Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Географические науки
Географическая экология

Диссертационная работа:

Невская Нина Ильинична. Геоэкологические аспекты эволюции природных и урбанизированных систем в условиях высокой сейсмической активности :На примере Центральной части Кавказа : Дис. ... канд. геол.-минерал. наук : 25.00.36 : Владикавказ, 2005 164 c. РГБ ОД, 61:05-4/146

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. ПРИРОДНЫЕ И УРБАНИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ.
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ СЕЙСМИЧНОСТИ И ДРУГИХ
ОПАСНЫХ ПРОЦЕССОВ 9

1.1. Природная система. Исследование природной системы 9

  1. Математическое моделирование природной системы 10

  2. Информационные технологии в задачах изучения природных систем 12

1.2. Урбанизированная система. Исследование урбанизированной системы 14

  1. Математическое моделирование урбанизированной системы 15

  2. Информационные технологии в задачах изучения урбанизированных систем 16

1.3. Геологические критерии оценки сейсмичности и других опасных

явлений 16

1.3.1. Геологический прогноз сейсмических событий 17

1.3.2. Взаимосвязь проявления землетрясений с геологическими особенностями
территории 19

1.4. Тектоника в основных видах инженерных изысканий 26

  1. Инженерно-геологическое районирование 26

  2. Уточнение исходной сейсмичности 29

  3. Сейсмическое микрорайонирование 38

1.5. Выводы 39

ГЛАВА 2. ДИАГНОСТИКА ОПАСНЫХ ПРИРОДНЫХ СОБЫТИЙ.
ИНТЕРПРЕТАЦИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ПРИРОДНЫМИ
ПРОЦЕССАМИ 42

  1. Методы диагностики опасных природных событий по данным инструментальных наблюдений 42

  2. Сейсмологическая сеть наблюдений. Региональная и локальная сети наблюдений на Северном Кавказе 42

2.3 Основа интерпретации экспериментальных сейсмических данных 46

  1. Оценка сейсмической опасности 47

  2. Обработка инструментальных данных 49

2.5.1. Спектральный анализ 49

2.5.2 Спектрально-временной анализ нестационарных диагностических сигналов.
Вейвлет анализ 50

2.6. Локальная сеть сейсмических наблюдений на территории РСО-А 51

  1. Особенности локальной сети ГФЦДЭ 51

  2. Компьютерные программы обработки данных сейсмических наблюдений 55

  3. Обработка данных сейсмических наблюдений. Базы данных сильных

движений '. 55

2.7. Методика работ по созданию исходных данных 55

  1. Основные условия и требования к разработке исходных данных 55

  2. Анализ существующей базы данных сильных движений. Методика

выполнения работы 56

2.7.3. Повышение эффективности использования данных локальной сети

наблюдений РСО-А 58

  1. Разработка базы данных инструментальных записей землетрясений 59

  2. Разработка конвертера для перевода файлов формата *.adb в текстовый формат... 60

  3. Подборка инструментальных записей 61

  4. Структура и интерфейс базы данных 62

  5. Возможности программного продукта 64

2.8. Выводы 67

ГЛАВА 3. ОЦЕНКА СЕЙСМИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ ПРЕДГОРНЫХ

И ВЫСОКОГОРНЫХ ТЕРРИТОРИЙ 68

  1. Современная геодинамика Кавказа 69

  2. Методология современной оценки сейсмической опасности 73

  1. Идентификация зон возникновения очагов землетрясений (ВОЗ) 76

  2. Определение параметров соотношения повторяемости 81

  3. Оценка сейсмического эффекта землетрясения : 83

  4. Определение сейсмической опасности 90

3.3. Выводы 92

ГЛАВА 4. СХОД ЛЕДНИКА КОЛКА 20 СЕНТЯБРЯ 2002 ГОДА 94

4.1. Связь сейсмических событий со сходом ледника Колка 94

  1. Событие, предваряющее сход ледника 99

  2. О взаимосвязи различных факторов со сходом ледника Колка 100

4.2. Анализ инструментальных записей схода ледника Колка 102

  1. Предварительная реконструкция события схода ледника ПО

  2. Вейвлет анализ записей схода ледника Колка 20.09.02 года 112

  1. Механизмы очагов землетрясений 123

  2. Анализ процесса схода ледника Колка по данным станций сейсмических

сетей России и Грузии 131

  1. Анализ инструментальных записей станций России 132

  2. Анализ записей станций сейсмической сети Грузии 133

  3. О природе вертикального импульса на записях предшествующих

сходу ледника Колка 141

4.5. Выводы 142

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 144

ЛИТЕРАТУРА

Введение к работе:

Актуальность работы. В последние десятилетия естественные науки интенсивно

развивают представления глобального эволюционизма. Вселенная в современном естествознании рисуется динамичной, эволюционирующей через кризисные состояния -катастрофы, сменяющиеся периодами развития. Классическое представление о природе увязывалось со стабильной и детерминированной системой, а кризисные состояния рассматривались как нарушения в закономерном развитии материи. Современное представление о природной системе рассматривает кризисные состояния как необходимую составляющую вечного развития мира.

Естествознание XVIII-XIX вв. развивалось в соответствии с двумя основными принципами: однозначность причинно-следственных связей и основанность на эксперименте. Развитие наук об экологии показало, что для всех сложных природных систем характерны свойства, описываемые с помощью нелинейных моделей, для которых характерны колебательные и мультистационарные режимы [Николайкин и др., 2004]. Все эти понятия типичны для геоэкологии, изучающей геосферы, их динамику и взаимодействие, геологические и геофизические условия жизни, факторов (ресурсов и условий) неживой природы влияющей на организмы.

Несмотря на стремительное развитие современных технологий, исследование, прогноз и предупреждение природных и техногенных опасностей и их негативных последствий, как правило, остается в большей мере на качественном уровне. Это значительно снижает возможности адекватного и достоверного прогноза особенностей проявления указанных опасных явлений и снижает возможности действенной реализации соответствующих мероприятий с целью смягчения последствий опасных природно-техногенных явлений на урбанизированных территориях.

Общая площадь урбанизированной территории Земли составила в 1980 году 4,69 млн

км . Ожидается, что в 2070 г. достигнет 19 млн км . Предполагают, что практически все население мира в 2030 г. будет жить в поселениях городского типа [Экология, 2004].

Урбанизация территории или процесс развития городских поселений представляет собой объективный процесс, который обусловлен потребностями современной жизни. В настоящее время типичный город любого уровня (центральный, региональный, рядовой) трансформируется в городскую агломерацию - пространственно и функционально единую группировку поселений городского типа, составляющую общую социально-экономическую и экологическую систему.

Развитие урбанизированных территорий, с одной стороны, характеризуется высокой целесообразностью, позволяя централизовать и тем самым облегчить их управление. С

5 другой стороны, высокая плотность населения и инфраструктуры может, особенно в условиях высокой сейсмической активности, приводить на урбанизированных территориях, которые находятся в тесном взаимодействии с окружающей средой, к крупным катастрофам. Так, при Тангшаньском землетрясении (Китай, 1976) погибло почти 600000 человек, при Нефтегорском (Сахалин, 1995) - погибло 2/3 населения города Нефтегорска. Заметными социально-экономическими потерями сопровождались землетрясения Нотридж и Кобе (США, 1994; Япония, 1995), а также Чи-Чи и Измитское (Тайвань, 1999; Турция, 1999).

Тяжелые последствия землетрясений в современных городских агломерациях обусловили объявление Организацией Объединенных Наций последнего десятилетия двадцатого столетия «десятилетием смягчения опасностей природных и техногенных катастроф на урбанизированных территориях». Это позволило значительно развить работы в области разработки и освоения известных современных методов снижения сейсмического риска территорий. Тем не менее, необходимо отметить, что в странах СНГ число таких работ неадекватно мало по сравнению с их научной и практической необходимостью. Это обусловило формирование Федеральной целевой программы «Сейсмическая безопасность России на период 2002-20 Юг.г.».

События последних лет в Республике Северная Осетия-Алания показали, что без проведения научно обоснованных постоянных или долговременных наблюдений, достаточно значительное опасное природное явление может приводить к тяжелым последствиям. Актуальность проблемы становится еще более значимой в условиях горных районов, где любое опасное природное явление может сопровождаться не менее опасными вторичными процессами.

Цель исследования - разработка и практическое применение методов изучения и интерпретации результатов инструментальной регистрации проявления опасных природных процессов в урбанизированных системах в их взаимодействии с окружающей средой в условиях высокой сейсмической активности.

Исходя из основной цели диссертационной работы, были сформулированы следующие задачи исследования:

-разработать методику интерпретации инструментальных данных опасных природных процессов на примере процесса схода ледника Колка;

- на основе анализа сейсмической активности региона оценить сейсмическую опасность предгорных и высокогорных территорий с помощью современных технологий;

-с учетом особенностей проявления опасных природных явлений реализовать адаптацию современных компьютерных программ обработки данных, полученных в

результате инструментальных наблюдений;

-выявить характерные особенности взаимодействия природных и урбанизированных систем с окружающей средой в условиях высокой сейсмической активности.

Методы исследований и фактический материал. Поставленные задачи решались на основе создания базы данных сильных движений, полученных локальной сетью сейсмических наблюдений цифровыми станциями Альфа Геон на территории РСО-А за период 1998-2004г.г., и их последующей обработки с помощью современных стандартных компьютерных программ WSG (система обработки сейсмических данных) Геофизической службы РАН, а также пакета компьютерных программ (Hypoellipse и др.) Центра ГЕОН. Кроме того, для визуализации и исследования территории применялись программы CAD Map и ARCview.

В процессе исследования с помощью указанных программ были обработаны уникальные инструментальные записи схода ледника Колка. При этом были использованы известные способы повышения качества исходных данных (сглаживание и т.д.), а также спектральный анализ, вейвлет-анализ и т.д. Результаты анализа сопоставлялись с записями схода ледника Колка, зарегистрированными станциями сейсмической сети России и Грузии (Цей, Они, Амбролаури, Ахалкалаки, Ахалцихе, Абастумани, Тбилиси).

На основе адаптации американской программы SEISRisk-З были рассчитаны основные параметры активных сейсмических источников и определено их вероятностное проявление.

Механизмы очагов землетрясений изучались с помощью американского пакета программ DES_FOCA и DESFPLOT и др.

Основные положения, защищаемые в работе:

1. Впервые разработан набор вероятностных карт сейсмической опасности
предгорной и высокогорной территории, которые построены на основе геологических,
геофизических, сейсмических параметров и являются основой для решения вопросов
зональности сейсмоактивности региона.

  1. Предложена оригинальная схема зональности сейсмоактивности Центрального Кавказа. Установлено, что южная часть г.Владикавказа и район ледника Колка расположены в зоне восьмибалльной сейсмической опасности, что предполагает значительное влияние геодинамических процессов на сейсмическую активность урбанизированных и неосвоенных территорий.

  2. Установлены три основных этапа процесса схода ледника Колка: I этап характеризует начало процесса схода ледника, II этап - удар о горные породы в районе ледника Майли, III этап - удар о Кармадонские «ворота». Выделенные этапы четко

7 зафиксированы локальной сетью сейсмических станций, расположенных на территории РСО-А. Разработан сценарий схода ледника Колка 20.09.02 г. совпадающий с данными, полученными с сопредельной территории. Научная новизна:

впервые создан набор карт сейсмической опасности территории г.Владикавказа и района расположения ледника Колка в величинах макросейсмической интенсивности и пикового грунтового ускорения для повторяемости 50 лет и вероятностью превышения 1%, 2%, 5 %, 10%;

впервые установлено, что южная часть г. Владикавказа находится в зоне с интенсивностью 8 баллов, а северная - 7 баллов;

впервые для территории РСО-А по независимым расчетам установлено, что восьмибалльная зона соответствует макросейсмическому ускорению 03-H)4g, семибалльная - 02-H)3g.

на сейсмограммах непосредственно перед сходом ледника выделен длиннопериодный, преобладающий в вертикальном направлении, импульс с периодом колебаний Т==4с характеризующий событие, обусловившее сход ледника Колка;

впервые на основе изучения и обработки уникальных инструментальных записей, полученных с помощью различных станций, разработан сценарий процесса схода ледника Колка, который увязан с рельефом местности и другими параметрами.

Практическое значение исследования.

На основе результатов исследования могут быть разработаны эталонные сценарии опасных проявлений природных процессов при совокупном воздействии внешних и внутренних факторов. На основе полученных данных может быть реализован геоэкологический прогноз эволюции/деградации природных и урбанизированных систем в условиях высокой сейсмической активности; вероятностные карты сейсмической опасности высокогорных и предгорных территорий могут быть использованы при создании официальных карт сейсмического микрорайонирования территории г.Владикавказа, непосредственной основы сейсмостойкого строительства.

Апробация работы и публикации.

Основные положения исследования были представлены и доложены на международной конференции по районированию и сейсмостойкому строительству (Сочи, 2003); на международной конференции "Information Society priorities: New Prospects for European CIS Countries" (Москва, 2003); на первой международной конференции «Земля из Космоса - верные решения» (Москва, 2003); на международной научной конференции «Информационные технологии и системы: наука и практика» (Владикавказ, 2003); на

8 научно-техническом заседании Совета по Безопасному развитию урбанизированных территорий (Санкт-Петербург, 2003); на V Всеукраинской научно-технической конференции «Строительство в сейсмических районах Украины» (Ялта, 2004); на международной конференции «Предупреждение опасных ситуаций в высокогорных районах» (Владикавказ, 2004); на международной конференции по устойчивому развитию горных территорий (Владикавказ, 2004); в Институте геоэкологии РАН (Москва, 2004); на V Генеральной Ассамблее Азиатской Сейсмологической Комиссии (Ереван, 2004); на семинарах и заседаниях рабочих групп, посвященных выполнению международного проекта «Сейсмический риск больших городов Кавказа» (Тбилиси, 2004; Владикавказ, 2004); на научно-техническом семинаре «Сейсмобезопасность территории Северного Кавказа (Кисловодск, 2005); на заседаниях Ученого Совета и семинарах Геофизического центра экспериментальной диагностики (Владикавказ, 2003-2005г.г.).

По теме диссертации опубликовано 13 работ. Личный вклад автора. Вся обработка данных, расчеты различных параметров сейсмического поля произведены лично автором или под его непосредственным руководством на основе освоения им ряда современных компьютерных программ. Результаты исследования интерпретировались автором в тесном сотрудничестве с его научным руководителем.

Благодарности. Автор глубоко благодарен научному руководителю В.Б.Заалишвили за постоянное внимание и поддержку. Особую благодарность автор выражает академику В.И.Гончарову за ценные советы и рекомендации. Автор также признателен профессору Е.А.Рогожину и другим коллегам за консультации и помощь.

Структура и объем работы: диссертационная работа состоит из 4 глав, выводов, заключения. Список литературы состоит из 272 наименований. Общий объем работы 164 страниц текста, включая 74 рисунка и 5 таблиц.

Подобные работы
Волкова Елена Сергеевна
Функционирование и эволюция социально-эколого-экономической системы региона с позиции устойчивого развития (На примере Томской области)
Шварев Сергей Валентинович
Методика оценки состояния железнодорожной природно-технической системы в условиях эрозионной опасности с использованием аэрокосмического зондирования
Шафигуллина Гульнара Турдибаевна
Геоэкологические условия процессов техногенеза Учалинской геотехнической системы : Южный Урал
Крыленкова Наталия Львовна
Ароматические и полициклические ароматические соединения в водной системе Ладожское озеро - река Нева - Невская губа - восточная часть Финского залива (На примере фенолов и 3,4-бензпирена)
Антипцева Юлия Олеговна
Эколого-геоморфологические аспекты рекреационного использования особо охраняемых природных территорий Северо-Западного Кавказа : на примере Лагонакского нагорья
Валесян Армен Лемвелович
Синхронность в пространственной эволюции систем расселения и транспортных сетей
Ленская Ольга Юрьевна
Мезомасштабная организация и эволюция систем осадков на юге Бразилии
Сукманова Нина Юрьевна
Эволюция агропромышленных систем Тверской области
Кадыгров Николай Евгеньевич
Диагностика эволюции геофизических процессов в системах мониторинга окружающей среды
Зелюткина Людмила Олеговна
Эволюция природно-антропогенных территориальных систем на водоразделах Русского Севера

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net