Геосреда и сейсмический процесс: проблемы управления

Abstract

Виходячи з уявлень про геосередовище як енергонасичену відкриту нелінійну систему та запозичень апарату сучасної теорії управління складними нелінійними фізичними системами, розглянуто можливості та методи впливу на параметри сейсмічного процесу контрольованих (МГД-генератор, електророзвідувальний генератор, підземний ядерний вибух) і природних (магнітні бурі) джерел. Як відомо, в гранично-енергонасичених середовищах відносно малий за потужністю вплив може привести до сильної зміни траєкторії системи у фазовому просторі. Розглянуто відомі приклади такого впливу. При цьому, з огляду на нинішній стан і можливості моніторингу сейсмічного процесу, відносно середовища ставлять істотніше ослаблену мету, зокрема, створення режимів з частково заданими властивостями або відтворенням режиму фонових рухів блоків. Роз’яснення фізичних механізмів такого впливу спирається на концепцію динамічно нестійкого геосередовища, запропоновану І. Л. Гуфельдом, в основу якої покладено уявлення про реакцію блочного геосередовища на взаємодію з глибинним потоком легких газів. Зазначено, що шум у таких системах може бути конструктивним фактором, який зумовлює ріст ступеня когерентності або ступеня порядку в системі. В цьому контексті підкреслено можливу роль і значення стохастичного резонансу в управлінні такими системами. Обговорено питання гармонізації задачі управління з результатами моніторингу, метою якого є або безпосередній прогноз характеристик процесу на деякий часовий проміжок вперед, або виділення інтервалів «аномальної поведінки», яке у деяких випадках може бути передвісником різких змін у системі в майбутньому.

On the basis of the concept on geomedium as an energy-saturated open nonlinear system with attraction of elements from the apparatus of modern theory of complicated nonlinear systems management, possibilities and methods of impact are considered of controlled (MHD-generator, electro-exploration generator device, underground nuclear explosion) and natural (magnetic storms) sources. As is well known, in ultimately energy-saturated media relatively small impact as to its capacity can have its result as strong path modification in phase space. A set of well known examples and attempts of such an impact has been considered. In this case, taking contemporary experience and possibilities of seismic processes monitoring into account, much more weakened purposes are set, in particular, creation of regimes with partially defined properties or restoration of a regime of a background movement of blocks. Explanation of physical mechanisms of such an impact is supported by a concept of dynamically unstable geomedium proposed by I. L. Gufeld based on ideas of reaction of blocky geomedium on interaction with a flow of light gases. It is noted that the noise in such systems can be a structural factor, which produces an increase of coherence degree or a degree of order in the system. It is underlined in this connection a possible role and importance of scholastic resonance in the management of distributed systems. Problems of coordination of management problem with results of monitoring aimed at either direct forecast of characteristics of the process for some temporal interval forward or selection of the intervals of «anomalous behavior», which can become in some cases the precursors of dramatic changes in the system for future are discussed.

Исходя из представлений о геосреде как энергонасыщенной открытой нелинейной системе и привлечением элементов аппарата современной теории управления сложных нелинейных физических систем, рассматриваются возможности и методы воздействия на параметры сейсмического процесса контролируемых (МГД-генератор, электроразведочное генераторное устройство, подземный ядерный взрыв) и естественных (магнитные бури) источников. Как известно, в предельно энергонасыщенных средах относительно малое по мощности воздействие может приводить к сильному изменению траектории системы в фазовом пространстве. Рассмотрен ряд известных примеров и попыток такого воздействия. При этом, принимая во внимание нынешний опыт и возможности мониторинга сейсмического процесса, по отношению к геосреде ставятся значительно более ослабленные цели, в частности, создание режимов с частично заданными свойствами или восстановлением режима фонового движения блоков. Объяснение физических механизмов такого воздействия опирается на концепцию динамически неустойчивой геосреды, предложенную И.Л. Гуфельдом, в основе которой лежат представления о реакции блочной геосреды на взаимодействие с потоком легких газов. Отмечается, что шум в таких системах может выступать в роли конструктивного фактора, вызывающего рост степени когерентности или степени порядка в системе. В этой связи подчеркивается возможная роль и значение стохастического резонанса в управлении распределенными системами. Обсуждаются вопросы согласования задачи управления с результатами мониторинга, целью которого является либо непосредственный прогноз характеристик процесса на некоторый временной промежуток вперед, либо выделение интервалов "аномального поведения", которое в ряде случаев может выступать в качестве предвестника резких изменений в системе в будущем.