Изучение геодинамических процессов на основе моделирования геодезических и гравитационных параметров

На рисунке 19 кроме изображения исследуемого района (синий четырехугольник) показано положение нодальной плоскости (красная прерывистая линия), вдоль которой произошел разрыв. Вдоль этой линии располагаются эпицентры афтершоков. Поле горизонтальных смещений иллюстрирует рисунок 20. Изображение изменения формы и деформированной границы после землетрясения дано на рисунке 21.

Рисунок 19 - Исследуемый район постсейсмических деформаций

Рисунок 20 - Поле горизонтальных смещений

Графическая интерпретация тензоров деформаций представлена рисунком 22. Стрелки наружу - растяжение, стрелки внутрь - сжатие.

Рисунок 21 - Измененная форма и деформированная граница

Рисунок 22 - Тензоры деформаций

На рисунке 23 показано поле абсолютных значений векторов смещений

.

Замечаем соответствие зоны самых больших значений смещений зоне эпицентров землетрясения и афтершоков вдоль нодальной плоскости (рисунок 19). Рисунки 24-26 иллюстрируют поля деформаций.

Рисунок 23 - Поле величин смещений

Рисунок 24 - Поле деформации е_xx

Рисунок 25 - Поле деформации е_yy

Рисунок 26 - Поле деформации г_xy

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе проведения диссертационных исследований получены следующие научные результаты:

1. Реализован принцип совместной математической обработки геодезических и гравиметрических измерений с включением в состав оцениваемого вектора параметров переменных масс геодинамического объекта. При этом обеспечивается оптимальное решение задачи определения закономерностей движений, текущих и прогнозных оценок геодинамических объектов и характеристик их точности в виде ковариационных матриц. Предлагается использовать полученные в диссертации уравнения наблюдений.

2. Разработана методика настройки по критерию оптимальности (минимуму обобщенной дисперсии оценок определяемых параметров). Она позволяет объективно определять дополнительные геодезические и гравитационные параметры (коэффициенты) модели динамики объекта, которые расширяют возможности применения геодезии и гравиметрии при изучении геодинамических процессов.

3. Разработаны технологические решения и программное обеспечение, позволяющие выполнять оперативную комплексную математическую обработку и пространственно-временную интерпретацию больших массивов геодезических и гравиметрических наблюдений. При этом обеспечиваются более наглядная и информативная, чем раньше, визуализация полей смещений и деформаций по дискретным данным о движениях пунктов, новые возможности для оперативного решения задач прогноза, снижения риска и уменьшения последствий геодинамических катастроф природного и техногенного характера.

Таким образом, цель диссертационной работы и предусматриваемые ею задачи реализованы.

На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы:

· расширены возможности поиска решений обратных некорректных задач геофизики по разнородным данным.

· разработанные методики изучения геодинамических процессов на основе моделирования меняющихся во времени геодезических и гравитационных параметров позволяет решать межотраслевые научно-технические проблемы исследований как на техногенных геодинамических полигонах в местах разработки полезных ископаемых, строительстве и эксплуатации крупных инженерных сооружений, так и в районах с повышенной природной сейсмо-тектонической опасностью (вулканы, зоны сочленения синклинальных образований и платформ и др.).

· разработанные технологические решения позволят принимать более обоснованные управленческие решения по обеспечению устойчивого развития территорий, в том числе экологического равновесия, снижению риска и уровня последствий катастроф природного и техногенного характера, что имеет огромное социальное и экономическое значение для многих регионов России.

Проведенные диссертационные исследования позволяют обозначить перспективы дальнейшего совершенствования комплексных исследований по изучению геодинамических явлений природного и техногенного характера. В частности, требуют проведения специального изучения вопросы включения в этап совместной математической обработки геодезических и геофизических наблюдений различного пространственно-временного масштаба. Их реализация потребует, по-видимому, выявление возможности автоматизированной идентификации структуры геодинамических объектов, с учетом их прочностных, физических и механических характеристик для принятия решений по управлению геодинамической ситуацией. Математическая обработка и интерпретация результатов должна вестись в реальном времени с автоматической регистрацией развивающихся деформаций и связанных с ними изменений геофизических полей и пространственного положения опорных реперов. По-видимому, потребуется расширить класс математических моделей, описывающих структуру, меняющиеся гравитационное поле и напряженно-деформированное состояние геодинамических объектов.

БИБЛИОГРАФИЯ

По теме диссертации опубликовано 46 работ, в том числе следующие, раскрывающие ее основное содержание:

Публикации в центральных изданиях, включенных в перечень периодических изданий ВАК РФ:

1. Мазуров, Б.Т. Математическое обеспечение идентификации движений и напряженно-деформированного состояния сооружений и объектов инженерной геодинамики по геодезическим наблюдениям / А.А. Крамаренко, Б.Т. Мазуров, В.К. Панкрушин // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2005. № 5. - С. 3-13.

2. Мазуров, Б.Т. Вычислительный эксперимент идентификации движений и напряженно-деформированного состояния сооружений и объектов инженерной геодинамики по геодезическим наблюдениям / А.А. Крамаренко, Б.Т. Мазуров, В.К. Панкрушин // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2005. - №6. - С. 3-14.

3. Мазуров, Б.Т. Анализ вертикальных движений по результатам нивелирования линии Кызыл - Кош-Агач / Б.Т. Мазуров, С.С. Титов // Геодезия и картография. - 2006. - №4. - С. 53-57.

4. Мазуров, Б.Т. Совместная математическая обработка разнородных комплексных геодезических и геофизических наблюдений за движениями земной поверхности и изменениями аномальных масс / Б.Т. Мазуров // Изв. вузов. Горный журнал. - 2006. - № 4. - С. 99-104.

5. Мазуров, Б.Т. Модель вертикальных движений земной поверхности и изменений гравитационного поля в районе действующего вулкана / Б.Т. Мазуров // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2007. - № 2. - С. 97-106.

6. Мазуров, Б.Т. Модель системы наблюдений за вертикальными движениями земной поверхности и изменениями гравитационного поля в районе действующего вулкана / Б.Т. Мазуров // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2007. - № 3.

7. Мазуров, Б.Т. Совместная математическая обработка и интерпретация нивелирных и гравиметрических наблюдений за вертикальными движениями земной поверхности и изменениями гравитационного поля в районе действующего вулкана / Б.Т. Мазуров // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2007. - № 4.

8. Мазуров, Б.Т. Поля деформаций Горного Алтая перед Чуйским землетрясением. / Б.Т. Мазуров // Геодезия и картография. - 2007. - № 3. - С. 48-50.

9. Мазуров Б.Т. Компьютерная визуализация полей постсейсмических смещений и деформаций. / Б.Т. Мазуров // Геодезия и картография. - 2007. - № 4. - С. 51-53.

Монография:

10. Идентификация движений и напряженно-деформированного состояния самоорганизующихся геодинамических систем по комплексным геодезическим и геофизическим наблюдениям: монография / В.А. Середович, В.К. Панкрушин, Ю.И. Кузнецов, Б.Т. Мазуров, В.Ф. Ловягин; под общ. ред. В.К. Панкрушина; СГГА. - Новосибирск, 2004. - 356 с.

Публикации по итогам международных конференций под эгидой международного союза геодезистов (FIG) (на английском языке):

11. Boris T. Mazurov, Vladimir A. Seredovich, Venyamin K. Pankrushin, Mathematical Modeling and Identification of the Stressed-deformed State of Geodynamic Systems by Spatio-temporal Series of Combined Geodetic and Geophysical Observations in the Light of Prediction of Natural and Technogenic Catastrophes, FIG Working Week 2004, Athens, Greece, May 22-27, 2004.

12. Mazurov B.T., Pankrushin V.K. Models Parameter Adaptation of Geodynamic Objects and Observation Systems with a Kalman-Bucy Filter. Fifth International Symposium "Turkish-German Joint Geodetic Days' Berlin, Germany, March 29-31, 2006. С. 62-66.

Публикации в других изданиях:

13. Мазуров, Б.Т. Визуализация результатов идентификации напряженно-деформированного состояния геодинамических систем / Б.Т. Мазуров // Сб. материалов конф. "Фотограмметрические технологии в XXI веке". - - Новосибирск: СГГА, 2003. - С. 47-52.

14. Мазуров, Б.Т. Идентификация напряженно-деформированного состояния геодинамических систем на основе комплексных геодезических и геофизических наблюдений / Б.Т. Мазуров, В.К. Панкрушин, В.А. Середович // Геодинамика и напряженное состояние недр Земли. Тр. междунар. конф. - Новосибирск: Ин-т горн. дела СО РАН, 2004. - С. 175-183.

15. Мазуров, Б.Т. Деформационные предвестники Чуйского землетрясения 2003 года / Б.Т. Мазуров // Сб. материалов междунар. научно-техн. конф., посвящ. 225-летию МИИГАиК, Москва, 2004. -М., 2004. - С. 447-451.

16. Мазуров, Б.Т. Математическое моделирование и идентификация напряженно-деформированного состояния геодинамических систем в аспекте прогноза природных и техногенных катастроф / Б.Т. Мазуров, В.К. Панкрушин, В.А. Середович // Вестн. Сиб. гос. геодез. акад. / СГГА. - 2004. - Вып.9. - С. 30-35.

17. Мазуров, Б.Т. Идентификация напряженно-деформированного состояния и поворотных движений геодинамических систем по наземным и спутниковым наблюдениям / В.А. Середович, В.К. Панкрушин, Б.Т. Мазуров // - Сб. материалов VIII междунар. научно-практ. конф. Geoinfocad, Франция, Ницца, 12-19 марта 2004 г. - Новосибирск: СГГА, 2004, -С. 11-14.

18. Мазуров, Б.Т., Математическое моделирование и идентификация напряженно-деформированного состояния геодинамических систем по пространственно-временным рядам комплексных геодезических и геофизических наблюдений / В.А. Середович, В.К. Панкрушин, Б.Т. Мазуров // Тр. междунар. конф. СУЧАСНI ДОСЯГНЕННЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ НАУКИ ТА ВИРОБНИЦТВА, Збiрник наукових праць Захiдного/ Геодезичного Товариства. - Львiв: Лiга-Прес, 2004. - С. 409-416.

19. Мазуров, Б.Т. Интерпретация комплексных геодезических и геофизических наблюдений за напряженно-деформированным состоянием геодинамических систем / Ю.И. Кузнецов, Б.Т. Мазуров, В.К. Панкрушин, В.А. Середович // Проблемы и перспективы развития горных наук. Тр. междунар. конф. - Новосибирск: Ин-т горн. дела СО РАН, 2005. - С. 194-199.

20. Мазуров, Б.Т. Идентификационный эксперимент: построение физико-математической модели динамики земной поверхности и гравитационного поля в вулканической области / Б.Т. Мазуров, В.К. Панкрушин // Сб. материалов Междунар. выставки и науч. конгр. "ГЕО-СИБИРЬ-2005". - Новосибирск, 2005.

21. Мазуров, Б.Т. Идентификационный эксперимент: моделирование системы наблюдений за динамикой земной поверхности и гравитационного поля в вулканической области / Б.Т. Мазуров, В.К. Панкрушин // Сб. материалов Междунар. выставки и науч. конгр. "ГЕО-СИБИРЬ-2005". - Новосибирск, 2005.

22. Мазуров, Б.Т. Идентификационный эксперимент: совместная математическая обработка и интерпретация нивелирных и гравиметрических наблюдений за динамикой земной поверхности и гравитационного поля в вулканической области / Б.Т. Мазуров, В.К. Панкрушин // Сб. материалов Междунар. выставки и науч. конгр. "ГЕО-СИБИРЬ-2005". - Новосибирск, 2005.

23. Мазуров, Б.Т. Математическая обработка комплексных геодезических и геофизических наблюдений в условиях извлечения и перемещения больших объемов руды и пород / Б.Т. Мазуров // Проблемы и перспективы развития горных наук. Тр. междунар. конф. - Новосибирск: Ин-т горн. дела СО РАН, 2005. - С. 184-193.

24. Мазуров, Б.Т. Использование фильтра Калмана-Бьюси при настройке параметров моделей геодинамических объектов и систем наблюдений / Б.Т. Мазуров, В.К. Панкрушин // Геодинамика и напряженное состояние недр Земли. Тр. междунар. конф. - Новосибирск: Ин-т горн. дела СО РАН, 2006. - С. 102-111.

25. Мазуров, Б.Т. Моделирование и идентификация геодинамического объекта в вулканической области по комплексным нивелирным и гравиметрическим наблюдениям / Б.Т. Мазуров // Вестник СГГА, 2006. Вып. 11. - С. 84-94.

26 Мазуров, Б.Т. Физико-математическое моделирование деформационных процессов готовящегося вулканического извержения по комплексным геодезическим и геофизическим наблюдениям / Б.Т. Мазуров, В.К. Панкрушин // Сб. материалов междунар. науч. конгр. "ГЕО-СИБИРЬ-2006". -Новосибирск, 2006. - Т.3, Ч.2. - С. 141-146.

Размещено на Allbest.ru