<<
>>

6-3.7 GPS-технологии для деформационного мониторинга геодинамических процессов

О.              И. Галаганов Введение

Использование искусственных спутников для геодезии было одним из ранних применений космических технологий. В последние десятилетия для исследования геодинамических процессов, в том числе для изучения современных движений тектонических плит, внутриплитовых деформаций и т.

д., при- мененяются методы лазерной спутниковой дальнометрии (SLR), лунной лазерной дальнометрии (LLR), длиннобазисной интерферометрии (VLBI). Однако наиболее широкое применение во всем мире получили системы глобального позиционирования (GPS).

С середины 80-х, еще находясь в экспериментальной стадии, система GPS стала широко использоваться во многих странах мира для решения геодинамических и геофизических задач. В 1991 г. система GPS начала применяться для изучения геодинамики в ряде интересных с геолого-геофизической точки зрения регионов СНГ. Система GPS использовалась специалистами ОИФЗ РАН для изучения сей- смогенных деформаций в эпицентральной зоне Шикотанского землетрясения (4.10.1994 г., М=8,0) на Южных Курилах и Нефтегорского землетрясения (27.05.1995 г., М=7,3) на Сахалине.

В 1995-1996 г.г. были начаты работы по изучению геодинамики России (проект RUSEG).

Главные научные задачи такой программы: 1) Изучение региональных деформаций и напряжений, связанных с сильными землетрясениями на границах основных геологических структур России — Евроазиатской, Охотской, Тихоокеанской плит, складчатой оконечности Русской платформы и др. 2) Изучение деформаций внутри основных геологических структур, в том числе Русской платформы, Балтийского щита и др. 3) Изучение современных относительных движений Евроазиатской, Тихоокеанской, Охотской, Иранской и др. литосферных плит. 4) Изучение региональных деформаций в других активных сейсмотектонических районах. 5) Мониторинг деформаций земной коры на территории Северного Кавказа.

В 1999 г. совместно с сотрудниками Главной астрономической Обсерватории РАН (г. Пулково Ленинградской обл.) и Горного института Кольского научного центра РАН в рамках проекта RUSEG были продолжены работы по комплексному изучению геодинамических процессов на территориях Ленинградского геодинамического полигона, Республики Карелия и Кольского полуострова.

Актуальны в настоящее время и работы по изучению геодинамических процессов в районах крупных мегаполисов (Москва, Санкт-Петербург и др.); проектированию, строительству и эксплуатации крупных гидротехнических сооружений, АЭС; в районах добычи полезных ископаемых, закачки и хранения химических, ядерных и других промышленных отходов. Такая актуальность обусловлена контролем за влиянием техногенных воздействий на напряженно-деформированное состояние среды и экологическую безопасность.

Деформационный мониторинг на территории Балтийско-Ладожского региона и Карелии

В последние годы вновь возрос интерес к изучению послеледникового Фенноскандинавского поднятия. Использование спутниковых GPS-технологий позволяет определять скорости подъема в пунктах GPS-измерений и увеличить площади изучения вертикальных движений в сочетании с методом точных повторных нивелировок.

Рассматриваются результаты изучения современных движений и деформаций земной коры сотрудниками лаборатории спутниковой геодезии и деформометрии ИФЗ РАН, выполняемых с 1993 г. на территории Балтийско-Ладожского региона. Именно на территории этого региона на острове Финского залива в городе Кронштадте расположен уровнемерный пост (Кронштадский футшток), по данным измерений на котором получен средний многолетний уровень Балтийского моря, принятый за отсчетный нуль при определении нормальных высот земной поверхности — начало Балтийской системы высот. Хотя средний уровень моря в районе Кронштадского футштока имеет колебательные изменения разной амплитуды и длительности, его линейный тренд за отдельные периоды не превышает по абсолютной величине 0,5 мм в год [Богданов 1996, Нивелирование I и II классов 1982, Абалакин и др.

1998].

Изучение современных движений земной коры территории российской части Балтийско-Ладожского региона проводили до недавнего времени только с использованием прецизионного нивелирования. Скорости вертикальных движений региона по многолетним данным прецизионного нивелирования составляют от —1,0 до ч-1,5 мм/год. В связи с тем, что конструкция закрепления и расположение начала Балтийской системы высот перестали соответствовать современному уровню требований долговременной стабильности, в 80-х годах прошлого века начались работы по реконструкции. В результате был создан дублер старейшего в стране футштока и сеть реперов постов специальной конструкции [Абалакин и др. 1998].

Создание трех постов глубинных реперов (Кронштадт, Шепелево и Ломоносов) в Ленинградской области должно было способствовать надежному и долговременному закреплению начала Балтийской системы нормальных высот, принятой в России, а также сохранению преемственности результатов разных эпох измерений.

Внедрение спутниковых технологий (GPS-измерений) в практику высокоточных геодезических определений и геодинамических исследований на территории Балтийско-Ладожского региона началось с 1993 г. Возникла необходимость создания на местности геодинамической сети пунктов GPS и связи их с реперами высотной сети. Использование реперов для выполнения GPS-измерений зачастую невозможно как из-за их неблагоприятного геологического расположения, так и из-за закрытости для нормального прохождения спутниковых сигналов. Поэтому перед проведением первых эпох GPS-измерений по международному проекту «Уровень Балтийского моря» в регионе после специальной рекогносцировки в 1993 и в 1997 гг. была выполнена закладка пунктов GPS. Как показало время, не все из этих пунктов оказались достаточно надежными.

Реперный пост «Шепелево»

Реперный пост представляет собой группу из четырех реперов, заложенных в углах ромба со стороной 1,8 м. Конструкция репера собрана из металлических труб диаметром 89 мм, размещающихся в обсадных трубах большего диаметра.

Глубина закладки основания каждого репера различна. Основания реперов закреплены: рп. 1 — в кристаллических породах докембрийского фундамента на глубине 176,3 м, рп. 2 — в гдовских водоностных песчаниках на глубине 117 м, рп. 3 — в средней части котлинских глин на глубине 73,2 м, рп. 4 — в кровле котлинских глин на глубине 26,6 м. Вся группа реперов поста находится в специальной защитной камере (домике) (рис. 6.3.7). Фундамент камеры представляет бетонный монолит, не связанный со стенами и реперами, куда заложена марка ВГП 7 (вековой гравиметрический пункт 7). К сожалению, установка глубинных реперов под крышей не позволяет использовать их в качестве пунктов для спутниковых измерений. Кроме того, для выполнения GPS-измерений по проекту «Уровень Балтийского моря» в 1993 г. заложены марки для пунктов GPS (GPS-4 SHEP и SHE2). В июне 2008 г. на территории Шепелевской обсерватории (Государственное геологическое унитарное предприятие «Минерал») заложен новый пункт GPS, наблюдения на котором должны выполняться предположительно в постоянном режиме (рис. 6.3.8).

Наблюдения за вертикальными перемещениями реперов на полигоне «Шепелево» ведутся разными организациями (Роскартография, ИФЗ РАН, ГАО РАН) с 1987 г. На рис. 6.3.9 (а и б) приведены пространственно-временные графики вертикальных перемещений глубинных реперов 2, 3, 4 и ВГП-


Рис. 6.3.9. Пространственно-временные графики вертикальных перемещений земной коры относительно глубинного репера и начальной эпохи (1987,4 г.) в изолиниях: а - для реперов 1, 2, 3, 4 и ВГП 7 изолинии проведены через 0,2 мм, б - для реперов 1, 2, 3, 4, 2428, 7271 и GPS-4 изолинии проведены через 1 мм.

7, а также фундаментального репера 2428, стенного репера 7271 и марки 8018 относительно самого глубокого рп. 1. На фоне многолетнего тренда реперов — относительного опускания рп.

2 (до -0,8 мм), рп. 4 (до -0,2 мм), и поднятия рп. 3 (до 1,0 мм) — происходят вариации с разными периодами и амплитудой, не превышающей 0,3 мм.

Таблица 6.4. Относительное изменение высотного положения

Пункт наблюдений, его номер и год закладки

Относительное изменение высоты, мм

№п/п

27.07.

29.05.

30.03.

18.11.

23.09.

/>04.08.

1993

1997

2000

2000

2001

2007

1

Глубинный репер N1, 1985

0

0

0

0

0

0

2

Глубинный репер N2, 1985

0

0.1

-0.7

-0,8

-0.5

3

Глубинный репер N3, 1985

0

-0,1

-0,1

0,1

0.2

4

Глубинный репер N4, 1985

0

0.4

-0,9

0,2

0.4

5

ВГП 7, 1987

0

-0,1

-0.5

-0,7

-1.1

6

Стенной репер N7271, 1987

0

-2

1.5

-0.6

-2.3

1,1

7

Фундаментальный репер 2428, 1987

0

2,6

1.8

8

Пункт GPS-4, 1993, SHEP

0

-0.4

3.3

1.1

-0,6

1

9

Пункт GPS б/№, 1993, SHE2

0

-11.1

-12,3

-20,1

10

МАРКА N8018, 1985

0

-8.3

-3.1

1,5

11

Рейка футштока +3,965 м, 1998

0

7.7

-0.9

Изменения превышений разных реперов и пунктов GPS относительно глубинного рп.

I и эпохи измерений 1993 г. — эпохи начала GPS-измерений по проекту «Уровень Балтийского моря» приведены в табл. 6.4. За 14 лет в вертикальных перемещениях пункта GPS-4 (SHEP) тренда не выявлено, а амплитуда знакопеременных перемещений не превышает двух миллиметров. За это же время зафиксировано значительное (до 2 см) опускание пункта GPS б/н (SHE2).

Аналогичная система исследования вертикальной составляющей организована в районе Кронштад- ского футштока.

GPS-измерения

С 1995 г. специалистами ИФЗ РАН при участии сотрудников Главной астрономической обсерватории РАН проводятся GPS-измерения в Балтийско-Ладожском регионе на пунктах Пулково (PULK), Кронштадт (KRON), Шепелево (SHEP, SHE2), Валаам (VALM) [Galaganov et al. 2001]. Обработка всех эпох измерений выполнялась в ITRF1997 и 1TRF2000. В качестве исходных пунктов выбраны пункты 1GS, имеющие многолетние ряды непрерывных GPS-измерений.

В качестве исходных пунктов выбраны пункты 1GS, имеющие многолетние ряды непрерывных GPS- измерений: JOEN, KIRO, METS, MDVO, ONSA, RIGA, TROM, VAAS, V1S0, ZWEN. Наиболее надежно скорости движений определены для пункта Пулково. По данным измерений, выполненных в разные эпохи, вычислены скорости за разные периоды, которые приведены в табл. 6.5. Анализируя полученные результаты, можно сказать, что скорости движений изменяются в зависимости от продолжительности периода осреднения. Среднее значение горизонтального перемещения пункта Пулково в системе IGS происходит со средней скоростью (24,1±1,8) мм/год по азимуту (63±2)° на северо-восток (по осреднению за шесть интервалов, см. табл. 6.5). Скорость вертикальных движений по данным GPS-измерений 1999-2003 гг. составляет #gps=(6,0±0,6) мм/год, по данным повторного нивелирования скорость вертикальных движений в районе Пулково составляет -1 мм/год (карта 1989 г.).

Скорости горизонтальных перемещений пунктов Шепелево и Кронштадт за отдельные временные интервалы осреднения значительно отличаются как по величинам скоростей, так и по направлению, а также от общего характера движений пунктов на Балтийском щите. (Хотя по данным совместной обработки всех эпох измерений с 1999 г. по 2003 г. это отличие стало меньше.) Возможно, большие изменения скоростей вызваны неудачным закреплением центров пунктов и в последующих измерениях необходимо их заменить или продублировать другими пунктами. Это уже сделано на обсерватории Шепелево в 2007 г. (рис. 6.3.10, 6.3.11). На рис. 6.3.12 представлены векторы скоростей горизонтальных перемещение пунктов в Кронштадте и Шепелево относительно Пулково за 1999-2003 гг.

Развитие сети пунктов GPS-измерений на территории Карелии, начатое в 1999 г., преследовало цель развития сети международных европейских станций на восток и уточнение данных повторных нивелировок в регионе Ладожского озера (М.Т. Прилепин 2002 г.). Обработка выполнена с использованием программного пакета GAMIT GLOBK ver. 5.061. Определены скорости горизонтальных и вертикальных перемещений за разные временные интервалы от 1 до 4 лет между эпохами измерений. В зависимости от временного интервала определения горизонтальные смещения меняются в пределах 6 мм/год, вертикальные до 50 мм/год. Горизонтальные перемещения пунктов на территории Карелии по данным совместного уравнивания 5 эпох измерений (1999 г., 2000 г., 2001 г., 2003 г. и 2203 г.) происходили достаточно однообразно со скоростью 23,8-26,8 мм/год на северо-восток 69-73°. Вертикальная составляющая движений от 3,5 мм/год до 18,7 мм/год, полученная по данным измерений GPS, значительно отличается от скоростей вертикальных движений (1 мм/год) по данным геометрического нивелирования (карта 1989 г.), табл. 6.6, рис. 6.3.13.

Совместно с Горным институтом КНЦ выполняются измерения GPS на Кольском полуострове для определения кинетических характеристик современных движений и деформаций, а также изучения влияния на них крупномасштабных разработок полезных ископаемых. К настоящему времени достаточно надежные результаты по горизонтальным движениям получены для пункта Имандра (IMAN), закрепленном в скальном выходе кристаллических пород на берегу озера Имандра. По данным обработки измерений 1999, 2001 и 2002 гг. в системе координат ITRF2000 получено, что за этот временной период пункт IMAN перемещался со скоростью (29,5±2,7) мм/год на северо-восток по азимуту 53°.

Пункт

Долгота,

град.

Широта,

град.

Ve ± сtVe, мм/год

Vn ±lt;jVn, мм/год

Vs ± aVs, мм/год

As,

град.

Эпохи совместного уравнивания

Пулково PULK

30,325

59,769

20,5±0,5

9,1 ±0,4

22,5±0,6

66

1995. 1999, 2000

Пулково PULK

21,2±0,1

11Л ±0,5

23,9±0,5

63

1995, 1999, 2000, 2001

Пулково PULK

23,3±0,6

11,2±0,4

25,8±0,8

64

1999, 2000, 2001

Пулково PULK

22,8db 1,0

12,8±0,6

26,1±1,2

61

2000, 2001

Пулково PULK

21,0±1,0

10,5±0,7

23,5±1,2

63

2001, 2002

Пулково PULK

21,1 ±0,2

11,1 ±0,2

23,9±0,3

62

1999, 2000,2001, 2002

Пулково PULK

20,8±0,1

9,9±0,1

23,0±0,1

65

1999, 2000,2001. 2002, 2003

Кронштадт KRON

29,762

59,989

15,7±0,7

21,6±0,5

26,8±0,9

36

1995, 1999, 2000, 2001

Кронштадт KRON

18,7±0,7

18,9±0,6

26,5 ±1,6

44

1999, 2000, 2001

Кронштадт KRON

14,4±0,9

18,6±0,5

23,5±1,0

38

2000, 2001

Кронштадт KRON

4,4±1.4

18,3±0,9

18,8±1,7

14

2001, 2002

Кронштадт KRON

11,7±0,5

18,7±0.3

22,1 ±0.6

32

1999, 2000, 2001, 2002

Кронштадт KRON

17,9±0,2

12,5±0,3

21,8±0,4

55

1999, 2000, 2001, 2002, 2003

Шепелево SHEP

29,099

59,967

-3,7±0,7

6,6±0,5

7,5±0,9

331

1999, 2000, 2001

Шепелево SHEP

/>

-3,2±0,7

5,1 ±0,4

6,0±0,8

328

2000, 2001

Шепелево SHEP

14,5±1,0

13,0±0,7

19,5±1,2

48

2001, 2002

Шепелево SHEP

6,3±0,4

8,6±0,3

10,7±0,5

36

1999, 2000,2001, 2002

Шепелево SHEP

13,8±0,2

8,9±0,2

16,4±0,

57

1999, 2000,2001, 2002, 2003

Шепелево SHE2

29,099

59,967

19,3±1,0

6,7±0,7

14,0±0,9

71

2001, 2002

17,2±0,2

13,9±0,3

22,1 ±0.4

51

1999, 2000,2001, 2002, 2003

Кольский полуостров

IMAN

33,008

67,602

29,5±2,7

53е,

1999, 2001, 2002,

IMAN

33,008

67,602

21,2±0,6

11,2±0,4

24,0± 0,7

62

1999, 2001, 2002, 2003

Компоненты скоростей движений с ошибками их определения: VE — восточная, Vn — северная, Уц — вертикальная составляющая, Vs — модуль вектора скорости

горизонтального движения по азимуту As-

Пункт

Долгота, град.

Широта, град.

У в ± аУв, мм/год

Vs 4 ctVjv, мм/год

V* 4 оУ, мм/год

Vs 4 сг Vs, мм/год

As,

град.

Эпохи уравнивания, годы

BOTS

34,381

61,842

22,7±0,4

7,040,3

3,54:1,4

23,8±0,5

73

1999-0-1-2-

3

22,540,4

7,34:0,3

1,54:1,4

23,740,5

72

2000-1-2-3

21,540,4

7,5±0,3

1,54:1,4

22,840,5

71

2002-2003

GIRS

33,667

62,458

22,540,5

6,9±0,3

17.64:1.6

23,5±0,6

73

1999-0-1-2-

3

22.040,5

7,340.3

15,54=1,6

23,640,6

72

2000-1-2-3

19,240,9

6,64:0,7

21,2±3,4

20,341,1

71

2002-2003

VALM

30,886

61,36

24,540,3

9,54:0,2

19,54=0,9

26,3±0,4

69

1999-2003

25,040,2

9,740,1

18,74=0,7

26,840,2

69

1999-0-1-2-

3

24,040,5

10,44:0,3

11,541,7

26,140,6

67

2000-1-2-3

19,44:1,1

5,2±0,7

/>38,743,7

20,141,3

75

2002-2003

MELO

30,785

61,783

23,540,2

8,340,2

9,840,7

24,940,3

71

1999-2003

23,840,1

8,64:0,1

15,740,6

25,340,1

70

1999-0-1-2-

3

22,4±0,4

9,64:0,3

6,441,4

24,4±0,5

67

2000-1-2-3

21,740,7

5,84:0,6

43,7±3,7

21,940,9

75

2002-2003

Компоненты скоростей движений с ошибками их определения: Vj§ — восточная, Vs — северная, Ун — вертикальная составляющая, Vs — модуль вектора скорости горизонтального движения по азимуту

Таким образом, в результате выполнения ежегодных повторных GPS-измерений и нивелирования в Балтийско-Ладожском-Онежском регионе надежно определены скорости горизонтальных движений восьми пунктов. Горизонтальные перемещения со средней скоростью пунктов: на берегу Финского залива — 22,3 мм/год по направлению 57° СВ, в Карелии — 24,8 мм/год по направлению 71° СВ.

При общей тенденции перемещения пунктов на северо-восток, зафиксировано увеличение восточной компоненты и ускорение движений пунктов расположенных в Карелии. Несмотря на то, что измерению вертикальной составляющей движений уделялось особое внимание, нельзя утверждать о надежности ее определения. Необходимым условием надежности определения всех составляющих движений является развитие на территории России сети базовых пунктов GPS с постоянной регистрацией спутниковых сигналов, на расстояниях не более 200-500 км друг от друга.

Исследование влияния внедрения жидкости на деформирование геологической среды

Влияние искусственного воздействия на недра Земли обуславливает развитие специального экологического раздела геодинамических исследований. ИФЗ РАН разработан проект деформационного мониторинга для района захоронения жидких отходов химического производства.

Захоронение жидких отходов химического производства в глубокие подземные горизонты — очевидное требование времени, так как оно способствует предотвращению или, по крайней мере, уменьшению загрязнения отходами поверхности земли и грунтовых вод. Очевидно, что влияние такого искусственного воздействия на недра целесообразно изучать. Актуальность организации деформационного мониторинга вызвана необходимостью создания системы контроля за изменением напряженнодеформационного состояния геологической среды территорий, где производится захоронение жидких отходов промышленного производства в глубокие слои земли.

Объект исследований расположен в Средне- Ахтубинском районе Волгоградской области, в 10 км к северу от жилой зоны города Волжского, на левобережье реки Волги. По данным точного государственного нивелирования, территории Прикаспийской низменности в районе г. Волжского присущи вертикальные тектонические движения со скоростью, не превышающей 1 мм в год (карта 1989 г.). Местоположение полигона приурочено к низкому Заволжью Прикаспийской низменности. Территория полигона входит в состав западной прибортовой зоны Прикаспийской синеклизы. Вблизи западного борта Прикаспийской синеклизы по кровле соли прослеживается Ахтубинско-Тингутинская соляная антиклинальная гряда, осложненная Паромненским и Южно- Паромненским поднятиями. Присводовая часть Паромненской структуры осложнена продольным тектоническим нарушением типа сброса. Заложение основного тектонического нарушения произошло, вероятно, в домеловое время. Его развитие продолжалось на протяжении мелового и палеогенового периодов и затухает в неогеновое время. Основное тектоническое нарушение представлено двумя плоскостями сброса с уступообразным погружением западного крыла структуры под углом 50-60°. На рис. 6.3.14 двумя параллельными линиями показаны положение на дневной поверхности проекции границ приосевого грабена по отложениям палеогена. Эти границы отражают положение так называемого «западного разлома» [Проблемы... 2000] (рис. 6.3.15). По мнению сторонников неудачного размещения данного полигона захоронения, по разлому жидкие отходы могут попасть в верхние слои земли и грунтовые воды, закачка может спровоцировать активизацию деформационных процессов и сейсмичности.

Закачка жидкости происходит с 1992 г. по скважинам на глубину около 1000 м в песчаный пласт байосского горизонта средней юры. Пласт надежно изолирован от других горизонтов. По расчетам, за 25 лет контур закаченной жидко-

сти будет представлять эллипсоидальную линзу площадью около 4 км2. Средний объем закачиваемой жидкости составляет около 515 тыс. м3 за год.

В 1998 г. для контроля над изменением напряженно-деформированного состояния и выявления пространственно-временных особенностей современных движений на территории интенсивного антропогенного воздействия на недра создан эколого-геодинамический полигон. На территории площадью 35 км2 были надежно закреплены 22 пункта наблюдений. Расстояние между пунктами составляет от 0,4 до 6,2 км, среднее 2,4 км. Комплекс повторных инструментальных наблюдений, включающий геометрическое нивелирование и определения положения пунктов с применением спутниковых технологий (GPS-измерения), проводился два раза в год (весной и осенью). Точное геометрическое нивелирование выполнялось по закрепленным переходным точкам. Средняя точность нивелирования составляла 0,7 мм/км. GPS-измерения выполнялись комплектом из 4-6 двухчастотных приемников Trimble 4000 SSE и SSI. Программа наблюдений предусматривала непрерывную регистрацию спутниковых сигналов в течение всего цикла наблюдений на одном базовом пункте и синхронно в течение 6-12 часов на остальных пунктах, с частотой замеров спутниковых сигналов 15-30 с. Для обработки высокоточных спутниковых измерений на геодинамическом полигоне используются программы GAM1T и GLOBK, разработанные в США. При этом координаты базового пункта принимались неизменными для всех циклов измерений. Точность определения геодезических параметров по осреднению 9 циклов получена следующая: горизонтальных компонент — ах=(1»3±0,4) мм, оу=(1,2±0,4) мм, а^=(1,8±0,5) мм, оgt;/=(0,5±0,2) мм, О?=(0,6±0,3) мм, высоты — ая=(2,3±0,7) мм, длины линии — ctl=(1,0±0,8) мм (О.Н. Галаганов и др., 2002 г.).

Результатами геометрического нивелирования выявлены следующие особенности вертикальных движений на полигоне: наличие поступательно-возвратных перемещений, дифференцированных по площади, значения амплитуд (от -8 мм до 15 мм ) которых за отдельные периоды значительно превышают ошибки измерений, преобладание нисходящих движений небольшой амплитуды (не более 4 мм) в отдельные периоды вблизи места закачки, скорости движений, осредненные за весь интервал наблюдений, не превышают 1 мм/год.

На рис. 6.3.16 представлен график пространственно-временного изменения вертикального положения реперов по профилю, пересекающему в крест структуры за более чем 5 лет. Можно считать, что изменения в пределах ±1 мм не существенны и находятся в пределах точности метода. Наблюдается постепенное нарастание опускания участка закачки и увеличение его по площади. Наиболее градиентные вертикальные движения с преобладанием поднятия характерны для участка проекции на поверхность земли приосевого грабена (см. рис. 6.3.16).

Анализ обработки данных GPS-мониторинга на территории полигона позволяет отметить следующие особенности горизонтальных движений: наличие поступательно-возвратных дифференцированных по площади перемещений, величина модуля вектора которых за разные периоды между наблюдениями может изменяться до 30 мм, однако при осреднении за весь более чем 4-летний период наблюдений величина модуля вектора скорости не превышает 2 мм/год. Одни пункты сохраняют ориентировку перемещений во времени, для другой группы пунктов ориентировка горизонтальных перемещений меняется от одной эпохи измерений к другой.

В предположении кусочно-однородного деформирования участков полигона, расположенных внутри треугольника из сторон соседних трех пунктов наблюдений, рассчитаны линейные деформации для главных направлений и дилатация площади треугольников. Значения (составляющие в среднем п10“6, максимальные до 40-10-6) и направления главных деформаций значительно меняются во времени и пространстве. Отмечено, что зона вблизи места закачки деформируется меньше, чем на удалении от нее, а за весь период наблюдений она претерпела сжатие.

Пример площадных деформаций и векторов горизонтальных смещений за 4,5 года приведен на рис. 6.3.17. Неустойчивый во времени характер горизонтальных перемещений, деформаций и вертикальных движений пунктов свидетельствует о быстро меняющемся напряженно-деформированном состоянии геологической среды территории объекта исследований, возможно, отражающий нерегулярный режим закачивания жидкости.

т, год

Рис. 6.3.16. Пространственно-временной график вертикальных перемещений в изолиниях по трассе между реперами 14Р-268-1-2-4-2А-3-6-7-13-0-4Р-14-8 за период август 1998 г. — октябрь 2003 г. по данным нивелирования. Изолинии проведены через 1 мм. Черными толстыми линиями отмечено положение

проекции приосевого грабена и место закачки отходов.

Выполнено сравнение изменений превышений между эпохами измерений, определенных разными методами в одну и ту же эпоху. По данным GPS-измерений получено, что они могут достигать значений от -5 см до 7 см. Однако значения изменений превышений между теми же пунктами, определенных по данным точного геометрического нивелирования, на порядок меньше и варьируют от -4 мм до 9 мм, т. е. на порядок меньше. Отсюда следует, что для мониторинга вертикальных движений и деформаций ответственных объектов следует использовать геометрическое нивелирование. Применяемая методика и комплекс геофизических методов может быть успешно использован для контроля за экологической безопасностью на разработках нефтегазовых месторождений, в районе захоронений промышленных отходов. Результаты выполненных работ доказывают необходимость проводить деформационный мониторинг всех полигонов захоронения жидких отходов.


<< | >>
Источник: Бровар B.В.. ГРАВИМЕТРИЯ И ГЕОДЕЗИЯ. 2010

Еще по теме 6-3.7 GPS-технологии для деформационного мониторинга геодинамических процессов:

  1. 6-3.7 GPS-технологии для деформационного мониторинга геодинамических процессов