УДК 629.039.58, 62-78

Анализ современных методов и средств обеспечения сейсмической безопасности на предприятиях

Карсаков Евгений Павлович – студент Дальневосточного федерального университета.

Кроликова Виктория Денисовна – студент Дальневосточного федерального университета.

Минакова Полина Сергеевна – кандидат педагогических наук, доцент Дальневосточного федерального университета.

Султан Виктория Владимировна – студент Дальневосточного федерального университета.

Аннотация: Необходимыми условиями безаварийной эксплуатации объектов в Сахалинской области является обеспечение сейсмической безопасности. Авторы привели данные об оценке сейсмических рисков и анализ современных методов и средствах обеспечения сейсмической безопасности. В ходе выполнения работы авторы пришли к заключению, что современные средства и методы сейсмической безопасности не имеют четкой структуры, поэтому необходима систематизация и оптимизация существующих средств и методов обеспечения сейсмической безопасности.

Ключевые слова: зона сейсмической активности, сейсмическая безопасность, сейсмический риск, геофизика, прогноз, моделирование.

Введение. Активные исследования недр Земли начались только ближе к концу XIX в., их результаты были близки к реальному положению дел (например, предположения о наличии ядра и мантии у Земли). В 1910 году, после изучения землетрясения в Сан-Франциско в апреле 1906 года, Гарри Филдинг Рид выдвинул «теорию упругого отскока», которая остается основой современных тектонических исследований. К 1960-м годам наука о Земле достигла точки, когда всеобъемлющая теория причинных явлений сейсмических событий и геодезических движений объединилась в уже устоявшуюся теорию тектоники плит. Активные разработки первых систем прогнозирования и контроля за сейсмической активностью начались с 60-х годов и продолжаются и по сей день. На сегодняшний день сейсмическая безопасность имеет особую актуальность как во всем мире, так и в отдельных регионах.

Напряженно-деформированное состояние недр острова Сахалин является отражением характера современных тектонических процессов в регионе. Наиболее сейсмически активным и склонным к землетрясениям является южная часть острова Сахалин, вблизи залива Анива, город Южно-Сахалинск [11].

При землетрясениях в грунтовых породах происходят сложные динамические процессы. Точнее, при упругих деформациях породы, в результате разрушения, накопленная потенциальная энергия переходит в кинетическую, возбуждая сейсмические волны в грунте [4]. Сейсмичность участка землетрясения – это интенсивность сейсмического воздействия на объекты в баллах. А величину, характеризующую выделяемую при землетрясении энергию, называют магнитудой.

Особая сложность предопределена сочетанием эндогенных и экзогенных факторов, отрицательно действующих на устойчивость геологической среды. Прежде всего стоит отметить, что Сахалин, расположен между Азиатским континентом и Тихим океаном – двумя крупнейшими на планете географическими объектами, а также находится в зоне экстремальных условий и высокого природного риска, которые определяет сейсмотектоническая активность и циклонический климат, способствующий развитию катастрофически опасных геологических процессов [9].

В суровых природных условиях необходимо применение специально разработанных мероприятий для защиты существующих и проектируемых линейных природно-технических комплексов, осуществляющих транспортировку углеводородного сырья, добываемого в северо-восточной части острова и шельфа, со стороны Охотского моря. Высокая степень ранимости территории Сахалина в процессе природопользования обусловлена пониженной устойчивостью геологической среды к техногенным воздействиям, а её способность восстанавливаться невозможна за короткий, по геологическим меркам, промежуток времени. Именно поэтому актуален анализ современных методов и средств обеспечения сейсмической безопасности особенно актуален для данного региона, а их использование напрямую свидетельствует об уделении достаточного внимания сейсмической безопасности как в целях сохранения целостности оборудования и зданий, так и в целях сохранения жизни и здоровья людей.

Сейсмические риски – это один из подвидов геологических рисков. Происшествие, вызванное сейсмическими рисками, землетрясение, характеризуется термином «сейсмичность», что, согласно сейсмотерминологическому словарю, статистическое распределение интенсивности землетрясения на выделенной территории в зависимости от его повторяемости и наличия возможных очагов; она устанавливается ведомственными картами сейсмического районирования, а также сейсмического микрорайонирования площадок строительства [12].

Землетрясения разрушительны и опасны. Первая основная опасность землетрясения - это сотрясение земли. Здания могут быть повреждены из-за самого сотрясения или из-за того, что земля под ними опускается до уровня, отличного от уровня до землетрясения (проседания). Здания могут даже провалиться в землю, если произойдет разжижение почвы. Разжижение - это смешение песка или почвы и грунтовых вод во время сотрясения умеренного или сильного землетрясения. Когда вода и почва смешиваются, земля становится очень мягкой и обладает свойствами зыбучего песка. 

Вторая основная опасность землетрясений - смещение вдоль разлома. Если конструкция (здание, дорога и т.д.) строится поперек разлома, смещение грунта во время землетрясения может серьезно повредить или разорвать эту конструкцию.

Третья основная опасность - наводнения. Землетрясение может привести к разрушению плотин или дамб вдоль реки, затоплению близлежащих территорий, повреждению зданий.

Четвертая основная опасность землетрясений - это пожар. Эти пожары могут быть вызваны обрывом газовых линий и линий электропередач, что может стать серьезной проблемой, особенно если водопроводы, питающие пожарные гидранты, тоже сломаны. Так, после Великого землетрясения в Сан-Франциско в 1906 году город горел три дня, большая часть города была разрушена, и 250 000 человек остались без крова [17].

Большинство опасностей для людей исходит от различных сооружений и их разрушения в результате землетрясения. Также опасность для людей заключается в том, что они могут быть раздавлены в обрушивающемся здании, утонуть в результате наводнения, оказаться засыпанными оползнем или сгореть в огне.

На основании «Временной схемы сейсмического районирования Сахалинской области и повторяемости сейсмических воздействий 1995 г.», утвержденной Минстроем России, часть территории прохождения магистральных трубопроводов по Сахалину находится в 9-балльной зоне интенсивности сейсмических воздействий [7]. Также регион располагает большим числом нефтегазовых предприятий, особенно важных не только для Сахалинской области, но и для экономики всего государства. Сейсмотектонические процессы увеличивают уровень геологического риска. Землетрясения, кроме прямого воздействия на объекты человеческой деятельности, могут спровоцировать проявление опасных экзогенных геологических процессов – оползней, обвалов, просадок, разжижение грунтов и др., а также цунами, пожаров, создающих аварийные ситуации на системах линейных сооружений, приводящих к экологическим опасностям и рискам (загрязнение геологической и воздушной среды).

Разработка и обустройство таких месторождений как «Сахалин-1» и «Сахалин-2» сопряжена с серьезными вопросами обеспечения промышленной и экологической безопасности объектов нефтегазового комплекса и природоохранных объектов. Причем последние, в пределах всего острова и прилегающего к нему шельфа, относятся к уникальным или особоохраняемым. В связи с этим необходим долгосрочный прогноз сейсмической активности и геодинамический мониторинг предприятий.

В рамках борьбы со всеми опасностями для предприятий критически важно также включать действенные решения по смягчению последствий землетрясений в свои планы и бизнес-решения. Поступая таким образом, предприятия защищают активы организации (людей, собственность, операции); поддерживают способность производить товары или предоставлять услуги клиентам или своей цепочке поставок; поддерживают денежный поток; сохраняют конкурентоспособность и репутацию; сохраняют возможность выполнять юридические, нормативные, финансовые и договорные обязательства [16].

Смягчение последствий землетрясений - это любые действия, предпринимаемые для уменьшения ущерба или убытков для предприятия, сотрудников, здания и его содержимого в случае землетрясения. В дополнение к основным мероприятиям по обеспечению готовности, таким как создание и выполнение планов действий в случае стихийных бедствий, подготовка комплектов предметов снабжения в случае стихийных бедствий, предприятия должны дополнить их, приняв меры по предупреждению землетрясений и смягчению их последствий.

Методы. Долгое время наиболее популярными, но не самыми эффективными методами обеспечения сейсмической безопасности были сейсмостойкое строительство и геофизический мониторинг (прогноз). Эффективность первого мала, оно лишь частично решает проблему сейсмической безопасности и как показывает практика, пренебрежение нормами сейсмостойкого строительства скорее правило нежели исключение. Геофизический мониторинг также показал себя не лучшим образом и из-за неудачи в прогнозировании землетрясений в ряде стран свернули целевое финансирование научных программ по прогнозу землетрясений. Однако пренебрежение нормами сейсмостойкого строительства на слабых грунтах, как показало землетрясение в Спитаке (Армения, 1986 г., до 9,5 балла) чревато ужасными последствиями (25 тыс. погибших). Другой не менее печальный пример – землетрясение в Нефтегорске (Сахалин, 1995 г., 6,5 балла), в результате которого погибло более 2 тыс. человек.

В последние годы метод прогноза претерпел изменения, все большее число специалистов склоняется к долгосрочному прогнозу (годы, десятки лет), который и лежит в основе сейсмостойкого строительства. В последние годы успешно развиваются средства космических наблюдений, позволяющие в целях прогноза использовать тепловые аномалии в эпицентральной зоне, уровень электронной концентрации в ионосфере, линейные аномалии в облачной структуре ионосферы.

На западе – в США, Канаде, Италии – хронические неудачи с прогнозом землетрясений породили точку зрения [10] о принципиальной невозможности прогноза и, следовательно, бессмысленности дальнейшего научного поиска. С этим можно поспорить, так как геофизика освоила недостаточный арсенал средств и методов обеспечения сейсмической безопасности, тот пласт, который охвачен и разработан, незначителен по сравнению с той частью, которая не освоена. Речь идет об использовании искусственного интеллекта для сейсмического строительства и мониторинга, а также о развитии способов управления сейсмическим режимом при помощи искусственных источников энергии.

На данный момент существуют различные системы оценки состояния сети инструментальных сейсмологических наблюдений, включая сбор, хранение, систематизацию и первичную обработку исходных предметных данных; средства для прогнозирования последствий катастрофических землетрясений и оценки индивидуального сейсмического риска; инструменты, измеряющие сейсмичность и другие геофизические показатели; модели мониторинга (контроля) за сейсмической активностью на предприятиях и в зонах разработки месторождений; методы моделирования сейсмических нагрузок на сооружения; специальные программы для моделирования последствий землетрясений; автоматизированные системы поддержки принятия управленческих решений при ликвидации последствий землетрясений. Безусловно сложным представляется охват всех средств и методов сейсмической безопасности на предприятиях, но необходимо построение четкого комплекса мероприятий контролирующих и предотвращающих землетрясения: прогноза, мониторинга, моделирования и реагирования на землетрясения, что невозможно без рассмотрения различных средств и методов обеспечения сейсмической безопасности.

Структура сейсмических сетей, как правило, имеет три уровня: телесейсмический, региональный и локальный - в зависимости от площади контролируемой территории и пороговой магнитуды регистрируемых землетрясений. В настоящее время в России действуют около 10 региональных сетей, в том числе Сахалинская [1].

В качестве примера автоматизированной информационной системы можно привести «Сигнал-С» - сеть сейсмологических наблюдений и данных анализа для высокоскоростной передачи информации о сейсмической ситуации. В качестве ее базовых элементов можно выделить: центры регистрации событий (сейсмические станции); каналы связи; хранилище исходной информации; системное и прикладное программное обеспечение. При использовании данной системы специалисты в течение считанных минут получают доступ к наблюдениям за сейсмологическими изменениями и провести на базе полученных наблюдений первичный анализ, проводя различные операции с данными, структурируя и разделяя их по интервалу времени, формату данных и количеству станций, зафиксировавших подобные данные [15]. В Сахалинской области используется данная система достаточно активно и успешно.

Впервые задача по прогнозу смещения плит и оценке последствий катастрофических землетрясений была решена российскими специалистами. В основу модели был положен вероятностный алгоритм, учитывающий связь между сейсмической нагрузкой и вероятностью разрушения различных типов зданий и возможными потерями. Эта модель была реализована в виде геоинформационной системы (ГИС) для прогнозирования последствий катастрофических землетрясений и получила название «Экстремум». Авторами вероятностной модели по прогнозированию последствий катастрофических землетрясений, встроенной в ГИС «Эктремум», являются В. Ларионов, С. Сущев, Г. Нигметов, М. Козлов и другие их коллеги. В основу модели были положены полученные авторами вероятностные законы поражения для различных типов зданий, а также вероятностные законы поражения для населения. В модели также учитывается время суток и температура воздуха и вносятся поправки при расчете математического ожидания степени повреждения различных типов зданий и математического ожидания потерь. Опыт круглосуточного дежурства с 1997 г. показал, что прогнозы последствий, полученные с помощью ГИС, дают близкие к реальным результаты [3]. ГИС можно использовать не только для прогнозирования последствий катастрофических землетрясений, но и для оценки индивидуального сейсмического риска.

Самой трудной задачей является задача определения возможных (прогнозируемых) очагов землетрясений на долгосрочный, среднесрочный и краткосрочный периоды времени.

В качестве преимуществ ГИС «Эстремум» можно выделить:

  • Визуализация данных;
  • Оперирование пространственными категориями;
  • Мощные аналитические возможности пространственного моделирования;
  • Полноценная работа со стандартными СУБД.
  • Недостатки также имеют место быть, но они незначительны в сравнении с преимуществами, однако их необходимо отметить:
  • Большая зависимость от исходных географических данных, их точности и четкости их переноса в ГИС;
  • Некоторая сложность анализа объектов, хотя эта проблема решается с помощью подключаемых модулей, настройкой системы под конкретные проблемы.

Метод среднесрочной оценки сейсмической опасности, названный LURR, был предложен в 90-х годах прошлого века и успешно применен в различных сейсмически активных регионах. Методика была проверена в лабораторных экспериментах на трехосное сжатие. Эксперименты на разрушение образцов горных пород были проведены в комплексе с численным моделированием. В Институте морской геологии и геофизики Российской Академии наук метод LURR используется с 2014 года. Было подготовлено специальное программное обеспечение для расчетов и получен ряд важных результатов по оценке сейсмической опасности на Сахалине и Новой Зеландии [5].

Отправной точкой метода LURR является эквивалентность реакции среды для состояний нагрузки и разгрузки при упругом состоянии Х+= Х(LURR = 1). По мере того, как повреждение материала становится значительным, и процесс выходит за пределы предела упругости, начинает увеличиваться параметр LURR. Это соотношение растет по мере приближения породы к фазе быстрого микротрещинообразования.

Основным инструментом измерения сейсмичности является сейсмограф. На сегодняшний день существуют различные виды сейсмографов: короткопериодный сейсмограф с гидравлическим увеличением; полевой микрофонный сейсмограф; термомикрофонный сейсмограф и более современные сейсмографы с аналого-цифровыми преобразователями.

Также в рамках сейсмической безопасности на предприятиях, расположенных в зонах сейсмической активности, важен мониторинг состояния разломов и скважин на промышленных предприятиях, в особенности это касается нефтяной промышленности. Существуют системы непрерывного сейсмического мониторинга активных источников (CASSM) и метод ступенчатой закачки для определения свойств трещин на месте (SIMFIP), рассмотрим их подробнее.

В 2007 году Том Дейли и его коллеги из «Беркли Лаб» изобрели непрерывный сейсмический мониторинг с активным источником – новую комбинацию экспериментальной методологии, геометрии и инструментов, позволяющую вести практически непрерывный мониторинг подземных сейсмических свойств в пределах определенной области (обычно 100 м2). Применение геометрических методов для измерения расстояния между скважинами позволило CASSM достичь точности измерений, намного превосходящей предыдущие полевые эксперименты. В отличие от «моментальных снимков», предоставляемых современными методами покадровой визуализации, непрерывный мониторинг CASSM производит информацию в реальном времени, указывающую тенденции, которые часто упускаются из виду существующими методами. Кроме того, поскольку CASSM может работать во время нагнетания или извлечения флюида из скважины, это устраняет значительные затраты на рабочую силу и неэффективность, возникающие в результате переключения между мониторингом ствола скважины и добычей.

Технология может применяться в коллекторах нефти и газа, на водоносных горизонтах для секверстрации CO2, а также для мониторинга изменений напряжений вблизи сейсмических разломов и для мониторинга гидроразрыва пласта и повышения нефтеотдачи [8].

В качестве преимуществ метода можно отметить следующее:

  • помогает оптимизировать нефтеотдачу, предоставляя непрерывные данные о динамике коллектора в реальном времени;
  • позволяет обнаруживать тенденции коллектора, которые могут быть упущены при периодическом мониторинге;
  • устраняет затраты на рабочую силу и неэффективность производства, вызванную переключением между мониторингом ствола скважины и добычей;
  • устраняет необходимость в специальных скважинах для развертывания на кабеле;
  • сводит к минимуму вероятность повреждения ствола скважины из-за втягивания и повторной установки НКТ;
  • позволяет контролировать гидроразрыв пласта.

Метод ступенчатой закачки для определения свойств трещин на месте (SIMFIP) предназначен для количественной оценки изменений гидравлических и механических свойств неоднородностей на месте с использованием совместных измерений давления и деформации в скважинах.

Этот метод успешно применялся для характеристики зон трещин и разломов в различных подземных средах и на сочлененных скальных склонах при различных условиях площадки (20–500 м покрывающих пород, глины и карбонатные породы, трещины, насыщенные и ненасыщенные водой), демонстрирующих приемлемые уровни повторяемости и воспроизводимости. Этот метод может быть применен для оценки свойств трещин на месте, связанных с широким спектром проблем устойчивости горных пород, таких как гравитационная устойчивость склона породы или реактивация трещин, вызванная закачкой или добычей промышленных жидкостей в скважине. Тест SIMFIP позволяет идентифицировать упругое раскрытие, давление расширения трещины и период стабильного проскальзывания тестируемой трещины. Используя простые уравнения, связывающие давления с деформациями, можно оценить гидравлические и упругие свойства, которые обеспечивают предварительное скольжение, и некоторые прочностные характеристики, которые управляют гидромеханическими реакциями трещиноватых горных пород.

С нынешним оборудованием испытания SIMFIP ограничены глубиной 300 м, давлением 7 Мпа (гидростатическое давление в нагнетательной камере) и перепадом температур 60° С. Испытания SIMFIP могут проводиться в вертикальной наклонной скважине [2].

Особенно важным представляется мониторинг сейсмической нагрузки на здания и сооружения, мониторинг осуществляется методом моделирования, производится моделирование посредством воздействия на грунтовый массив у здания и воздействием динамической нагрузки непосредственно на здание и его отдельные конструктивные элементы. Моделирование сейсмических нагрузок на грунтовый массив возможно воздействием:

  1. ударами или сбрасыванием с высоты тяжелых грузов весом от 16 кг и более: достоинства – доступность, компактность, возможность явного учета и влияния грунтового массива, недостаток – невозможность управления параметрами нагрузки;
  2. ударами или возбуждением мягким грузом: достоинства - компактность и безопасность, недостатки — отсутствие возможности управления параметрами импульсных нагрузок;
  3. динамическое возбуждение специальными управляемыми вибраторами: принцип действия вибраторов основан на использование электрической, гидравлической и пневматической энергии, за короткое время выделяемой на объекты воздействия, преимущества - возможность создания управляемого импульса, недостатки - ссложность, опасность и громоздкость оборудования [6].

Также метод моделирования необходим для отражения динамики развития чрезвычайной ситуации. Для этого используются различные программные продукты: GisFFE; AnyLogic; GPM и другие.

GisFFE – интегрированная программная система для динамического моделирования пожаров после землетрясения на основе ГИС. Пожары после землетрясения (FFE) представляют собой опасные вторичные бедствия, возникающие после сильных землетрясений, приводящие к серьезным материальным и человеческим потерям в некоторых городах и селах с деревянными постройками, к которым можно отнести населенные пункты Сахалинской области. Для изучения сложного поведения распространения пожара и оценки потерь от пожара после сценария сильного землетрясения была разработана интегрированная программная система на основе ГИС (названная GisFFE) для выполнения динамического моделирования FFE.

Архитектура GisFFE состоит из 4-х компонентов: городской геобазы данных, библиотеки моделей, центра моделирования и выходных данных. База данных городской географии предоставляет базовые пространственные и статистические данные, используемые в платформе ГИС для моделирования пожаров после землетрясения; библиотека моделей содержит три подмодели (зажигание, распространение огня и пожаротушение модели), которые соответствуют трем ключевым этапам, задействованным в FFE; центр моделирования служит операционным центром, объединяющим данные и модели; после завершения моделирования на выходе получаются статистические карты и диаграммы [13].

Возможности агентного моделирования в AnyLogic позволяют отразить в модели динамику развития чрезвычайной ситуации, неопределенность и непрогнозируемость поведения людей в таких случаях, дорожную сеть, транспортные средства и их характеристики (состояния), динамические события, связанные с работой ликвидаторов и др.

У AnyLogic есть возможность интеграции с ГИС. Применение ГИС позволяет учитывать параметры среды, географические, пространственные характеристики, инфраструктуру объекта и надсистемы (города, района, региона и т. д.) и др. То есть модель реагирования на ЧС может быть реализована на карте местности.

Одной из самых известных программ для моделирования является программное обеспечение для моделирования геологических процессов GPM. GPM - это симулятор для прямого моделирования стратиграфических и осадочных процессов, который работает с программной платформой Petrel E&P.

Программное обеспечение GPM позволяет пользователям создавать стратиграфические модели, показывающие предполагаемую геометрию отложений и предсказывать литологические распределения, а также получать представление о составе и отложении осадочных последовательностей. В частности, программное обеспечение GPM моделирует эрозию, перенос и отложение обломочных и карбонатных отложений - независимо или одновременно - в разных геологических условиях (например, каналы, реки, мутные потоки и береговые системы) вместе с соответствующими геологическими процессами, такими как карбонатные рост, метеорный диагенез и уплотнение наносов.

Одной из основных задач РСЧС является сбор, обработка, обмен и выдача информации в области защиты населения и территорий от ЧС. Важнейшим направлением совершенствования информационного обеспечения процессов управления РСЧС является их автоматизация. Автоматизированная система поддержки принятия управленческих решений при ликвидации последствий землетрясений возникла в результате слияния управленческих информационных систем и систем управления базами данных. Она является результатом мультидисциплинарного исследования, включающего теории баз данных, искусственного интеллекта, интерактивных компьютерных систем, методов имитационного моделирования различных ситуаций.

В целях совершенствования АСППУР для выработки наиболее результативных управленческих решений, направленных на защиту населения и территорий от ЧС, связанных с землетрясениями, для более эффективного использования автоматизированной системы она должна иметь возможность функционировать в трех основных режимах: боевом; тренажерном; распределенном. Есть информация о применении данной системы в Сахалинской области, но необходимо подчеркнуть важность совершенствования автоматизированной системы поддержки принятия управленческих решений при ликвидации последствий землетрясений в Сахалинской области.

Результаты и их обсуждение. Современные методы и средства обеспечения сейсмической безопасности достаточно полно охватывают весь цикл мероприятий по предупреждению и контролю рисков и предотвращению опасности: были найдены и описаны методы сбора и первичной обработки информации о сейсмической активности, контроля, геофизического мониторинга, прогноза и моделирования. Все эти средства и методы в той или иной степени можно использовать в сложных геофизических условиях Сахалинской области.

Благодаря автоматизированной информационной системе «Сигнал-с» в Сахалинской области можно получить доступ к инструментальным данным через Интернет в режиме, близком к реальному времени. Сформирована основа для создания геоинформационной системы по катастрофическим природным явлениям региона (сейсмология, вулканология и т.д.). Новые технологии позволяют решать как фундаментальные, так и прикладные научные задачи в области современной геодинамики, активных геоструктур и природных опасностей ДВР.

Системы оценки сейсмической опасности типа ГИС «Экстремум» и LURR могут применяться в Сахалинской области для прогноза землетрясений с целью эвакуации работников предприятий и населения в целом. С помощью LURR проведен ретроспективный расчет параметра перед Крильонским землетрясением 23 апреля 2017 года, во многих работах была показана хорошая точность метода для оценки сейсмической опасности на Сахалине. Все расчеты в работах исследователей выполнены при неизменных параметрах математической обработки, принципах выделения расчетной области и выбора сейсмических событий. При этом в результатах стабильны определения зоны подготовки и времени ожидания, которое не превышает 24 месяца.

Существуют системы непрерывного сейсмического мониторинга активных источников (CASSM) и метод ступенчатой закачки для определения свойств трещин на месте (SIMFIP). Их можно применять для мониторинга сейсмической опасности на месте, конкретно на предприятии, в Сахалинской области это можно было бы успешно реализовать на таких предприятиях, как «Эксон Нефтегаз Лимитед» (проект «Сахалин-1»), «Сахалин Энерджи Инвестмент Компани, Лтд.» (проект «Сахалин-2»), ООО «Газпром добыча шельф Южно-Сахалинск», ООО «РН-Сахалинморнефтегаз», АО «Петросах», АО «Сахалинская нефтяная компания», АО «РН-Шельф-Дальний Восток», ведь именно нефтегазовая отрасль играет ведущую роль в экономике Сахалинской области, а ее развитие является одним из основных факторов, определяющих экономический рост на территории области, а потому обеспечение сейсмической безопасности сахалинских объектов промышленности и их работников является не просто важным аспектом общих правил безопасности, но и важнейшим аспектом сохранения экономического и социального достояния региона в силу того, что сложные геологические и тектонические условия – определяющий фактор и для градостроения, и для инфраструктуры, и для промышленности Сахалинской области.

Особенно важным представляется мониторинг сейсмической нагрузки на здания и сооружения, мониторинг осуществляется методом моделирования, производится моделирование посредством воздействием на грунтовый массив у здания и воздействием динамической нагрузки непосредственно на здание и его отдельные конструктивные элементы. Такой метод активно используется на территории не только Сахалинской области, но и в большинстве регионов России в силу его компактности и экономической доступности, однако важно отметить, что данный метод подходит для диагностики сейсмической нагрузки только в районах с невысокой сейсмичностью, так как экспериментальная нагрузка не представляется большой в силу веса и ударной силы используемых грузов.

Также метод моделирования необходим для отражения динамики развития чрезвычайной ситуации. Для этого используются различные программные продукты: GisFFE; AnyLogic; GPM и другие. Известно о ретроспективном моделировании землетрясений, произошедших на территории Дальнего Востока. В Институте морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения РАН проводится изучение и моделирование геодинамических процессов Курильской зоны и о. Сахалин с помощью таких программ на основе GPS/ГЛОНАСС наблюдений.

Выводы. Многие из выделенных и проанализированных средств и методов сейсмической безопасности применимы в сложных геофизических условиях Сахалинской области. Их применение на предприятиях региона продиктовано не только важностью сейсмической безопасности на предприятиях, но и острой необходимостью сохранения здоровья и имущества людей во время землетрясений. В ходе проведенного нами поиска и анализа документов и литературных источников, было выявлено отсутствие четкой системы инструментария сбора и первичной обработки информации о сейсмической активности, контроля, геофизического мониторинга, прогноза и моделирования. Возможно, это связано с провалами прогнозов сейсмологов в 90-е годы, а отсюда – с низким финансированием данной сферы безопасности со стороны государства. Однако недостаточное внимание к данной проблеме в Сахалинской области действительно может привести к катастрофическим последствиям ввиду сложной геофизики региона. Регион располагает нефтегазовыми ресурсами и предприятиями, добывающими их, их экономическая безопасность потому является реципиентом сейсмической безопасности. Также в данном случае стоит учитывать фактор пренебрежения сейсмостойким строительством, что также обуславливает важность применения средств и методов сейсмической безопасности в полноценном комплексе.

Список литературы

  1. Гордеев Е. И., Маловичко А. А., Чебров В. Н. и др. Развитие сейсмологических наблюдений на Дальнем Востоке России. Результаты, проблемы, перспективы // Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России: тр. II регион. науч.-техн. конф., Петропавловск-Камчатский, 11-17 окт. 2009 г. / отв. ред. В.Н.Чебров. Петропавловск-Камчатский: ГС РАН, 2010. С. 29-33.
  2. Гульельми Ю. Г., Рутквист Ф. Дж., Ван Дж., Лансон Х., Дюран Ж. Яновчик Дж. Б. Метод ступенчатой закачки для определения свойств трещин на месте (SIMFIP): мониторинг эффективности стимуляции трещин // 48-й симпозиум по механике горных пород / геомеханике в США, 1-4 июня, Миннеаполис, Миннесота. 2014. С. 1-5.
  3. Енкеева К. Р., Митакович С. А., Абдуллин Х. А. Концепция поддержки принятия решений при разработке сценариев реагирования на чрезвычайные ситуации с использованием агентного моделирования и геоинформационных технологий // Информционные технологии и системы : сборник трудов конференции. 2016. С. 92-94.
  4. Завадская Е. П., Ковальчук О. А. Расчет численных показателей сейсмических воздействий на резервуары для хранения сжиженного природного газа в южной части острова Сахалин, залив Анива // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. 2016. № 12. С. 65-70.
  5. Закупин А. С., Семенова Е. П. Исследование процесса подготовки сильных землетрясений (MW >5) на Сахалине методом LURR // Вестник КРАУНЦ. Физико-математические науки. 2018. № 5 (25). С. 83-98.
  6. Качанов С. А., Нигметов Г. М. Мониторинг территорий, зданий и сооружений для повышения достоверности результатов при независимой оценке рисков // Технологии гражданской безопасности. 2009. № 3-4. С. 21-22.
  7. Качура Р. А., Куклин А. С., Лапердин В. К., Тимофеев Н. В. Геологические опасности и риски по нефтегазопроводам на севере о. Сахалин // Известия Иркутского государственного университета. Серия: Науки о Земле. 2009. Т. 1. № 1. С. 59-74.
  8. Марчезини П., Аджо-Франклин Д., Дейли М. Т. Измерение чувствительности скорости-напряжения на месте с помощью поперечного непрерывного сейсмического мониторинга активных источников (CASSM) // Геофизика. 2017. № 82 (5). С. 1-27.
  9. Миронюк С. Г. Геологические опасности осваиваемых месторождений восточного шельфа о. Сахалин: идентификация и принципы картографирования // Вести газовой науки. 2015. № 2 (22). С. 113-117.
  10. Николаев А. В., Савин М. Г. Сейсмическая безопасность: новые горизонты // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 2014. № 4. С. 87-94.
  11. Прытков А. С., Василенко Н. Ф. Деформации земной поверхности острова Сахалин по данным GPS-наблюдений // Геодинамика и тектонофизика. 2018. Т. 9. № 2. С. 503-514.
  12. РТМ 108.020.37-81 Оборудование атомных энергетических установок. Расчёт на прочность при сейсмическом воздействии. — Л.: НПО ЦКТИ, 1986, 35 с.
  13. Сидзянь Ч. GisFFE - интегрированная программная система для динамического моделирования пожаров после землетрясения на основе ГИ // Журнал пожарной безопасности. 2010. Т. 45. № 2 , С. 83-97.
  14. Соболев К. А. Методология, результаты и проблемы прогноза землетрясений // Вестник РАН. 2015. Т. 85. № 3. С. 203.
  15. Сорокин А.А., Михайлов К.В., Коновалов А.В, Королев С.П. Автоматизированная информационная система оценки состояния сети инструментальных сейсмологических наблюдений “Сигнал-С”// Автоматизированные системы и комплексы. 2010. № 4(26). С. 161-167.
  16. Сороковых С. В., Потапов П. В., Кравченко А. И., Славолюбов В. В. Комплексный подход к созданию системы мониторинга состояния массива горных пород и угля на угольных шахтах // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. 2016. № 3. С. 58-63.
  17. Федорова Л. А., Борисов К. И., Горшков Л. К., Софьин А. П. Природно-техногенные катастрофы как проявления геодинамической нестабильности земной коры // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2019. Т. 330. № 6. С. 126-133.
  18. Цвяк А. В., Нестеренко М. Ю. Техногенный геодинамический риск на эксплуатируемых месторождениях углеводородов // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. 2017. № 4. С. 11.
  19. Цвяк А. В., Нестеренко М. Ю. Техногенные геодинамические процессы на разрабатываемых месторождениях углеводородов // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. 2017. № 4. С. 1-9.
  20. Чернов Ю. К., Чернов А. Ю., Галай Б. Ф. Сейсмостойкое строительство как геоэкологический фактор // Вестник МГСУ. 2012. № 8. С. 154-168.

Интересная статья? Поделись ей с другими:

Внимание, откроется в новом окне. PDFПечатьE-mail