Комплекс для оценки сейсмической опасности и снижения ее негативных последствий
Техническое решение относится к сейсмологии, в частности к прогнозированию землетрясений и снижению их негативных последствий. Комплекс включает установленный в центре исследуемой территории вибрационный источник 1 и расположенную вблизи него базовую сейсмостанцию 2. Группа отдаленных сейсмостанций 3 размещена таким образом, чтобы проходили через жизненно важные объекты. Пункт сбора информации от сейсмостанций 4 содержит компьютер 5 с программным обеспечением, позволяющим рассчитывать изменения в напряженно-деформированном состоянии земной коры по направлениям трасс с учетом влияния на получаемые результаты ряда наиболее значимых данных. Компьютер 5 связан с МЧС 8 которая снабжена системой оперативного оповещения 9. Комплекс позволит получать информацию о сейсмической ситуации территории, оценивать ее опасность и в случае необходимости оперативно осуществлять оповещение об этом населения. 1 ил.
Заявляемое техническое решение относится к сейсмологии, в частности к прогнозированию землетрясений, и может быть использовано при создании систем прогнозирования землетрясений по перераспределению упругой энергии в земной коре и снижению негативных последствий разрушительных землетрясений.
Землетрясения были и остаются наиболее масштабными природными катаклизмами, связанными с большими разрушениями и массовой гибелью людей, (смотри, например, книгу Стейси Ф. Физика Земли. Москва, Мир, 1972). Проблема достоверного предсказания таких явлений продолжает оставаться очень актуальной. Известно множество косвенных признаков возможного землетрясения, регистрируемых различными физическими методами, такие как сдвиговые деформации земной коры, изменение скоростей продольных и поперечных волн, неоднородности в ионосфере над очагом и др. (смотри, например, книгу Рикитаке Т. Предсказание землетрясений: перевод с англ. Москва, Мир, 1979, с 314. и другие)
В настоящее время существует множество различных способов и систем, предназначенных для прогнозирования землетрясений. Они основаны на измерении и анализе какого либо одного или одновременно нескольких параметров состояния системы атмосфера-литосфера. Смотри, например, патенты на изобретения RU №№2170447, 217048, 2130195, 2120647 и многие другие.
Существуют различные глобальные системы определения вероятности землетрясений с использованием космических средств наблюдения (смотри, например, патенты №№2247412, 2242774 и др.),
основанные на метеорологических наблюдениях, которые очень сложны и дорогостоящи.
Существуют также специальные методы и системы по сейсмическому микрорайонированию (смотри, например, «Рекомендации по сейсмическому микрорайонированию» Москва, Наука, 1985, с 72.2). В этом направлении также имеются патенты, основанные на использовании вибрационного источника, с помощью которого возбуждаются сейсмические колебания, и сейсмоприемников, анализируя показания которых судят о состоянии грунтов и степени сейсмической опасности территории. Такие способы и системы направлены на использование при геофизической разведке, инженерных изысканиях, предшествующих строительным работам, (смотри, например, патенты RU №№2009975, опубл. 20.12.1997, 2105997, опубл. 27.02.1998, а также №2126983 «Способ формирования сейсмических данных с использованием сейсмического вибратора» опубл. 27.02.99 и др.). Однако методы и системы микрорайонирования не приемлемы для больших территорий.
Таким образом пока не существует достаточно надежных и не сложных в реализации систем, позволяющих оперативно отслеживать и прогнозировать сейсмическую опасность и вести постоянный мониторинг крупных регионов.
Технической задачей заявляемого решения является разработка комплекса, с помощью которого можно одновременно получать данные о земной коре по состоянию ее упругой деформации с распределенных с учетом ее особенностей по заданной территории точек, анализировать эти данные, на основании этого анализа делать выводы о сейсмической ситуации, оценивать ее опасность и, в случае необходимости, оперативно информировать об этом население.
Указанная задача решается за счет того, что комплекс для оценки сейсмической опасности и снижения ее негативных последствий включает установленный в центре исследуемой территории вибрационный
источник, предназначенный для возбуждения сейсмических колебаний, и расположенную вблизи него базовую сейсмостанцию. При этом в комплекс входит также группа отдаленных сейсмостанций размещенных таким образом, чтобы трассы - прямые линии между каждой из станций и вибрационным источником, проходили через наиболее значимые и жизненно важные объекты территории. Комплекс включает также пункт сбора информации от всех сейсмостанций, как базовой так и отдаленных, содержащий компьютер с программным обеспечением, позволяющим рассчитывать изменения в напряженно-деформированном состоянии земной коры по направлениям трасс с учетом задержки во времени поступления сейсмической волны между базовой и удаленными сейсмостанциями, разницей амплитуд колебаний базовой и удаленных сейсмостанций, разницей амплитуд ранее наблюдаемых измерений с текущими, а также с учетом известного строения земной коры по трассам, по которым делается вывод о степени запаса прочности породы в земной коре на данный момент времени по каждой трассе. Этот компьютер через передающее устройство связан с приемным устройством МЧС для определения там сейсмической опасности по существующим критериям минимально допустимого запаса прочности трасс. МЧС снабжена системой оперативного оповещения населения и промышленных объектов в случае возникновения опасности. Системы связи между сеймостанциями и пунктом сбора информации, а также между пунктом сбора информации и МЧС могут быть любого вида, как проводные так и беспроводные.
На фиг.1 схематически изображен комплекс для оценки сейсмической опасности и снижения ее негативных последствий.
Комплекс содержит вибрационный источник - 1, вблизи которого расположена базовая сейсмостанция 2. 3 - отдаленные от вибрационного источника сейсмостанций, связанные системой связи с пунктом сбора
информации 4, где находится компьютер 5 и передающее устройство 6. 7 - приемное устройство службы МЧС 8, а 9 ее система оповещения.
Комплекс работает следующим образом. Включают вибрационный источник 1, который возбуждает сейсмические волны, распространяемые на различные расстояния в зависимости от мощности вибрационного источника и принимаются всеми сейсмостанциями, как базовой 2, так и отдаленными 3, т.к. каждая из сейсмостанций содержит сейсмоприемники, блок преобразования аналоговой информации в цифровую (АЦП), блок памяти и передающее устройство. Сейсмостанции регистрируют возникшие от вибрационного источника 1 колебания, сохраняют информацию о них в своей памяти, после чего информация о записанных в памяти сейсмостанций колебаниях передается на пункт сбора и обработки информации 4 - в компьютер 5. В компьютере специально разработанная программа расчета механических перемещений точек среды, возбуждаемых поверхностными гармоническими нагрузками в пакете упругих анизотропных слоев, содержащих систему трещин, защищенная свидетельством на программу ЭВМ №2006614042, Госреестр 24.11.2006, с учетом задержки во времени поступления сейсмической волны между базовой 2 и удаленными 3 сейсмостанциями, а также разницей амплитуд колебаний базовой 2 и удаленных 3 сейсмостанций, разницей амплитуд ранее наблюдаемых измерений с текущими, а также с учетом известного строения земной коры по каждой трассе, рассчитывает изменения в напряженно-деформированном состоянии земной коры по направлениям трасс, по которым делается вывод о степени запаса прочности породы в земной коре на трассе на данный момент времени. При приближении рассчитанного программой запаса прочности к предельно допустимому уровню по конкретной трассе, информация об этом через передатчик 6 передается на приемное устройство 7 дежурной службы МЧС 8, где может быть принято решение о целесообразности оповещения населения и руководства жизненно важных объектов и
оперативной организации требуемых для этого мероприятий. Если на МЧС имеются данные по другим предвестникам землетрясения, могут быть сделаны еще более достоверные совокупные выводы о ситуации. Таким образом комплекс позволяет производить постоянное наблюдение за ситуацией и в случае возникновения реальной угрозы население может быть оперативно оповещено об угрозе и необходимых действиях.
В качестве вибрационных устройств могут быть использованы стационарные и передвижные вибрационные источники российского и зарубежного производств, развивающие усилия от 10 тонн и более. Длина трасс - расстояний между вибрационным источником и отдаленными сейсмостанциями может быть от 10 до 400 км.
Предлагаемый комплекс наблюдении за сейсмической обстановкой в зависимости от рельефа местности и строения скальных грунтов каждой конкретной территории может охватывать достаточно большую площадь (до 500 тысяч квадратных километров и даже более) и оперативно предоставлять достоверную информацию, а в случае необходимости информировать об этом сотрудников МЧС для получения ими возможности обеспечить требующиеся в чрезвычайных ситуациях меры.
Таким образом, заявляемое техническое решение, направленное на отслеживание сейсмической опасности и организацию снижения тяжелых последствий землетрясений, может найти широкое применение в том числе и если получаемую с его помощью информацию анализировать в совокупности с использованием иных доступных сведений о предвестниках землетрясений.
Комплекс для оценки сейсмической опасности и снижения ее негативных последствий, включающий установленный в центре исследуемой территории вибрационный источник и расположенную вблизи него базовую сейсмостанцию, также включает группу отдаленных сейсмостанций, размещенных таким образом, чтобы трассы - прямые линии между каждой из сейсмостанций и вибрационным источником проходили через наиболее значимые и жизненно важные объекты территории, при этом комплекс включает пункт сбора информации от всех сейсмостанций как базовой, так и отдаленных, содержащий компьютер с программным обеспечением, позволяющим рассчитывать изменения в напряженно-деформированном состоянии земной коры по направлениям трасс с учетом задержки во времени поступления сейсмической волны между базовой и удаленными сейсмостанциями, разницей амплитуд колебаний базовой и удаленных сейсмостанций, разницей амплитуд ранее наблюдаемых измерений с текущими, а также с учетом известного строения земной коры по трассе, по которым делается вывод о степени запаса прочности породы в земной коре на данный момент времени по каждой трассе, этот компьютер через передающее устройство связан с приемным устройством МЧС для передачи на МЧС полученной информации и определения там степени сейсмической опасности, при этом МЧС снабжена системой оперативного оповещения, которая может быть использована в случае возникновения опасности.
