Способ оперативного оповещения о землетрясениях

Способ оперативного оповещения о землетрясениях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для оповещения особо важных объектов, таких как АЭС, химические комбинаты, высоковольтные станции и др. Цель - повышение надежности и помехоустойчивости. В качестве колебаний от землетрясений регистрируют низкочастотное электромагнитное излучение в диапазоне 0,02 - 2 Гц и электрическое поле, определяют вектор Пойнтинга, а по направлению и заданной абсолютной величине вектора Пойнтинга определяют факт регистрации сейсмического события и включают систему оповещения и защиты. При этом пункты наблюдения размещают либо непосредственно под объектом, либо на расстоянии до 1 км., а измерения проводят в скважинах ниже водоносного горизонта. 2 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (seeps G 01 Ч 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4681094/25 (22) 18.04.89 (46) 30.08.91. Бюл. М 32 (71) Институт физики Земли им. О,Ю.Шмидта . (72) M.Á.Гохберг и В.Т.Левшенко (53) 550.834(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 868665, кл. 6 01 V 1/00, 1979.

Рикитаке Т. Предсказание землетрясений. — М.: Мир, 1979, с.234 — 238. (54) СПОСОБ ОПЕРАТИВНОГО ОПОВЕЩЕНИЯ О ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯХ (57) Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для оповещения особо важных объектов, таких

Изобретение относится к сейсмологии и может быть использовано для оповещения особо важных объектов, расположенных в эпицентральной зоне землетрясения, до прихода ударной волны.

Целью изобретения является повышение надежности и помехоустойчивости.

Способ осуществляется следующим образом.

Вблизи охраняемого объекта на расстоянии до 1 мкм размещается не менее трех пунктов наблюдения. Каждый пункт наблюдения включает в себя трехкомпонентную систему индукционных магнитных датчиков, а также трехэлектродную установку для измерения электрического поля. Датчики и электроды целесообразно устанавливать в скважинах или штольнях. Для всех пунктов наблюдений подбираются идентично ампÄÄ5UÄÄ 1674034 А1 как АЗС, химические комбинаты, высоковольтные станции и др. Цель — повышение надежности и помехоустойчивости. В качестве колебаний от землетрясений регистрируют низкочастотное электромагнитное излучение в диапазоне 0,02-2 Гц и электрическое поле, определяют вектор Пойнтинга, а по направлению и заданной абсолютной величине вектора Пойнтинга определяют факт регистрации сейсмического события и включают систему оповещения и защиты.

При этом пункты наблюдения размещают либо непосредственно под объектов, либо на расстоянии до 1 км, а измерения проводят в скважинах ниже водоносного горизонта. 2 з.п. ф-лы. литудные и фазовые характеристики датчиков. Сигналы с датчиков передаются на центральный пункт обработки, который включает в селя процессор на базе быстродействующей ЭВМ, рассчитывающий в реальном масштабе времени на временном интервале до 0,5 сек, что обеспечивает оценку от 1/4 до полного периода колебаний, величину вектора Пойнтинга для каждой точки наблюдения, а также направление полученного вектора.

Сущность способа заключается в следующем.

Известно, что процесс подготовки землетрясения сопровождается изменением напряженности геомагнитного поля. В настоящее время установлено, что землетрясение сопровождается резким скачкообразным изменением низкочастот1674034 ного электромагнитного излучения, причем абсолютная величина электромагнитного излучения зависит or силы землетрясения, Скорость распространен2ля электромагнитных волн зависит от свойств среды и апре- -5

С деляется иэ соотношения V =- р==, где с— ю р скорость света для вакуума "=:3 - 10 м/с;е,„,и, — диэлектрическая и магнитная проницаемости среды. Для реальных "ред эта скоро- 1О сть составляет первые сотни километров в секунду. Поэтому в качестве параметра колебаний от землетрясения регистрируются компоненты низкочастотного электромагнитного излучения: переменного электро- 15 магнитного и электрического полей. Зта ,.обеспечивает получение большего запаса времени по сравнению с сейсмическим для включения и срабатывания средств защлты, 2О

Опытным путем установлено, что высокочастотное электрома, нитное излучение быстро затухает в среде и может быть зарегистрировано существующей аппаратурой на расстояниях не более 1-5 км от очага, 25 сверхнизкочастотное излучение с периодами более 5 с, не дает выигрыша во времени, поскольку для ега идентификации требуется анализ не менее чем 1/4 периода колебаний, а эта уже 3 — 5 с, Поэтому оптимальным 3О2 я вля ются сравн ител ьно слабозатухающие электромагнитные колебания в диапазоне

G,2 — 2 Гц.

Для оценки величинь и направления низкочастотного электромагнитного излу- 35 чения испаль-!$8E с51 веKT7I2 Пайнтинга BGKтор плотности потока энергии электромагнитного паля„аг;ределенный как произведение векторов напряженннасти магнитного поля и электрического паля I= 4О .) =(Е. ° Hj.

Вектор Пойнтинга всегда направлен от источника, возбуждающего электромагнитные колебания. Если наг равление вектора совпадает с направлением на дневную па- 45 верхнасть, эта свидетельствует о расположении источника в земной коре, т.е. ат землетрясения, поскольку другие источники низкочастотного электрамагн лтнага излучения в литасфере не известны. 5О

Противоположное направление вектора свидетельствует о магнигасфернам пра2-схождении сигнала.

При этом, опытным путем установлено, что значимым принимается отклонение на- 55 правления вектора ат горизонтали, более чем на 1О .

Также установлена, чта существует фоновое электромагнитное излучение лигасферного происхождения, причиной которого является пр.2це с возникновения микротрещин впоро,де под влиянием изменения тектонических напряжений, а также приливных суточных вариаций гравитационного паля. величина фонового электромагнитного излучения изменяется в зависимости ат конкретных геолого-геофизических характеристик региона и для конкретных регионов может отличаться в несколько раз, Хотя максимальная величина этого излучения существенно меньше электромагнитного сигнала, излучаемого очагом землетрясения, однако для каждого конкретного объекта требуется проведение предварительной оценки фонового излучения для определения порогового значения величины сигнала срабатывания системы оповещения. Кроме того, требуется заранее оценить уровень излучения от землетрясений, безопасных для объекта, В качестве такового принимается величина сейсмичности не более 3 баллов, чта соответствует общепринятым строительным нормам для особо важных обьектов, Таким образом, определяя абсолютную величину вектора Пойнтинга для фонового излучения и для безопасного уровня сейсмичности, определяем максимально допустимое значение вектора Пойнтинга для данного района и объекта. Сигнал тревоги формируется при превышении величины вектора Пойнти2 ra этого предельного значения, Для выработки сигнала тревоги используются совпадающие показания не менее чем па двум пунктам наблюдения, что искиачает ла2кные тревоги за счет неисправности аппаратуры или случайного электромагнитного процесса вблизи одного из пунктов наблюдения, Для уменьшения поляризации полезнога сигнала за счет влияния водоносного горизонта и исключения факторов, связанных с деятельностью человека вблизи пункта наблюдений, измерения проводят в скважинах ниже водоносного горизонта, Размещение датчиков не более 1 км, ат объекта позволяет регистрировать с высокой степенью точности сейсмические события, происходящие непосредственно пад объектам, незначительные по мощности, на опасные для объекта из-за близости.

Перед началом эксплуатации системы проводят определение предельно допустимага фонового значения вектора Пойнтинга. Для этого в течение месяца проводят наблюдения за фоновыми вариациями вектора Пайитинга в диапазоне частот О,2 — 2 Гц при отсутствии земл трясений. Все вариации,, связанные с направлением вектора

Пойнтинга с вертикальной составляющей, 1674034

Составитель А. Алешин

Редактор С, Никитина Техред M,Моргентал Корректор М.Кучерявая

Заказ 2918 Тираж 331 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина. 101 направленной от земной поверхности, не рассматриваются (внешние источники). Одновременно определяем величину вектора

Пойнтинга для интенсивности не менее 3 баллов в этом районе. На основании пол- 5 ученных данных определяем максимально допустимое значение абсолютной величины вектора Пойнтинга как суммарное значение векторов от фоновых вариаций и сейсмического процесса.

Определенное максимально допусти- 10 мое значение вектора Пойнтинга задается в качестве критерия оценки опасности в процессорную систему 3 ВМ. При эксплуатации системы в случае превышения величины и совпадения направления векторов с задан- 15 ными (т.е. направление с нижнего полупространства > 10".) не менее чем по двум пунктам наблюдений система автоматически формирует сигнал о регистрации и передает его на систему оповещения и защиты. 20

Таким образом, способ позволяет повысить надежность и помехоустойчивость оповещения, обеспечив запас времени до прихода сейсмической волны от близких землетрясений. 25

Формула изобретения

1. Способ оперативного оповещения о землетрясениях, включающий размещение не менее трех пунктов наблюдения вблизи охрачяемого объекта и регистрацию колебаний трехкомпонентными датчиками магнитного поля, выработку си гнала предупреждения при повышении сигналов с датчиков колебаний заранее установленного порога, передачу сигнала предупреждения на систему защиты и оповещения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и помехоустойчивости, в пунктах наблюдения дополнительного регистрируют три компоненты электрического поля, регистрацию вариаций электромагнитного поля осуществляют в диапазоне частот 0,02-2 Гц, по полученным данным устанавливают порог как абсолютную величину вектора Пойнтинга для фоновых вариаций и для сейсмических колебаний интенсивностью не менее 3 баллов, а сигнал предупреждения вырабатывают при отклонении вектора Пойнтинга в не менее чем в двух пунктах наблюдений от вертикали снизу на дневную поверхность не более чем 80О и при превышении величиной вектора Пойнтинга найденного порога, 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расстояние от пунктов наблюдений до охраняемого объекта не превышает 1 км, 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерения производят в скважинах ниже водоносного горизонта,