Важнейшие результаты — 2015

1. При изучении колебательных процессов на крупнейшей гидроэлектростанции России – Саяно-Шушенской ГЭС, при замене старых гидроагрегатов на новые установлено, что тело плотины начало колебаться с амплитудами в 10-20 раз большими на частотах совпадающими с собственными частотами плотины. Для выяснения причины этого явления, были изучены собственные колебания проточных частей гидротурбин (СКПЧГ). Установлено, что их частоты и амплитуды меняются в зависимости от эксплуатационных режимов работы гидроагрегатов (рис. 1а,б). В ряде случаев возникают резонансные явления при совпадении СКПЧГ с собственными частотами элементов конструкции гидроагрегатов, сооружений или зданий. Данная ситуация представляется опасной и требует внедрения на крупных гидроэлектростанциях систем мониторинга, отслеживающих эти процессы не только на гидроагрегате, но и в других точках плотины и не допускающих эксплуатацию оборудования в неблагоприятных режимах. Такие системы мониторинга были предложены и запатентованы (патенты №2461847 и №2546056).

Рисунок 1
Рис. 1. Спектрограммы сейсмических записей, зарегистрированных на Саяно-Шушенской ГЭС, демонстрирующие изменения собственных частот водовода (а) и отсасывающей трубы (б) в зависимости от режимов эксплуатации гидроагрегатов.

2. По данным локальной детальной сети БурФ ГС СО РАН получен исходный сигнал для сценарных землетрясений территории Прибайкалья и Забайкалья (рис. 2) и проведены теоретические расчеты для разработанных сейсмогрунтовых моделей, характеризующих вероятностные модели эталона для коренных пород (грунтов 1-й категории), средних грунтов (2-й категории) и водонасыщенных грунтов (3-й категории).

Рисунок 2
Рис. 2. Зоны очагов землетрясений (1-9) потенциально опасные для территории г. Улан-Удэ. Кружками обозначены эпицентры землетрясений, отобранные для задания исходных сигналов; треугольниками - постоянные сейсмические станции.

В результате получены оценки сейсмических воздействий для зон с различными по мощности грунтовых толщ водонасыщенных и неводонасыщенных грунтов. Полученные данные могут быть использованы для разработки рекомендации по направлению, видам и очередности проведения дальнейших инженерно-сейсмологических работ по уточнению исходной балльности, обновлению и составлению новых карт сейсмического микрорайонирования для населенных пунктов Республики Бурятия.

3. Лазерно-деформографическими наблюдениями в штольне на сейсмостанции Талая в деформационном сигнале, зарегистрированном в двух ортогональных плечах в 11:37 GMT 11 июля 2015 года зарегистрирован резкий синхронный скачек в обоих плечах, за которым следует мощная раскачка колебаний с периодами 25 – 60 мин. По мнению исследователей причиной подобной раскачки являлось землетрясение с магнитудой М=5.2 восточнее острова Шикотан (43.889°N 148.011°E глубина - 40.6 км), произошедшее за 10 минут до этого скачка. Наличие скачка в компенсационном плече деформографа согласуется с периодически наблюдаемыми ранее аналогичными эффектами генерирования колебаний с периодами 25 – 60 мин в измерительных и компенсационном каналах лазерного деформографа при сильных удаленных землетрясениях.

Рисунок 3
Рис. 3. Деформационный процесс, зарегистрированный в течение 11.07.2015

4. Совместно с лабораторией №557 ИНГГ СО РАН были проведены экспериментальные работы с временными сетями станций в эпицентральной зоне Бачатского землетрясения (5 станций, в течение всего 2015 года), в зоне строительства особо опасных объектов в Томской области (18 станций, 23 декабря 2014 – 04 марта 2015 года), в эпицентральной зоне Чуйского землетрясения (31 станция, 19 июля – 10 октября 2015 года), в том числе широкополосный профиль от хребта Сайлюгем на границе с Монголией пересекающий Чуйскую котловину, Курайский хребет, проходящий вдоль Телецкого озера и завершающийся в Бийско-Барнаульской котловине.

Рисунок 4
Рис. 4. Схема полевого эксперимента с временными сейсмостанциями на юге Алтая.

Получена детальная сейсмическая информация о особенностях сейсмического процесса в районах с развитой промышленной инфраструктурой (Кузбасс), участках строительства особо-опасных объектах (АЭС в Томской области), зонах повышенной сейсмичности (юг Алтая).

5. Результаты анализа проявлений сильнейшей геомагнитной бури 17-20 марта 2015 г. на ионосферных высотах.

17 марта 2015 г. на магнитной станции «Ключи» было зафиксировано внезапное начало магнитной бури в 04:45 UTC, окончанием которой можно считать 20 марта 2015г 24:00 UTC. Продолжительность бури составила 91 час. В ионосфере над Новосибирском в ночь с 17 на 18 марта были зафиксированы признаки высокоширотной ионосферы: появление ночного Е-слоя и спорадических слоев аврорального типа. Тогда же наблюдали полярное сияние над Новосибирском. Крит. частота слоя F2 в период активной фазы магнитной бури значительно упала (до 60% фоновых значений, dfoF2), а высота слоя F2 значительно выросла (в отдельные моменты в два раза). Возмущения в ионосфере начались на 1-2 часа позже, чем в магнитном поле, и закончились через несколько часов после завершения третьего активного периода.

Рисунок 5

Рис. 5. Отклонение критических частот E, Es и F2 слоев 17-18 марта 2015 г. Отклонения 100% соответствуют появлению слоя, когда он не наблюдался в предыдущие 3 дня. Вертикальные штриховые линии — моменты восхода/захода Солнца. Стрелкой обозначен момент начала магнитной бури.

6. В 2015 году продолжалось значительное усиление сейсмической активности в Муяканском хребте вблизи Северомуйского тоннеля трассы БАМ (ϕ~55.9°, λ~113.8°) после сильного землетрясения с КP=14.3 23 мая 2014 года в Муяканском хребте вблизи пос. Северомуйск. К этому очагу относятся 211 событий (68%) оперативного каталога из 311. Максимальное по силе землетрясение Муяканской последовательности с энергетическим классом КР=13.3 зарегистрировано 18 января. Сотрясения интенсивностью 5 баллов наблюдались в пос. Северомуйск при землетрясениях 3 января в 12:30 (КР=13.2), 5 января в 06:04 (КР=12.9) и 18 января в 06:41 (КР=13.3) на расстояниях Δ=26, 20 и 19 км соответственно.
С целью детальных наблюдений усилиями Байкальского филиала ГС СО РАН организована сеть из 6 временных сейсмических станций, которая проработала полтора месяца. Детальные непрерывные данные временных станций с привлечением данных ближайших региональных станций позволит установить точную локализацию гипоцентров землетрясений, что позволит детальнее изучить процесс Муяканской активизации.

Рисунок 6
Рис. 6. Карта эпицентров землетрясений (КР≥10) Северо-Муйского района за период 01.04.2014 – 31.05.2015 гг.
1 – эпицентры землетрясений с энергетическим классом КР≥10; 2 – постоянная сейсмическая станция; 3 – временная сейсмическая станция; 4 – трасса БАМ. Пунктирной линией выделен район активизации 2014–2015 гг. На врезке показаны постоянные сейсмические станции, расположенные на расстоянии ∆<500 км от области активизации.

7. Для оценки возможных максимальных энергетических классов землетрясений в Алтае-Саянском регионе построена карта распределения Кmax (рис. 7). При построении карты определялись значения Кmax в ячейках 0.5° х 0.5°, для чего использовались карта сейсмической активности А10 и установленная для Алтае-Саянского региона корреляционная зависимость между сейсмической активностью и максимальным энергетическим классом Кmax: lg(A10)=0.22Kmax – 4.93.

Рисунок 7
Рис. 7. Карта возможных максимальных энергетических классов землетрясений для Алтае-Саянского региона.