Способ и устройство прогнозирования землетрясений

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для прогнозирования землетрясений. Сущность: в контролируемой зоне устанавливают прибор, обеспечивающий регистрацию газоразрядной визуализации воздуха на поверхности среды. Указанный прибор содержит оптически прозрачный электрод, средство регистрации газоразрядного свечения, средство создания электромагнитного поля между электродом и средством регистрации газоразрядного свечения, блок обработки параметров газоразрядного свечения. Регистрируют параметры газоразрядного свечения. О предстоящем землетрясении судят по уменьшению площади газоразрядного свечения менее чем на 20% при одновременном увеличении интенсивности газоразрядного свечения не менее чем на 1,5%. Технический результат: упрощение прогнозирования средних и сильных землетрясений. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для прогнозирования землетрясений.

Землетрясения представляют собой подземные толчки и колебания земной поверхности. Наиболее опасные из них возникают из-за тектонических смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии Земли. Колебания от них в виде упругих сейсмических волн передаются на огромные расстояния, а вблизи от очагов землетрясений они становятся причиной разрушения зданий и гибели людей. Землетрясения и связанные с ними явления изучает специальная наука - сейсмология, которая ведет исследования по следующим основным направлениям:

1. Изучение природы землетрясений, иными словами, ищет ответ на вопрос: почему, как и где они происходят.

2. Применение знаний о землетрясениях для защиты от них путем прогноза возможных в том или ином месте сейсмических ударов в целях строительства стойких к их воздействию конструкций и сооружений.

3. Изучение строения земных недр и разведка месторождений полезных ископаемых с использованием сейсмических волн от землетрясений и искусственных сейсмических источников.

В наши дни номенклатура приборов, регистрирующих земные колебания, довольно велика. Есть возможность узнать о произошедшем землетрясении, буквально «не выходя из дома» - открыв страничку в интернете. За год фиксируется более миллиона различных землетрясений, при этом сила земных колебаний чаще всего не представляет особой угрозы для жизни населения.

Землетрясения становятся известными, как правило, по тем разрушениям, которые они наносят. При этом опасны не только сами подземные колебания, а также многие другие явления, связанные с ними, такие как цунами, выбросы лавы, вулканического газа и пепла на поверхность земли. К сожалению, их известность тем выше, чем больше человеческих жертв они уносят. Происходит это чаще всего в зонах повышенной сейсмической активности и эти зоны человечеству известны. Использование оборудования, которое может сигнализировать о предстоящем землетрясении заблаговременно, может помочь избежать человеческих жертв, а также возможных техногенных аварий.

Известен (RU, патент 2453871, опубл. 20.06.2012) способ предсказания землетрясения путем предсказания его по предвестнику. Согласно известному способу производят локальную компенсацию геомагнитного поля задолго до землетрясения путем создания компенсационного магнитного поля противоположной напряженности геомагнитному полю и следят за самопроизвольным нарушением скомпенсированного магнитного поля, причем возникновение предвестника землетрясения определяют по возникновению этого нарушения и появлению дополнительной составляющей напряженности магнитного поля, нарушающей локальную компенсацию геомагнитного поля, и производят пеленг от нескольких удаленных друг от друга мест наблюдений ожидаемого эпицентра землетрясения по направлению вектора дополнительной составляющей напряженности магнитного поля.

Для реализации данного способа разработано устройство, содержащее укрепленный на стойках основания компас с магнитной стрелкой на игле, азимутальную шкалу компаса с возможностью установочного вращения ее вокруг магнитной стрелки компаса. Оно дополнительно снабжено укрепленной на стойках поворотной платформы круговой проволочной рамкой - соленоидом, центр симметрии которой совпадает с центром магнитной стрелки компаса, а ее диаметр несоизмеримо больше длины магнитной стрелки компаса, с возможностью установочного поворота проволочной рамки вокруг диаметральной горизонтальной оси и, вместе с поворотной платформой, вокруг вертикальной оси, причем круговая проволочная рамка включена в электрическую схему, содержащую источник стабильного постоянного тока, инвертор направления тока, выключатель, нормально замкнутую кнопку и регулятор силы тока.

Недостатком известного технического решения следует признать необходимость и большой объем предварительных подготовительных работ, зависимость его результатов от внешних магнитных полей, а также сложность используемого при реализации способа оборудования.

Известен также (RU, патент 2489736. опубл. 10.08.2013) способ обнаружения возможности наступления катастрофических явлений. Согласно известному способу проводят измерение параметра геофизического поля в контролируемом районе и выносят суждение по полученным данным о возможности наступления катастрофических явлений, при этом измерения проводят непрерывно, выявляют колебания измеряемого параметра и обнаруживают синусоидальные колебания возрастающей частоты, имеющие амплитуду, статистически достоверно отличающуюся от фоновой для контролируемого района, и период от 100 до 1000000 с, при этом выполняют одновременную регистрацию в атмосфере давления и температуры, определение в каждой выбранной точке суммы приращений амплитуд функции давления и температуры от времени, выявление зоны со значениями указанного параметра, не равного нулю, суждение о времени возникновения землетрясения по времени появления этих зон, о месте землетрясения судят по пространственному положению таких зон, при этом в одном из пунктов сейсмоопасного региона дополнительно диагностируют изменения волнового режима атмосферы по данным регулярных измерений общего содержания озона в атмосфере в скользящем временном окне методом Фурье-анализа, сравнивают характер изменения сейсмогенных диапазонов частот в данных оперативной озонометрии, заранее определенных по архивным данным, с эталонными сейсмогенными тенденциями активизации высоких частот на фоне спада низких частот, выделяют сейсмоопасные периоды времени и уточняют время возникновения землетрясения, а по четкости проявления этих эффектов и их длительности устанавливают примерную силу землетрясения, по особенностям пространственной структуры спектральных эффектов устанавливают положение эпицентральной зоны. При этом дополнительно выполняют регулярное глубинное сейсмическое зондирование в донном грунте в контролируемом районе, измерение колебаний грунта моря выполняют на дискретных участках акватории моря в различные моменты времени таким образом, чтобы получаемые измерения в каждой точке измерения имели различные значения интервалов времени относительно ближайшего к моменту измерения последнего момента верхней кульминации Луны на фиксированном географическом меридиане, анализ зарегистрированных микросейсмических волн выполняют для поперечных микросейсмических волн, при этом для всех излучающих микросейсмических точек дискретного участка выбираются все гармоники от двух широкополосных сейсмических приемников, отраженных одновременно с практически равными амплитудами и лежащих в переделах угла прихода отраженных волн.

Приведенный способ технически сложен и трудоемок, в основном предназначен для прогнозирования землетрясений на морском дне.

Известен (RU, патент 2282220, опубл. 20.08.2006) способ определения времени, места и магнитуды землетрясения, включающий выявление сейсмогенерирующих зон, потенциально опасных для оснований сооружений различного назначения, размещение в этих зонах набора пунктов измерений геофизических величин, проведение измерений и в их результате обнаружение аномалий, обусловленных деформированием горных пород вышеуказанных зон, проведение пространственно-временного анализа с картированием аномалий, выделением предвестников (форшоков) землетрясений, затем определение эпицентра, времени и магнитуды сильного землетрясения.

Недостатком этого способа является то, что в основе способа лежит предположение о наличии общей со-направленности осей касательных напряжений в очагах форшоков - слабых землетрясений, предваряющих основное событие, в то время как направления этих осей могут составлять значительный угол при большой площади подготовки сильного землетрясения. Кроме того, в способе недостаточно четко описаны критерии и процедура выбора форшоков из всего набора сейсмических событий в рассматриваемом районе. Все это снижает надежность и достоверность способа, а также точность определения положения эпицентра прогнозируемого сильного землетрясения. При этом возможна неоднозначность определения места, времени и магнитуды землетрясения, способного оказывать воздействие на основания проектируемых или имеющихся сооружений.

Техническая задача, решаемая посредством использования разработанных способа и устройства, состоит в обеспечении прогнозирования зоны (очага) средних и сильных землетрясений.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанного способа и устройства, состоит в их упрощении.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ прогнозирования зоны землетрясения. Согласно разработанному способу в контролируемой зоне устанавливают прибор, обеспечивающий регистрацию газоразрядной визуализации воздуха на поверхности среды и содержащий оптически прозрачный электрод, средство регистрации газоразрядного свечения, средство создания электромагнитного поля между электродом и средством регистрации газоразрядного свечения, подключенное к проводящей части электрода, и блок обработки параметров газоразрядного свечения, и регистрируют параметры газоразрядного свечения, генерируемого электромагнитными импульсами, при этом о предстоящем землетрясении судят по уменьшению площади газоразрядного свечения на менее чем на 20% при одновременном увеличении интенсивности газоразрядного свечения не менее чем на 1,5%.

Экспериментально отмечено, что над очагом землетрясения за несколько часов до его начала происходит генерация инфразвуковых колебаний в диапазоне до 6 Гц, приводящая к изменению электрофизических характеристик воздуха над областью землетрясения. Наличие указанных инфразвуковых колебаний, вызывающих состояние дискомфорта у животных и птиц, издавна использовали для предсказания будущих землетрясений.

Было экспериментально установлено, что перед извержением изменяется характер газоразрядного свечения воздуха над зоной будущего землетрясения. Предположительно электромагнитное излучение, вызванное процессами, происходящими внутри земли до земных колебаний, зафиксированное датчиком, усиливается газовым разрядом, что дает возможность визуализировать это электромагнитное излучение.

Это и послужило основанием для разработки настоящего технического решения.

Предпочтительно газоразрядное свечение создают путем подачи на электрод импульсов электромагнитного поля высокой напряженности (длительностью примерно 10 мкс с частотой следования 1000±100 Гц.).

Электрод предпочтительно устанавливают на открытом воздухе.

Преимущественно время единичного измерения составляет не более 10 мкс.

Обычно высокое напряжение подают на электрод одиночными импульсами один раз за 60 сек (экспозиция может варьироваться от 0,5 сек до 30 сек).

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанное устройство прогнозирования зоны землетрясения. Оно содержит оптически прозрачный электрод, средство регистрации газоразрядного свечения, средство создания электромагнитного поля между электродом и средством регистрации, подключенное к проводящей части электрода, и блок обработки зарегистрированных параметров газоразрядного свечения.

Предпочтительно оптически прозрачный электрод представляет собой диэлектрическую пластину (стекло) с нанесенным слоем проводящего материала (оксид олова или титана), причем проводящий слой обращен в сторону средства регистрации параметров газоразрядного свечения.

Средство регистрации газоразрядного свечения представляет собой ПЗС матрицу или выполненную на ее основе видеокамеру.

Средство создания электромагнитного поля высокой напряженности представляет собой генератор импульсов высокого напряжения с частотой 1000±100 Гц.

Средство обработки параметров газоразрядного свечения представляет собой программы персональный компьютер с соответствующим программным обеспечением.

Экспериментальную проверку разработанного технического решения проводили в период с середины декабря 2015 года по апрель месяц 2016 года (включительно).

Местом проведения эксперимента была выбрана Республика Молдова, район Тараклия. Данный район обладает достаточной сейсмической активностью.

Было использовано разработанное устройство, блок-схема которого приведена на фиг. 1, при этом использованы следующие обозначения: объект исследования 1 (воздух), оптически прозрачный электрод 2, газовый разряд 3, область свечения 4, генератор 5, оптическая система 6, видео-преобразователь 7, 8, средство обработки параметров 9.

Оборудование находилось в нежилом, изолированном помещении, без дополнительного отопления.

Проводились суточные измерения, режим съемки - 30 секунд.

Рассматривались только землетрясения с колебаниями выше 2.8 баллов и источником до 200 км от зоны установки оборудования. Территориально это, в основном, европейский эпицентр землетрясений - восточная часть Карпатских гор, зона Врача, Румыния (Zona seismica Vrancea, judetul Buzau, Zona seismica Vrancea, judetul Vrancea).

На фиг. 2 приведен типичный вид снятых параметров в графической форме.

Всего было получено более 6 миллионов графиков.

Были сделаны следующие выводы:

1. В большинстве случаев примерно за 8-14 часов до землетрясения были зафиксированы изменения сигнала; Наиболее информативными и чувствительными параметрами являются площадь и средняя интенсивность.

2. Наблюдались изменения трех типов, предположительно, что это может быть связано с разными типами землетрясений, источниками которых являются разные тектонические плиты.

Например:

14.03.2015 00-31, платформа 3, 9 баллов, 118 км, Бузау

Уменьшение площади свечения перед землетрясением 22,36%

Увеличение интенсивности свечения перед землетрясением 2,25%

16.03.2015 17-49, 4, 6 баллов, 115 км, Бузау

Уменьшение площади свечения перед землетрясением 29,95%

Увеличение интенсивности свечения перед землетрясением 2,83%

3. Были также зафиксированы другие изменения параметров, вероятно, связанные с регулярными погодными явлениями.

Данное изобретение позволит прогнозировать предстоящее колебание земной поверхности в радиусе 100-150 км от эпицентра, за 4-5 часов до начала землетрясения. Также полученные данные будут свидетельствовать о силе предстоящих подземных толчков.

Предположительно электромагнитное излучение, вызванное процессами, происходящими внутри земли до земных колебаний, зафиксированное датчиком, усиливается газовым разрядом, что дает возможность визуализировать это электромагнитное излучение.

1. Способ прогнозирования зоны землетрясения, характеризуемый тем, что в контролируемой зоне устанавливают прибор, обеспечивающий регистрацию газоразрядной визуализации воздуха на поверхности среды, содержащий оптически прозрачный электрод, средство регистрации газоразрядного свечения, средство создания электромагнитного поля между электродом и средством регистрации газоразрядного свечения, подключенное к проводящей части электрода, и блок обработки параметров газоразрядного свечения, регистрируют параметры газоразрядного свечения, при этом о предстоящем землетрясении судят по уменьшению площади газоразрядного свечения менее чем на 20% при одновременном увеличении интенсивности газоразрядного свечения не менее чем на 1,5%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что газоразрядное свечение создают путем подачи на электрод высоковольтных импульсов с частотой следования 1000±100 Гц.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что параметры газоразрядного свечения регистрируют непрерывно.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что параметры газоразрядного свечения регистрируют периодически.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что электрод устанавливают на открытом воздухе.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что время единичного измерения составляет не более 10 мкс.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что напряжение подают на электрод одиночными импульсами один раз за 60 сек.

8. Устройство прогнозирования зоны землетрясения, характеризуемое тем, что оно содержит оптически прозрачный электрод, средство регистрации газоразрядного свечения, средство создания электромагнитного поля между электродом и средством регистрации газоразрядного свечения, подключенное к проводящей части электрода, и блок обработки параметров газоразрядного свечения.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что оптически прозрачный электрод представляет собой диэлектрическую пластину с нанесенным слоем проводящего материала, причем проводящий слой обращен в сторону средства регистрации газоразрядного свечения.

10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что средство регистрации газоразрядного свечения представляет собой ПЗС матрицу.

11. Устройство по п.8, отличающееся тем, что средство создания электромагнитного поля высокой напряженности представляет собой генератор импульсов с частотой 1000±100 Гц.

12. Устройство по п.8, отличающееся тем, что средство обработки параметров газоразрядного свечения представляет собой персональный компьютер с соответствующим программным обеспечением.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области геологии, а именно к прогнозу распределения рапоносных структур с аномально высоким давлением флюидов (АВПД) в геологическом разрезе осадочного чехла платформ и областей их сочленения с краевыми прогибами.

Изобретение относится к области прикладной геохимии и может быть использовано при поисках месторождений полезных ископаемых, при прогнозно-геохимическом картировании закрытых и полузакрытых территорий на основе данных геохимического картирования исследуемых территорий и последующего анализа проб почв.

Изобретение относится к способам поиска месторождений углеводородов и может быть использовано для обнаружения углеводородов в высокоуглеродистых отложениях баженовской свиты.

Изобретение относится к области геологоразведки и может быть использовано для поисков нефтегазосодержащих участков недр. Сущность: в пределах выделенных участков проводят газовую съемку по почвенному слою и геотермические исследования.

Изобретение относится к области геохимии и может быть использовано при проведении геохимических исследований. Предложен способ, позволяющий определить с пространственным разрешением геохимию геологических материалов или других материалов.

Изобретение относится к области радиационной безопасности персонала, работающего с открытыми источниками ионизирующего излучения. Способ определения эффективной ожидаемой дозы облучения при ингаляционном поступлении цезия 137, заключающийся в определении дозы по энергии одного радиоактивного распада, коэффициента качества, числа распадов в органе за время наблюдения, отличающийся тем, что величину дозы определяют с учетом концентрации радионуклида в клетках и межклеточной жидкости раздельно, по формуле: где H50 - доза, Зв;ЭЭ - энергия одного распада, МэВ;КК - коэффициент качества;1.6*10-13 - коэффициент перевода энергии из МэВ в джоули;Рк и Рж - доли числа распадов N, приходящихся на клетки и внеклеточные жидкости;Мк - масса клеток;Мж - масса внеклеточной жидкости.Технический результат – определение ожидаемой эффективной дозы при ингаляционном поступлении 137Cs с учетом неравномерности его распределения в организме человека..

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для обнаружения предвестников землетрясений. Сущность: измеритель содержит мостовую схему (1) на постоянном токе от источника (2), работающую в режиме разбалансировки.

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для краткосрочного прогнозирования землетрясений. Сущность: определяют прогнозную дату землетрясения.

Изобретение относится к области геологии и может быть использовано для определения стандартного элемента по статистическим данным кластерного анализа. Иллюстративный способ включает получение двухмерных (2D) или трехмерных (3D) цифровых изображений образца породы.

Изобретение относится к области геодинамического моделирования и может быть использовано для построения векторного пространственно-временного поля тектонических напряжений на неограниченной площади и выделения блоков-концентраторов тектонических напряжений.

Изобретение относится к способу многоканальной регистрации сейсмических колебаний на инженерно-сейсмометрической станции и может быть использовано для регистрации сейсмических явлений на строительных объектах при землетрясениях, вызывающих повреждения зданий и сооружений.

Изобретение относится к области строительства, а именно к цифровым инженерно-сейсмометрическим станциям, которые могут быть использованы также и для регистрации сейсмических явлений на строительных объектах при сильных землетрясениях, имеющих систему мониторинга технического состояния зданий или сооружений.

Изобретение относится к области геофизики. Заявлен переключатель, приводимый в действие перепадом давления, содержащий механизм, реагирующий на давление, для обеспечения реакции на давление в ответ на перепад давления и исполнительный привод устройства, выполненный для взаимодействия с механизмом, реагирующим на давление, и для использования реакции на давление механизма, реагирующего на давление, для приведения устройства в действие.

Изобретение относится к области геологии, а именно к прогнозу распределения рапоносных структур с аномально высоким давлением флюидов (АВПД) в геологическом разрезе осадочного чехла платформ и областей их сочленения с краевыми прогибами.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для измерения микродеформаций земной коры на дне морей и океанов и изучения пространственно-временной структуры геофизических полей инфразвукового и звукового диапазонов.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для сейсмоакустических исследований на шельфе при выполнении разведочных работ нефтегазоносных месторождений.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к многокомпонентному измерению акустических сигналов, и может найти применение в подводных сейсмологических и сейсморазведочных работах, в исследованиях морской фауны, для контроля судоходства.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении морских сейсморазведочных работ. Варианты осуществления изобретения предусматривают способы, системы и устройство для экономии энергии при проведении донной сейсморазведки.

Изобретение относится к измерительной техники и может быть использовано для поиска места прохождения и глубины трубопроводов водоснабжения и теплосети, газо- и нефтепроводов, находящихся под землей.

Способ вибрационной сейсморазведки включает возбуждение и регистрацию непрерывных сигналов, а также последующую взаимную корреляцию или деконволюцию полученных записей с использованием опорного сигнала, регистрируемого в приповерхностной зоне или в скважине.

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для прогнозирования землетрясений. Сущность: в контролируемой зоне устанавливают прибор, обеспечивающий регистрацию газоразрядной визуализации воздуха на поверхности среды. Указанный прибор содержит оптически прозрачный электрод, средство регистрации газоразрядного свечения, средство создания электромагнитного поля между электродом и средством регистрации газоразрядного свечения, блок обработки параметров газоразрядного свечения. Регистрируют параметры газоразрядного свечения. О предстоящем землетрясении судят по уменьшению площади газоразрядного свечения менее чем на 20 при одновременном увеличении интенсивности газоразрядного свечения не менее чем на 1,5. Технический результат: упрощение прогнозирования средних и сильных землетрясений. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх