ставят под укрытием 14, в котором верхняя часть (крыша) 19 выполнена с возможностью удаленного управления ее открытием или закрытием, чтобы в момент измерения и определения координат крыша была открыта с максимальным обзором для антенны базовой станции или приемника. Верхняя часть (крыша) 19 может быть выполнена сдвигаемой, например, так, как показано на Фиг.5. Для чего крыша 19 представляет собой короб без одной боковой стороны, надетый на другой короб без одной боковой стороны, а также без крыши. Верхний сдвижной короб - крыша 19 установлен на роликах, которые движутся по направляющим 20. Сдвижение осуществляется под действием электромотора 21, вращающего редуктор и шестерни, которые сдвигают направляющие.

Электромотор 21 выполнен с возможностью сдвижения посредством управляющих команд модуля управления 12, который связан с удаленным центром 13 сбора и обработки данных посредством беспроводной связи.

К каждой базовой станции 9 подключен модуль удаленного управления и сбора данных 12, с помощью которой осуществляют управление запуском базовой станции 9 и приемников 10, а по возможности и сдвижением крыши 19. Кроме этого с помощью модуля сбора данных 12 осуществляют передачу собранных данных по беспроводной связи в центр сбора и обработки данных. Поэтому указанный модуль сбора данных 12 представляет собой микропроцессорное устройство с портами подключения и устройством беспроводной связи. Питание модуля сбора данных 12 осуществляется от независимого источника питания или, что предпочтительно, от источника питания 15, который подключают к сети переменного напряжения 220 V, как и все остальные устройства внутри укрытия 14.

Укрытия 14 выполнены предпочтительно в виде будки с замком, чтобы обеспечить безопасность оборудования от кражи или вандализма, а также в целях защиты от осадков и холода.

Предпочтительно базовые станции 9 и приемники 10 спутниковой навигации жестко закреплены к реперу 17. Это закрепление можно выполнить либо сваркой к штативу 18, либо креплением болтами. Целесообразность такого крепления сводится к тому, чтобы в процессе обслуживания пунктов персоналом, случайно задевая штатив 18, не сдвинуть его, тем самым нарушив систематизацию данных с данного пункта.

Под укрытиями предпочтительно размещают источники питания 15, к которым подключают модули управления 12 базовыми станциями или приемниками, электромоторы 21, используемые для открытия и закрытия крыши 19, и иные приборы, например датчики температуры, системы отопления или сигнализации.

В качестве базовых станций и приемников спутниковой навигации могут использоваться, например, системы Spectra Precision Epoch 10 [8] с базовой станцией и двумя-тремя приемниками, базы которого ставятся в зоне населенных пунктов на линии разлома на постоянной основе, и измерения проводятся с любой частотой, хоть каждый день, в автоматическом режиме.

Принцип работы системы состоит в следующем. С центра 13 сбора и обработки данных посредством беспроводной связи передается команда на открытие крыш 19 укрытий 14 в заданное время с учетом погодных условий. После чего центром 13 подается команда на модули управления 12 включить базовые станции 9 и приемники 10 и начать проводить измерения. Собираемые данные передаются в центр 13. После чего отдается команда закрыть крыши 19 укрытий 14 и выключить базовые станции 9 и приемники 10. Достоинством сбора данных таким способом является то, что данные получаются с относительными изменениями координат. Т.е. каждые новые данные накладываются на предыдущие исходя из изменений координат между базовой станцией и приемниками. Данная точность на порядок выше точности абсолютных измерений, которые для систем GPS составляют 2-3 см. А относительные измерения имеют точность нескольких мм. Благодаря чему данные относительные измерения обеспечивают повышение точности измерений динамических смещений координат во времени и соответственно эффективности прогнозирования землетрясений с использованием геодезических методов.

Достоинствами изобретения также является возможность более частого сбора статданных, возможность сбора данных по изменениям высоты (для фиксации вертикальных смещений пластов, что повысит точность прогнозов и позволит строить новые геодинамические модели), не требуется проводить повторные измерения на местности с поиском реперных пунктов, исключается человеческий фактор в связи с исключением потребности в использовании геодезических бригад.

Например, организация системы из GPS приемник Spectra Precision Epoch 10 с 3 приемниками формирует половину линии, идущей через линию разлома. Два таких комплекта формируют всю линию через разлом 11. Для построения сети на десять линий постоянного мониторинга через разломы, идущих через каждые 5 км, потребуется 40 комплектов GPS приемник Spectra Precision Epoch 10 с 3 приемниками. Таким образом, всего 40 станций формируют систему постоянного мониторинга с охватом площади зоны разлома в 50 км2.

Кроме того, данные электронной системы мониторинга землетрясений могут стать общедоступными для анализа (через Интернет), что позволит с помощью сторонних исследователей выявлять опасные зоны, не обнаруженные электронной системой. Кроме того, систему можно сделать глобальной. Тогда можно будет построить модель прогнозирования землетрясений на планете на дальние перспективы, что важно для выявления опасных мест для строительства зданий.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Безухов Н.И., Лужин О.В. Приложение методов теории упругости и пластичности к решению инженерных задач. М.: Высшая школа. 1974. 200 с.

2. Ботт М. Внутреннее строение Земли. М.: Мир, 1974. 375 с.

3. Гамбурцев Г.А. Перспективный план исследований по проблеме "Изыскание и развитие методов прогноза землетрясений" // Развитие идей Г.А.Гамбурцева в геофизике: М.: Наука, 1982. С.304-311.

4. Лукк А.А., Дещеревский Ф.В., Сидорин А.Я., Сидорин И.А. Вариации геофизических полей как проявление детерминированного хаоса во фрактальной среде. М.: ОИФЗ РАН.1996. 210 с.

5. Магницкий В.А. Внутреннее строение и физика Земли. М.: Наука, 2006. 390 с.

6. Певнев А.К. Пути к практическому прогнозу землетрясений. М.: ГЕОС, 2003. 153 с.

7. Ризниченко Ю.В. Проблемы сейсмологии. М.: Наука, 1985. 408 с.

8. http://www.gis2000.ru/equipment/gps/spectraprecision/epoch10/.

1. Способ прогнозирования землетрясений посредством геодезического мониторинга, характеризующийся выявлением динамических смещений по линиям, перпендикулярным сейсмогенному разлому, при которых искажения указанных линий по экспоненциальной кривой характеризуют процесс накопления упругих сейсмогенных деформаций в исследуемом участке сейсмогенного разлома и служат предвестником будущего землетрясения, причем динамические смещения по линиям, перпендикулярным сейсмогенному разлому, определяют геодезическим методом, отличающийся тем, что измерения проводят на пунктах контроля, которые устанавливают вдоль или вблизи линий, перпендикулярных сейсмогенному разлому, причем пункты контроля выполняют в виде пунктов с постоянным расположением на них базовых станций или приемников спутниковой навигации, которые устанавливают под укрытиями, в которых верхнюю часть (крышу) выполняют с возможностью удаленного управления ее открытием или закрытием, а к каждой базовой станции подключают модули удаленного управления и сбора данных, которые по беспроводной связи передают собираемые данные в центр сбора и обработки данных.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сбор данных по координатам с базовых станций спутниковой навигации производят не реже одного раза в день.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что укрытия выполняют в виде будки с замком.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что базовые станции и приемники спутниковой навигации жестко крепят к реперу, положение которого определяют как координаты пункта контроля.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что под укрытиями размещают источники питания, к которым подключают модули управления базовыми станциями или приемниками.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что источники питания подключают к сети постоянного электроснабжения.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что модули управления выполняют с возможностью передачи данных по беспроводной связи.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что верхнюю часть (крышу) выполняют с возможностью сдвижения по направляющим на роликах под действием электромотора, который подключают к источнику питания.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что электромотор приводят в движение с помощью модуля управления, на который передают команды с удаленного центра сбора и обработки данных на открытие или закрытие.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к геологии и может быть использовано для определения палеотемператур катагенеза, что характеризует степень катагенетической зрелости органического вещества (OВ) пород.
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.
Изобретение относится к области интерферометрических исследований поверхности Земли и может быть использовано для обнаружения возможности наступления катастрофических явлений.

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 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.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при моделировании геологических объектов. Предложен способ (варианты) определения репрезентативных элементов площадей и объемов в пористой среде. Репрезентативный элемент площади (РЭП) является наименьшей площадью, которая может моделироваться с целью получения стабильных результатов с допустимыми пределами отклонения для моделируемой характеристики. Примерами таких характеристик являются пористость и проницаемость. В 3D соответствующим термином является репрезентативный элемент объема (РЭО). РЭО является наименьшим объемом пористой среды, отображающим измеряемый параметр. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 10 ил.

Использование: для определения изменения свойств околоскважинной зоны пласта-коллектора под воздействием бурового раствора. Сущность изобретения заключается в том, что отбирают керн из стенки скважины и откалывают от керна по меньшей мере одну часть. Осуществляют облучение отколотых частей керна продольными акустическими волнами и измеряют скорость распространения волн в каждой из отколотых частей. Выбирают эмпирическую взаимосвязь между скоростью продольной акустической волны и пористостью для данного литологического типа породы и определяют пористость каждой облученной отколотой части керна, используя измеренные скорости акустической продольной волны и выбранную взаимосвязь между скоростью продольной волны и пористостью для данного литологического типа породы. Величину изменения пористости определяют путем сопоставления полученных значений облученных отколотых частей керна и значения референсной пористости, характерной для данного литологического типа породы. Технический результат: обеспечение возможности определения изменений свойств породы околоскважинной зоны пласта, возникающих в результате воздействия загрязнителя. 31 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области геохимии и может быть использовано для поиска геохимических аномалий донных отложений рек. Сущность: проводят геоинформационный анализ исследуемой территории. Отбирают 2-3 пробы донных отложений на малоприточных участках с относительно резким уменьшением интенсивности водообмена. Определяют химический состав отобранных проб и рассчитывают среднюю концентрацию вещества. Районы с повышенными значениями концентраций обследуют более детально, проводя более частое опробование донных отложений рек и других компонентов окружающей среды. В период с водным стоком, близким к среднемноголетним значениям, проводят детальное специализированное геолого-геохимическое картирование перспективной площади. Технический результат: выделение геохимических аномалий на основе анализа химического состава донных отложений рек. 1 ил.
Наверх