Сибирский федеральный университет

Скачать 1.05 Mb.

Название	Сибирский федеральный университет
страница	5/10
Дата публикации	05.07.2015
Размер	1.05 Mb.
Тип	Документы

100-bal.ru > Астрономия > Документы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Рис. 3. Графическая визуализация доменов.

На графике «Потоки» приводятся значения потока в базе данных (красный), потока в каталоге (синий) и аппроксимированный (зеленый). Графики можно просматривать как в декартовых, так и в логарифмических координатах (рис. 3, 4).

а б

Рис. 4. Графики повторяемости.

Очаги и линеаменты. Закладка предназначена для задания сейсмического режима выбранных очагов и линеаментов. В наборе списков «Сейсмический поток очага» в списке «Общий» приводится общий поток Регина к которому принадлежит домен, в списке «Общая длина» – длина всех линеаментов соответствующей магнитуды в этом регионе. «Общий поток» нормированный на «Общую длину» выводится в списке «Удельный». В списке «Собственный» – новые задаваемые значения общего потока линеамента (их также можно менять вручную). В списке «Поток в БД» приводятся общий (нормированный только на время) поток линеамента заданный в базе данных. Список «События каталога» содержит параметры сейсмических событий произошедших в непосредственной близости от очага или линеамента. На верхнем графике (рис. 5) представлена конфигурация зон ВОЗ, выделены активный очаг или линеамент и «События каталога» (в зависимости от изучаемой зоны).

Зоны ВОЗ. Закладка предназначена для задания параметров зон ВОЗ – домены, линеаменты и очаги. К параметрам относятся геометрическая форма, индивидуальные настройки расчета, задание свойств исследуемых очагов (рис. 5). В поле «Предварительный просмотр» приводится графическая визуализация пространственного положения текущей зоны ВОЗ. В правом верхнем углу – трехмерная визуализация площадки протяженного очага для текущей зоны (поворот по азимуту, угол падения и его разброс, положение гипоцентра на площадке), график можно вращать.

Рис. 5. Задание параметров зон ВОЗ.

Параметры расчета. Закладка предназначена непосредственно для расчета карт сотрясаемости и повторяемости (рис. 6). Возможно два режима расчета сотрясаемости: для сетки приемников и для произвольного набора точек. По умолчанию выбран режим для расчета сетки. При этом возможно осуществление следующих операций: удалить, добавить или отредактировать текущую модель сейсмического эффекта, а также выбрать периоды времени для моделирования каталога и сохранить этот каталог в файл.

После расчета отображаются графики повторяемости: исходный и полученный на основе модельного каталога для каждой из зон ВОЗ, принявшей участие в расчете. Значения, полученные для каждого приемника по картам интенсивности сотрясений и периодов повторяемости сейсмических сотрясений, отображаются в списке-таблице и на карте в цветах ОСР-97 (рис. 6).

В окне «Предварительный просмотр» отображаются в зависимости от текущей операции либо взаимное расположение пунктов в декартовых координатах, либо цветными прямоугольниками принадлежность приемников к той или иной зоне интенсивности сотрясаемости, либо сами зоны интенсивности в цветах ОСР-97.

Карта. В программе предусмотрена визуализация карт региональной сейсмичности (очаги землетрясений в легенде ОСР-97, то есть ориентированные эллипсы для магнитуд М≥6.8 и т.п.), основных структурных элементов зон ВОЗ (линеаменты, домены, потенциальные очаги, в легенде ОСР-97), активных разломов, а также других геолого-геофизических данных (рис. 7).

Рис. 6. Расчет карт сотрясаемости.

Рис. 7. Визуализация административной информации и геолого-геофизических данных.
Задачи:

1. Оценить сейсмический риск на основе карт общего сейсмического районирования (ОСР-97) для данной территории.

2. Выполнить сравнительный анализ данных геомониторинга (ЭМИ, сейсмика) очаговой области для выделения прогностических признаков подготовки сильного землетрясения

3. Оценить параметры очага цунами по данным о сейсмическом процессе в очаговой области сильного цунамигенного землетрясения.

4. Построить функцию повторяемости высот волн цунами для данного пункта наблюдения и оценить риск опасности цунами.

Методы геодинамического мониторинга

Рассмотрим следующую общую схему анализа данных активного сейсмического мониторинга. Первый уровень: на базе глубинных геолого-геофизических исследований (региональных профилей) и сейсмологической информации (унифицированных региональных каталогов землетрясений) создаётся региональная сейсмотектоническая основа (сейсмотектоническая карта-модель) региона в масштабе 1:1 000000 для обеспечения высокого качества составления или уточнения нормативной карты регионального сейсмического районирования, то есть карта ОСР–97 детализируется на региональном уровне с учётом сейсмогеологической специфики региона.

Второй уровень: на базе комплексных профильно-площадных геолого-геофизических исследований и информации о местной сейсмичности создаётся среднемасштабная сейсмотектоническая карта-модель района (территории) в масштабе 1:500000 (1:200000) как основа для составления (или уточнения) нормативной карты детального сейсмического районирования (ДСР) данной территории.

Карты ДСР обеспечивают: уточнённый долгосрочный прогноз и исходные параметры сейсмического воздействия для сейсмостойкого проектирования с учётом инженерно-геологических условий и вероятного возникновения вторичных (сейсмогенных) опасных геологических явлений и процессов. На этом уровне осуществляется (обосновывается) выбор участков для размещения геофизических полигонов, пунктов для размещения сейсмостанций в составе локальных сетей, геофизических режимных пунктов и скважин ГГД –мониторинга.

Третий уровень: на базе комплексных сетей мониторинга осуществляется среднесрочный прогноз (недели, месяцы), оценка сейсмической опасности и весь комплекс связанных с этим процедур – сбор, хранение, накопление, обмен данными, информирование руководящих органов и управление сейсмогеодинамической обстановкой.
Примеры решения типичных задач:

1. Обработка данных мониторинга по методикам ГС РАН.

Обработка цифровых сейсмограмм, полученных в результате деятельности региональной сети сейсмических станций, направлена на формирование базы данных сейсмических явлений, имевших место на юге Красноярского края и сопредельных территориях. Оперативная обработка сейсмических сигналов предусматривает определение характеристик очага землетрясения: времени возникновения землетрясения, координат, энергии и интенсивности колебаний на земной поверхности, глубины и длительности колебаний в очаге землетрясения, направления волн сжатия и разрежения и др. Для систематизации материалов о сейсмических явлений в ЛИОЦ создана и поддерживается соответствующая база данных – каталог региональных землетрясений. Оперативная обработка полученной сейсмической информации в ЛИОЦ предполагает: детекцию полезного сигнала по сети станций в режиме реального времени; выделение моментов вступления различных сейсмических фаз для расчета времени возникновения землетрясения и его географического положения; оценку амплитуд и периодов сейсмических волн для определения энергетического класса землетрясения; идентификацию сейсмического события (определение природы события – естественное или техногенное); определение механизма очага сильных (М5) землетрясений.

Количество станций, зарегистрировавших сейсмическое событие, определяется методом сопоставления времен вступления характерных волновых форм и их сравнения между собой. Для этого важно оперативно получить данные со всех станций, перевести их в определенный формат и выполнить анализ полученного материала. Передача информации (по опыту деятельности ЛИОЦ) для каждого сейсмического сигнала занимает около 5 мин. для местных землетрясений. Запись сейсмической информации на стационарных станциях, в отличие от полевых временных станций, где ограничен объем постоянного запоминающего устройства, ведется непрерывно. Оператор ЛИОЦ визуально отслеживает изменение амплитуды видимого сигнала и преобладающего периода колебаний по отношению к фону и замеряет время, амплитуду и период в соответствующие моменты. Данная процедура повторяется для всех данных, полученных со стационарных станций.

Далее проводится сопоставление времен вступления различных фаз сейсмических волн на станциях, распознаются сейсмические события для выделенного источника. При предварительной оценке эпицентральных расстояний в режиме реального времени средняя глубина земной коры принята равной 40 км, средняя глубина очагов землетрясений предполагается равной 15 км. Как показала практика ведения сейсмического мониторинга в регионе, принятые предположения позволяют получить надежные данные, несмотря на то, что не учитываются более детальные особенности строения геологической среды. Объясняется это значительными расстояниями между сейсмическими станциями, а также между станциями и эпицентральными областями, при которых записи сигнала на станции становятся «нечувствительными» к локальным особенностям строения среды в очаговой зоне.

Далее, координаты эпицентра определяются из численного решения системы алгебраических уравнений итерационным способом. Находятся ошибки определения эпицентра – временные невязки. Допустимыми в определении эпицентра в данной системе считаются координаты с точностью до 20 км – класс точности «B». По измеренным амплитудам и периодам характерных фаз сейсмических волн, в соответствии с номограммой Раутиан и амплитудно-частотной характеристикой регистрирующего тракта сейсмостанции, определяется энергетический класс сейсмического события по каждой станции. Для итоговой оценке выбирается среднее значение энергетического класса, установленного по всем станциям, зарегистрировавшим данное сейсмическое событие.
Задание 2. Формирование база данных сейсмических явлений.

Для формирования в оперативном режиме базы сейсмологических данных за основу ее структуры принята база данных, которая используется ГС РАН и ГС СО РАН. При создании базы сейсмологических данных использована структура широко распространенной сейсмологической базы данных Center for seismic studies (CSS) 3.0. В распоряжении разработчиков имелись готовые таблицы системы CSS и основными задачами являлись модификация таблиц CSS под конкретные региональные условия сейсмического мониторинга, адаптация таблиц под имеющуюся СУБД Oracle 8 и разработка программ, позволяющих размещать сейсмологические данные в Интернет в графическом и текстовом виде для общего доступа, через Oracle Application Server.

Для создания этой системы в АСОМСЭ СО РАН использовалось следующее техническое и программное обеспечение: сервер Siemens RM400 c двумя процессорами MIPS R10000; магнитооптическая библиотека Siemens PXM-1; СУБД Oracle8, Release 8.0.5. На данном этапе развития сейсмического мониторинга в регионе и оперативной деятельности ЛИОЦ нет необходимости полностью применять разработанную ГС СО РАН базу данных, так как она требует значительного технического и финансового обеспечения. Опыт деятельности ЛИОЦ показывает, что можно ограничиться системой на основе сейсмологической базы данных CSS 3.0, реализованной в среде Microsoft Access 97.

Операции записи, запросов, обновления и удаления данных в таблицах базы осуществляется при помощи ODBC (Open Data Base Connectivity) драйвера. Это гарантирует целостность данных и производит учет возможных ошибок. Все действия с файлами операционной системы (создание, запись, удаление) осуществляются в рамках АРМ оператора-сейсмолога.

Состав и структура таблиц базы данных, которая реализованы в ЛИОЦ, разработаны с максимальным учетом специфики задач, возлагаемых на информационно-обрабатывающий центр сейсмологической службы.

Таблица базы данных site содержит в общую информацию о станциях региональной сети сейсмических наблюдений. Таблица базы данных каналов channel предназначена для хранения всей информации о каналах станции, необходимой для решения задач функциональной обработки. Эта база данных заполняется на этапе развертывания конкретной сети сейсмологических наблюдений. В дальнейшем она корректируется при изменении характеристик отдельных каналов, удалении старых или добавлении новых каналов регистрации сейсмической информации.

Оперативная таблица базы данных wfdisk предназначена для хранения информации о фрагментах волновых форм, физически расположенных на жестких дисках ПЭВМ. Структура данной базы аналогична заголовочной части файлов с фрагментами волновых форм. Оперативная база данных автоматически заполняется по мере поступления и записи на диски новых файлов с данными. При этом информация о фрагментах волновых форм берется непосредственно из заголовочной части файлов.

Таблица базы данных архива wftape предназначена для хранения информации о фрагментах волновых форм, записанных на внешние носители данных (гибкие магнитные диски, компакт-диски, магнито-оптические носители и т.п.). Для данной базы используется структура, аналогичная оперативной базе данных фрагментов волновых форм, с дополнительной информацией о носителях. База данных wftape заполняется на этапе перемещения фрагментов волновых форм из оперативной базы на архивные носители данных.

Таблица базы данных phase предназначена для хранения информации о скоростных и временных годографах различных фаз сейсмических сигналов. Данная база призвана обеспечить оптимальную настройку программ расчета гипоцентров с учетом региональных особенностей среды распространения сейсмических волн.

Таблица базы данных arrival предназначена для хранения информации о сейсмических сигналах, выделенных в результате работы процедур оперативной обработки, а также этапа диалоговой обработки цифровых сейсмических записей.

Таблица базы данных origin предназначена для хранения информации о сейсмических источниках. Данная база заполняется по результатам работы процедур расчета параметров гипоцентров сейсмическихсобытий.

Таблица базы данных assoc предназначена для хранения информации о сейсмических фазах, ассоциированных на принадлежность к одному сейсмическому источнику. Данная база пополняется по результатам решения постдетекторных процедур ассоциации фаз и оценки параметров гипоцентра, в результате которых выявляются сейсмические сигналы, зарегистрированные станциями сети от одного сейсмического источника.

Таблица базы данных comment предназначена для хранения комментариев. В данную таблицу заносится информация, характеризующая природу сейсмического события (естественное или техногенное).
Задачи:

1. Выполнить вейвлет-преобразование сейсмического сигнала по сейсмограмме с выделением основных фаз зарегистрированных сейсмических волн.

2. Выполнить обработку каталога землетрясений выделенной очаговой для анализа процесса подготовки сильного землетрясения и построения прогностических признаков.

3. Построить функцию повторяемости землетрясений для выделенной области и оценить сейсмических риск.

4. На основе корреляционного анализа выполнить оценку природы данного сейсмического события (промышленный взрыв, землетрясение).