Янв 14 2001

КОМПЛЕКСНЫЙ МОНИТОРИНГ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Опубликовано в 17:41 в категории Экология города

КОМПЛЕКСНЫЙ МОНИТОРИНГ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

КАК ОСНОВА ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

И.Л. Учитель*, Б.Б. Капочкин

  • , В.В. Лисоводский
  • *ОАО «Одессагаз»

  • Одесский гидрометеорологический институт

    Наряду с важнейшей проблемой районирования геодинамического риска, не менее важное значение имеет постановка и решение проблемы опережающего диагноза геодинамической обстановки, в какой-то мере создание базы для прогноза распределения аварий в пространстве. В этом плане имеет прямой смысл использовать косвенные признаки, отражающие особенности пространственной изменчивости поля геодинамических напряжений.

    Формирование нового направления практической деятельности в сфере проектирования новых и эксплуатации существующих сетей городских газопроводов требует серьезного теоретического обоснования. В этом плане нами используются основные теоретические положения, разработанные ведущими учеными в области диагноза и прогноза геодинамических процессов, в общем виде приведенные в работе И.Г. Кисина [1]. Считается, что амплитуды аномальных эффектов (отклонения тех или иных показателей от фоновых значений) определяется двумя факторами: структурой поля напряжений-деформаций и состоянием геологической среды. Рассматриваются особенности процессов, связанные с нарушением устойчивости геоблоков, распределением усилий в дискретной среде, влиянием неоднородности среды и неравномерным развитием деформаций. Известно, что в зонах тектонических нарушений деформации земной коры проявляются значительно сильнее, чем в ненарушенных блоках земной коры. Земноприливные деформации в зонах тектонических нарушений больше, чем внутри блоков в 3-3.5 раза [2] Таким образом, исключительно большие аномальные эффекты в зонах тектонических нарушений вызываются деформациями как приливного, так и неприливного происхождения.

    Считается, что процессы в зонах разломов, взаимодействующих с блоками, контролируют значительную часть относительных движений блоков. Поскольку максимальные амплитуды аномальных эффектов обнаружены на сочленениях блоков, испытывающих разнонаправленные движения, надо полагать, что такие эффекты порождаются вследствие изменения поля напряжений-деформаций в зонах разломов в периоды интенсификации геодинамических движений. Именно на таких сочленениях блоков должна в наибольшей степени проявляться потеря устойчивости при поступлении энергии извне, наиболее вероятен процесс аномального роста деформаций с возникновением сейсмодислокаций. Нарушение устойчивости на разломах - границах элементов дискретной среды может происходить и при сравнительно небольшом энергетическом вкладе. В результате интенсивных напряжений деформации могут проявляться относительными смещениями довольно крупных блоков, которые деформируются, как единое целое. При этом на контактах блоков формируются высокоамплитудные аномальные эффекты, а внутри таких блоков, подобные эффекты проявляются значительно слабее.

    Наряду с деформационными процессами, аномальные эффекты могут быть связаны с высокой тензочувствительностью. В этом случае интенсивная реакция среды может проявляться даже при слабых деформациях. Высокая тензочувствительность характерна для трещиноватых водонасыщенных сред. Малые изменения сечения трещин при небольшом приросте давления приводят к резкому увеличению проницаемости для флюидов.

    Таким образом, становится очевидным, что структура геофизической среды, иерархия слагающих ее элементов играют весьма существенную роль в формировании аномальных проявлений. Многостадийный процесс разрушения и консолидации блоков, их переход от стабильного в неустойчивое состояние контролирует образование и развитие проницаемых зон, которые находятся под воздействием изменяющегося поступления энергии. Отсюда вытекает определенная иерархия проницаемых зон, тесно связанная с иерархией блоковой структуры. Свойства этих зон не остаются постоянными, а изменяются в зависимости от хода современного тектонического процесса.

    В соответствии с иерархией проницаемых зон, местом каждой такой зоны в системе блоков свойства этих зон зависят от размеров и подвижности блоков, между которыми эти блоки расположены. Уже имеются данные, подтверждающие такую иерархию - от крупных, до сравнительно мелких, приуроченных к небольшим системам трещин, где отмечена высокая тензочувствительность.

    В частности, рядом авторов отмечается хорошая корреляция между временными изменениями скоростей сейсмических волн со степенью тектонической раздробленности и даже приуроченность аномалий волнового поля к трещинным зонам (Сейсмический…1986 [3], что особенно важно для объяснения причин разрушения воздушных линий газопроводов. Временные изменения свойств границ блоков, как проницаемых зон определяются степенью деформированности среды. Помимо уровня действующих напряжений здесь определенную роль играет соотношение направление поля деформаций и простирания пограничной проницаемой зоны.

    Новым элементом, вносимым нами с существующую методическую сферу является то, что нами предлагается изучать процесс изменения деформационных проявлений вдоль тектонических нарушений в динамике. Нашим вкладом в решение проблем геодинамического районирования территорий является концепция использования уже разработанных методов для выявления зон разломов в плане, ранее используемых в предположении статического режима литосферы, неизменного напряженно-деформированного состояния земной коры, для оценки региональных особенностей геодеформационного поля, его динамики во времени. Другими словами мы предлагаем использовать информацию о быстроменяющихся процессах в атмосфере и гидросфере для оперативной оценки интенсивности протекающих деформационных процессов и для диагноза ориентации поля деформационных процессов в динамике, что имеет практические приложения во многих областях, в том числе при оценке временных вариаций погрешностей геодезических съемок, не говоря уже о проблеме диагноза и прогноза аварийности газовых сетей.

    В последние годы наиболее эффективным методом мониторинга окружающей среды, в том числе напряженно-деформированного состояния земной коры, являются дистанционные методы.

    Изучение поля геодинамических напряжений в земной коре по косвенным признакам успешно применяется в геологии и геоморфологии. Наблюдения ведутся за тепловым потоком и другими параметрами, как на суше, так и в районах акваторий. В зимнее время мониторинг ведется за толщиной снежного покрова на суше и особенностями распространения по акватории ледовых полей.

    В последние годы получили широкое развитие изучение причинно-следственных связей компонентов ландшафта с геологическими структурами и процессами, протекающими в земной коре. По сути дела, речь идет о передаче к дневной поверхности энергии различных физических полей земной коры и их влиянии на формирование типов ландшафтов и закономерностей их изменения. Выделение и изучение в большом многообразии ландшафтных компонентов как элементов большой и чрезвычайно сложной системы тех из них, которые генетически связаны с геологическими структурами и процессами, которые в последнее время получили название геоиндикаторов, составляют основу нашей концепции.

    Выполнены исследования возможности идентификации аварийности газопроводов природного генезиса по аномалиям теплового потока. Измерения теплового потока очень трудоемки и методически слабо обеспечены. Мы выдвинули гипотезу о том, что аномалии теплового потока могут быть выявлены путем исключения из наблюдений за температурным режимом температурных аномалий синоптического масштаба адвективного характера. Такая работа была выполнена. Были собраны данные о реальной температуре воздуха в Одессе в период с апреля 1998 по апрель 1999 г. и материалы суточных прогнозов, в которых не учтен геотермический фактор, потоки тепла по тектоническим нарушениям. Сглаженные ошибки прогноза температуры воздуха и есть по нашему мнению аномалии теплового потока геотермического генезиса. Выполненные исследования показали, что аномалии теплового потока практически всегда совпадают с геодеформационными процессами, за исключением двух случаев (4-е октября 1998 и 2-е января 1999 г.), когда аномалии теплового потока имели место вопреки планетарным геодеформационным процессам приливного характера в связи с региональными тектоническими активизациями в районе Крыма (Севастополь) и Закарпатья, соответственно. Характерно, что активизации тектонических процессов, сопровождаемые в Одессе разрушениями домов и аномалиями геотермического теплового потока, авариями газовых сетей не проявились.

    Изменения напряженно-деформированного состояния земной коры в настоящее время регистрируются на специально созданных геодинамических полигонах в рамках мониторинга гидро-геодеформационного поля Земли (ГГД-мониторинга). В то же время, по мнению академика РАН М.Г. Хубларяна, замкнутые бессточные водоемы могут быть хорошими индикаторами и натурной моделью глобальных изменений, в том числе геодеформационных. Изменение знака подземного водообмена позволяет определять долговременную смену процессов регионального сжатия земной коры, процессами растяжения. Известно, что процессы регионального сжатия сопровождаются выделением воды, связанной до этого в минералах горных пород. В нашем регионе одним из замкнутых бессточных водоемов является Куяльницкий лиман, изменение режима которого достаточно хорошо изучено, а связи уровня лимана с тектоническими процессами посвящено достаточно много публикаций [4].

    Проанализировав водный режим этого бессточного водоема, на основе анализа невязок водного баланса было установлено, что до 1992 года в лимане имел место процесс изъятия воды литосферой, что сопровождалось неадекватно расчетам баланса падением уровня воды в лимане. Начиная с 1992 года, произошла смена знака процесса.

    Из вышесказанного можно сделать вывод, начиная с 1995 года процессы сжатия привели к активизации тектонически ослабленных зон диагональной ориентации (вдоль направления оси Куяльницкого лимана) с возможным ослаблением напряжений по ортогональной системе тектонических нарушений.

    Литература

    1. Киссин И.Г. Высокоамплитудные предвестники землетрясений и «чувствительные зоны» земной коры. Известия АН СССР сер. Физика Земли. 1988. № 6. С. 3-12).

    2. Латынина Л.А. Шишкина Т.П. Об интенсивности приливных и тектонических движений в зоне Сурхобского разлома. Известия АН СССР. Сер. Физика Земли. 1978. №6. С. 87-93

    3. Сейсмический мониторинг земной коры. М. ИФЗ. 1986. 290 с.

    4. Капочкин Б.Б., М.И. Исаков. Воднобалансовые проблемы Куяльницкого лимана. Материалы международного симпозиума «Управление и охрана побережий Северо-Западного причерноморья», 30 сентября - 6 октября 1996 г. г. Одесса.

  • Нет пока ответов

    Комментарии закрыты.