На чтение: ≈ 8 мин.Вода на нашей планете, как известно, находится под землей. Вернее, на поверхность земли она большей частью поступает из недр. Эти потоки необходимо отслеживать для мониторинга состояния дамб, строительства, а также бурения водяных скважин. Недавно команда специалистов из Сколтеха и СПбГУ предложила новый метод интерпретации данных по грунтовым водам, который поможет эффективнее решать эти задачи. Подробности разработки были опубликованы в журнале IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing.
Грунтовые воды могут размывать фундаменты зданий и другие сооружения. Были случаи, когда из-за этого разрушались жилые дома и даже затапливало метро. Кроме того, подземные воды могут создать риск прорыва в дамбах.
Так, именно с этим природным явлением связывают разрушение нескольких зданий в Москве. 25 декабря 1967 года два мощных взрыва на улице Осипенко разрушили пятиэтажный жилой дом. Погибли около 200 человек. Предположили, что в доме взорвался газ. Но доказательств этого не было. Впоследствии выяснилось, что в 30‑е годы на месте злополучного дома стояла булочная, в один прекрасный день по неизвестной причине провалившаяся под землю…
25 июля 1988 года на улице Большая Полянка прогремел взрыв, разрушивший здание школы №583. Перед этим люди слышали гул под землей. А 16 мая 1991 года новый взрыв непонятного происхождения уничтожил дом №36 по Старомонетному переулку неподалеку от той же школы. И снова это сопровождалось подземным гулом… В 1997 году очередной взрыв потряс дом на шоссе Энтузиастов. Его мощь была такова, что стоявшие вокруг машины подбросило в воздух. Хотя согласно официальной версии в подвале взорвался газ, пожара не было. Да и многочисленные повреждения напоминали скорее последствия землетрясения, чем взрыва.
В районе Лефортово тоже наблюдались явления, похожие на землетрясение. В домах по улицам Боровая, Ухтомская и Госпитальный вал качались люстры и мебель. Срезало напрочь канализационную трубу. Многие жильцы вынуждены были провести ночь на улице. Однако сейсмическая станция не зафиксировала никаких подземных толчков.
Возьмем и печальную историю знаменитой Ховринской больницы в Москве. К строительству медицинского учреждения, рассчитанного на 1300 койко-мест, приступили в начале 80‑х годов прошлого века. Но в 1985 году работы были прекращены. Дело в том, что здание стало уходить под землю. Кто винил в этом болото, кто – протекавшую под землей реку Лихоборку, а кто – «плывун». Так или иначе, но возникли осадка и трещины, и стройка была заморожена. Здание много лет простояло заброшенным, а не так давно его снесли.
Как считают геологи, в местах трещин и разломов образуются овраги, болота, русла естественных водоемов. Со временем разломы могут увеличиваться, так как породы, из которых состоит почва, движутся. К тому же грунтовые воды «подмывают» стоящие наверху сооружения. По правилам, перед строительством следует проводить тщательную экспертизу почв в этом районе. Однако недобросовестные застройщики часто этим пренебрегают, вплоть до подделки документов, так как запрет на строительство несет для них убытки. В результате впоследствии объект проседает, идет трещинами и порой становится совершенно непригодным для использования. Это основание для судебных процессов.
Наконец, для нужд населения необходимы источники с пресной водой – колодцы или скважины, откуда вода поступает в водопровод. Особенно это важно для регионов с засушливым климатом, таких как Испания, Израиль, Австралия, Юг России. Чтобы изыскать ресурсы для мелиорации, требуется картирование местности с визуализацией потоков воды.
В старину для поиска воды использовали так называемую лозу. Лозоходство (в наши дни его называют более современным термином «биолокация») всегда считалось чем-то сродни магии. С помощью раздвоенного деревянного или металлического прута (современное название «биорамка») люди издавна искали воду и металлы.
Методом биолокации и сегодня выявляют места, где имеются какие-либо аномалии, например геологические разломы, залежи магнитных руд.
Между тем специалисты уверяют, что никакой мистики здесь нет: просто металлические стержни, из которых изготавливаются биорамки, способны улавливать микроскопические электрические заряды. Дело в том, что при прохождении воды сквозь пористые породы создается электрический потенциал, по наличию которого можно зафиксировать потоки жидкости. В последнее десятилетие для этих целей активно используются приборы, измеряющие естественное электрическое поле. Однако измерить электрический потенциал подземных потоков – это не такая простая задача, как проделать то же самое на поверхности. До недавних пор не существовало математического метода, который позволял бы эффективно и быстро обрабатывать большие объемы данных, связанных с природными электрическими полями, с учетом рельефа местности.
Именно такой метод предложили российские эксперты. Помимо того что он работает с большими массивами данных, он еще и способен учитывать сложную геометрию расчетной области, что особенно актуально для дамб: сложная геометрия этих конструкций оказывает существенное влияние на распределение электрического потенциала в районах, где возведены сооружения. «В конечном счете результат нашего исследования – заметное повышение качества геофизической интерпретации, – комментирует один из авторов разработки, научный сотрудник Сколтеха Михаил Маловичко. – Математик скажет, что мы повысили точность решения обратной задачи. Учитывая улучшение качества визуализации, мы считаем, что этот подход имеет большие перспективы в индустрии».
Выбор читателей
Комментарии