Нововоронежская АЭС

г.Нововоронежский, Воронежской обл.


   GPS-наблюдения в районе АЭС.
           

Для наблюдений за современными движениями земной коры в районе НВАЭС начиная с 1996 г. Геофизическим центром РАН использовались методы GPS-технологии. Хорошо продуманная концепция системы отличается высокими метрологическими характеристиками, всепогодностью измерений, охватом наблюдениями всей исследуемой территории, мобильностью наблюдений, активным выбором пунктов наблюдений, синхронностью наблюдений на всех или на большинстве пунктов наблюдений. Применение GPS-системы значительно повышает производительность труда при определении высокоточных относительных координат по сравнению с традиционными методами.

Деформационные признаки, устанавливаемые на основе анализа долговременных рядов современных движений, могут служить одними из основных предвестников сейсмических явлений, поскольку напрямую отражают пространственно-временные изменения механических характеристик гетерогенной геологической среды. C помощью GPS-системы возможно определение размеров территории, которая вовлечена в деформационный процесс, что может дать информацию для оценки возможного будущего сейсмического события. Во-вторых, площадная система расстановки GPS-приемников может дать представление о направления векторов максимальных горизонтальных деформаций, что позволит локализовать (определить) местоположение зоны максимальных деформаций. И в третьих, проведение спутниковых наблюдений в режиме мониторинга позволит получить ряды наблюдений и оценить скорость изменения деформаций в исследуемом регионе, что позволит связывать эти изменения с периодом подготовки возможного сейсмодеформационного события.

Основная цель первого этапа наблюдений за современными движениями земной коры в районе АЭС состояла в выполнении "нулевых" замеров на геодезических знаках (реперах), а также их высокоточная привязка к региональной сети реперов. Работы включали в себя три серии наблюдений. Первая серия наблюдений была выполнена в течение октября - начала ноября 1995 г. в рамках совместного международного проекта RUSEG-95 (эпоха 0). В 1995 г. в районе НВАЭС было выбрано три глубинных репера: NWG, NW1, NW2 входящих в систему геодинамического полигона, созданной силами института "Атомэнергопроект" . Измерения осуществлялись двухчастотными GPS- приемниками Z-XII ( фирма Ashtech). Результаты наблюдений приведены в отчете за 1995 г.

Вторая серия наблюдений была выполнена на предварительно выбранных 8 опорных реперах в сентябре 1996 г. (эпоха 1). Методика наблюдений в общих чертах заключалась в следующем. Для регистрации GPS -сигналов использовались 3 двухчастотных приемника Тrimble 4000 SSE. Один из приемников на все время наблюдений устанавливался на пункте № 100, принимаемом по значению абсолютных координат за исходный. Два других приемника устанавливались на других пунктах, определяемых относительно исходного по одновременным спутниковым наблюдениям. Два приемника перемещались между реперными пунктами последовательно. Когда один из приемников перевозился и устанавливался на очередном пункте, другой продолжал выполнять совместные наблюдения с приемником на опорном пункте. После накопления достаточного объема совместных измерений между двумя перевозимыми приемниками второй приемник выключался и перемещался на очередной определяемый пункт. Таким образом обеспечивалась максимальное время наблюдений между опорным и каждым из определяемых пунктов. Антенны устанавливались над глубинными реперами на штативах, трегеры которых предварительно центрировались с помощью оптических центриров. Процедура центрирования с использованием стандартного относительно низкоточного оптического центрира является наиболее слабым местом всей технологии. "Вклад" этого процесса в окончательную погрешность определений, вероятно, сопоставим с погрешностями собственно спутниковых определений. В тех случаях, когда марки центров пунктов не имели специальных центральных отметок, перед первой установкой аппаратуры в марках керном делались специальные отметки (как правило с небольшим смещением относительно наивысшей центральной точки марки, чтобы они не сказывались при выполнении точного нивелирования). Обработка наблюдений выполнялась программным пакетом GPSurvey. Она включала вычисление приращений пространственных координат по базовым линиям между пунктами и последующее их совместное уравнивание для получения положений пунктов относительно исходного пункта №100 с заданными исходными координатами. В табл.1 приведены координаты реперных пунктов и их высоты относительно фиксированного значения опорного реперного пункта №100, ошибки положения пунктов сети по широте, долготе и высоте (в линейной мере), полученные на основе наблюдений первой эпохи. Значения координат не секретны, поскольку абсолютные ошибки абсолютных координат исходного пункта превышают 100 метров.

                        Таблица 1

Измеренные координаты и высоты опорных реперных пунктов (эпоха 1)

Реперный знак сетей

Код GPS-пункта

Latitude (широта), градусы мин сек

E-Long (восточная долгота), градусы мин сек

E-Height

(высота), м

Ср. кв. ошибка определения

широты, долготы и высоты, м

№9406

NWG

51013' 56.829791''

390 11' 52.124173''

89.4363

0.002793, 0.002173,

0.005479

№ 70

NW1

510 13' 34.827387''

390 10' 40.597961''

84.6252

0.002293,

0.002759,

0.006750

№100

NW0

510 15' 40.000000''

390 12' 00.000000''

100.0000

FIXED

№56

NW3

510 15' 52.858013''

390 11' 38.889689''

87.2688

0.004303,

0.003291,

0.006696

№61

NW4

510 15' 08.297864''

390 10' 44.618152''

82.7197

0.002995,

0.001801,

0.006082

№67

NW5

510 14' 06.919382''

390 10' 36.067643''

83.6287

0.003626,

0.002592,

0.008326

№79

NW6

510 15' 27.856321''

390 12' 26.262584''

112.4561

0.003565,

0.002759,

0.006750

№9407

NW7

510 14' 18.679480''

390 11' 32.676856''

87.5908

0.001918,

0.001757,

0.004208

Третья серия наблюдений была выполнена в октябре 1996 г. (эпоха 2). В отличии от определений второго цикла применялись 2 двухчастотных приемника Тrimble 4000 SSE вместо трёх. Отличной была и принятая схема проведения наблюдений. База между пунктами 56 и 70 наблюдалась в два дня. В один день был проведен сеанс наблюдений продолжительностью 2 часа. Во второй день было два сеанса продолжительностью 45 минут и 1 час 15 минут. При этом в разные дни приемники взаимно менялись местами. Остальные пункты определялись векторами от одного из ближайших пунктов №56 или №70. В табл. 2 и 3 приведены значения наклонных расстояний и приращений координат между пунктами для эпох 1 и 2, а в табл. 5 величины азимутов направлений, расстояний и разностей высот с оценкой их средних квадратичных ошибок ( в проекции на эллипсоид WGS-84) (эпоха 2) .

Таблица 3

Значения наклонных расстояний и приращений координат между пунктами (эпоха 1)

Номера реперных пунктов

Расстояние между пунктами, м

Dx

Dy

Dz

100-56

570.6072

12.3061

-518.1231

238.7249

100-61

1759.8244

1507.5541

-656.9591

-626.6317

100-67

3305.2986

2759.4293

149.2834

-1813.3570

100-70

4163.7080

3303.8087

706.3047

-2433.6076

100-79

632.7179

-89.0211

584.5695

-255.1349

100-9406

3192.0508

2018.3116

1448.9107

-2004.0620

100-9407

2568.4303

1847.8139

823.0529

-1582.7197

56-61

1773.1717

1495.2481

-138.8360

-865.3565

56-67

3493.3018

2747.1232

667.4065

-2052.0818

56-70

4413.0006

3291.5027

1224.4278

-2672.3325

56-79

1200.5682

-101.3271

1102.6956

-463.8598

56-9406

3594.9093

2006.0055

1967.0338

-2242.7869

56-9407

2912.9886

1835.5078

1341.1760

-1821.4445

61-67

1904.0838

1251.8751

806.2425

-1186.7253

61-70

2889.6679

1796.2546

1363.2638

-1806.9760

61-79

2061.9518

-1596.5752

1241.5286

401.4968

61-9406

2567.6594

510.7574

2105.8697

-1377.4303

61-9407

1794.5240

340.2598

1480.0120

-956.0880

67-70

995.6569

544.3795

557.0213

-620.2506

67-79

3290.2268

-2848.4403

435.2861

1588.2221

67-9406

1508.1959

-741.1177

1299.6273

-190.7050

67-9407

1156.8066

-911.6153

673.7695

230.6373

70-79

4050.1192

-3392.8298

-121.7352

2208.4727

70-9406

1545.4695

-1285.4972

742.6060

429.5456

70-9407

1690.4323

-1455.9948

116.7482

850.8879

79-9406

2890.0723

2107.3326

864.3412

-1778.9271

79-9407

2377.2338

1936.8350

238.4834

-1357.5848

9406-9407

773.4964

-170.4977

-625.8577

421.3423

Таблица 3

Значения наклонных расстояний и приращений координат между пунктами (эпоха 2)

Номера реперных пунктов

Расстояние между пунктами, м

Dx

Dy

Dz

100-56

570.6118

12.3060

-518.1272

238.7270

100-61

1759.8290

1507.5638

-656.9572

-626.6233

100-67

3305.2979

2759.4319

149.2803

-1813.3519

100-70

4163.7091

3303.8126

706.3021

-2433.6049

100-79

632.7170

-89.0172

584.5679

-255.1378

100-9406

3192.0518

2018.3157

1448.9118

-2004.0587

100-9407

2568.4290

1847.8161

823.0510

-1582.7162

56-61

1773.1765

1495.2679

-138.8300

-865.3503

56-67

3493.3024

2747.1259

667.4075

-2052.0789

56-70

4413.0036

3291.5067

1224.4293

-2672.3319

56-79

1200.5721

-101.3232

1102.6951

-463.8648

56-9406

3594.9137

2006.0097

1967.0389

-2242.7857

56-9407

2912.9901

1835.5101

1341.1781

-1821.4432

61-67

1904.0792

1251.8681

806.2375

-1186.7287

61-70

2889.6658

1796.2488

1363.2593

-1806.9816

61-79

2061.9520

-1596.5810

1241.5251

401.4855

61-9406

2567.6603

510.7518

2105.8689

-1377.4354

61-9407

1794.5220

340.2523

1480.0081

-956.0929

67-70

995.6593

544.3807

557.0218

-620.2530

67-79

3290.2221

-2848.4491

435.2876

1588.2141

67-9406

1508.1990

-741.1163

1299.6314

-190.7068

67-9407

1156.8073

-911.6158

673.7706

230.6357

70-79

4050.1161

-3392.8298

-121.7342

2208.4671

70-9406

1545.4713

-1285.4970

742.6096

429.5462

70-9407

1690.4342

-1455.9965

116.7498

850.8887

79-9406

2890.0694

2107.3328

864.3438

-1778.9209

79-9407

2377.2287

1936.8333

238.4830

-1357.5784

9406-9407

773.4994

-170.4996

-625.8608

421.3425



                       Таблица 4

Значения азимутов направлений, расстояний и разностей высот с оценкой их средних квадратичных ошибок

( в проекции на эллипсоид WGS-84) (эпоха 2)

Номера реперных пунктов

Азимут

(град мин сек) /

ошибка(сек)

Вектор /

ошибка,

м

Высота /

ошибка,

м

Ошибка для полного

пространственного вектора

100-56

314 09 13/

0.70

570.457/

0.0022

-12.7210/

0.0040

1:259687

100-61

236 10 38/

0.39

1759.714/

0.0028

-17.2939/

0.0071

1:626930

100-67

209 30 55/

0.19

3305.211/

0.0035

-16.3759/

0.0065

1:954325

100-70

201 43 07/

0.12

4163.619/

0.0024

-15.3761/

0.0047

1:1751781

100-79

126 23 07/

1.01

632.585/

0.0028

+12.4565/

0.0062

1:229896

100-9406

182 44 38/

0.17

3191.986/

0.0030

-10.5693/

0.0060

1:1081838

100-9407

191 54 36/

0.21

2568.363/

0.0031

-12.4142/

0.0061

1:834201

56-61

217 23 36/

0.28

1733.143/

0.0022

-4.5729/

0.0058

1:801708

56-67

200 25 11/

0.11

3493.253/

0.0029

-3.6549/

0.0052

1:1188309

56-70

194 51 06/

0.04

4412.940/

0.0014

-2.6551/

0.0024

1:3264256

56-79

130 03 51/

0.40

1200.289/

0.0022

+25.1766/

0.0052

1:544566

56-9406

175 54 14/

0.09

3594.859/

0.0017

+2.1516/

0.0045

1:1689297

56-9407

182 22 17/

0.10

2912.949/

0.0024

+0.3067/

0.0046

1:1232862

61-67

184 59 53/

0.30

1904.059/

0.0038

+0.9180/

0.0078

1:495899

61-70

181 32 49/

0.34

2889.629/

0.0028

+1.9078/

0.0063

1:1027679

61-79

72 56 28/

0.34

2061.706/

0.0027

+29.7504/

0.0075

1:756094

61-9406

149 19 47/

0.21

2567.616/

0.0032

+6.7245/

0.0074

1:798966

61-9407

148 41 56/

0.30

1794.494/

0.0033

+4.8797/

0.0074

1:545660

67-70

174 56 05/

0.36

955.643/

0.0026

+0.9998/

0.0045

1:385902

67-79

40 30 08/

0.18

3290.050/

0.0036

+28.8224/

0.0070

1:913242

67-9406

101 55 94/

0.42

1508.164/

0.0021

+5.8066/

0.0059

1:721579

67-9407

71 40 59/

0.55

1156.784/

0.0023

+3.9617/

0.0060

1:508522

70-79

30 23 33/

0.10

4049.961/

0.0028

+27.8226/

0.0054

1:1464381

70-9406

63 53 25/

0.21

1545.441/

0.0012

+4.8067/

0.0038

1:1249051

70-9407

36 42 09/

0.18

1690.407/

0.0017

+2.9619/

0.038

1:1019870

79-9406

193 14 58/

0.16

2889.935/

0.0032

-23.0258/

0.0066

1:890075

79-9407

205 55 57/

0.20

2377.066/

0.0033

-24.8607/

0.0066

1:715983

9406-9407

330 48 28/

0.49

773.483/

0.0024

-1.8449/

0.0054

1:327578



Результаты GPS-наблюдений, выполненных в 1999 г.

(эпоха 3)

Третья серия наблюдений была выполнена в сентябре-октябре 1999 г. Она включала в себя два этапа. На первом этапе были проведены многодневные (более 5 суток) наблюдения на опорном репере 100, который в предыдущих сериях был принят за опорный. Это было сделано с целью привязки локальной сети полигона к международной сети IGS для того, чтобы анализировать в дальнейшем результаты в единой системе координат ITRF-97.

По результатам наблюдений и дальнейшей обработки материалов было установлено, что в целом по отношению к региональной сети GPS -пунктов регион испытывает смещение в северо-восточном направлении с достаточно небольшой скоростью 5,8 мм/ год. В обработке принимали участие помимо пункта 100 данные по пунктам ZWEN, MDVO, POTS, METS и ZECK. Несмотря на то, что наблюдения на GPS- пунктах IGS сети имеют более длительный срок, чем районе НВАЭС, полученные данные достаточно логично вписываются в общую тенденцию смещения всей Европы за исключением ее южной части в северо-восточном направлении.

Второй этап включал в себя наблюдения по GPS -пунктам локальной сети. Дополнительно к уже имеющимся GPS-пунктам сети были выполнены наблюдения на GPS-пункте 003, который является глубинным репером нивелирного профиля проложенного через реку Дон. Планировалось проведение наблюдений на противоположном берегу, но ввиду плохих погодных условий их пришлось перенести. На рис.13 приведены кроки описания местоположения пункта 003. Наблюдения осуществлялись 4-мя двухчастотными приемниками Тrimble 4000 SSE. Методика проведения наблюдений была следующая. На двух пунктах 100 и 9407 приемники устанавливались на все время наблюдений. Два других приемника перемещались по пунктам локальной сети с различными временными периодами наблюдений. Таким образом обеспечивалась максимальное время наблюдений между опорным пунктами и каждым из определяемых пунктов.

Обработка наблюдений выполнялась программным комплексом GAMIT, версия 9.88. Она включала вычисление приращений пространственных координат по базовым линиям между пунктами и сравнение их с данными полученными ранее (эпохи 1-2).

В качестве опорных пунктов регшиональной сети в расчетах были приняты следующие GPS-пункты: ANKR (Анкара, Турция), POTS (Потсдам, Германия), MDVO (Менделеево, Россия), ZWEN (Звенигород, Россия) и ZECK (Зеленчукская, Россия).

В табл. 5 приведена сводка непосредственно измеренных дистанций между реперными пунктами локальной системы координат АЭС для различных эпох, а также средне-квадратическая ошибка расчетов последней эпохи.

Таблица 5

Сводка сравнений измеренных дистанций для различных эпох. (Обработка с транслируемыми эфемеридами без уравнивания сети.)

Линия

Эпоха 1

(Сентябрь 1996 г.)

Эпоха 2

(Октябрь

1996 г.)

Эпоха 3

(Октябрь 1999 г.)

Ср. кв. ошибка для эпохи 3

100-56

570.6072

570.6118

570.6121

0.0013

100-61

1759.8244

1759.8290

1759.8322

0.0021

100-67

3305.2986

3305.2979

3305.3056

0.0020

100-70

4163.7080

4163.7091

4163.7168

0.0022

100-79

632.7179

632.7170

632.7181

0.0020

100-9406

3192.0508

3192.0518

3192.0541

0.0012

100-9407

2568.4303

2568.4290

2568.4281

0.0013

56-61

1773.1717

1773.1765

1773.1832

0.0014

56-67

3493.3018

3493.3024

3493.3098

0.0019

56-70

4413.0006

4413.0036

4413.0092

0.0015

56-79

1200.5682

1200.5721

1200.5722

0.0020

56-9406

3594.9093

3594.9137

3594.9111

0.0015

56-9407

2912.9886

2912.9901

2912.9932

0.0015

61-67

1904.0838

1904.0792

1904.0799

0.0016

61-70

2889.6679

2889.6658

2889.6652

0.0020

61-79

2061.9518

2061.9520

2061.9591

0.0017

61-9406

2567.6594

2567.6603

2567.6634

0.0014

61-9407

1794.5240

1794.5220

1794.5287

0.0015

67-70

995.6569

995.6593

995.6524

0.0013

67-79

3290.2268

3290.2221

3290.2260

0.0021

67-9406

1508.1959

1508.1990

1508.1967

0.0018

67-9407

1156.8066

1156.8073

1156.8058

0.0015

70-79

4050.1192

4050.1161

4050.1239

0.0024

70-9406

1545.4695

1545.4713

1545.4751

0.0012

70-9407

1690.4323

1690.4342

1690.4387

0.0021

79-9406

2890.0723

2890.0694

2890.0706

0.0015

79-9407

2377.2338

2377.2287

2377.2302

0.0024

9406-9407

773.4964

773.4994

773.4981

0.0011

Необходимо отметить, что в окончательные результаты обработки не включен новый GPS-пункт 003 , так как по нему нет данных на 1996 г. При проведении расчетов по следующим эпохам он будет включен в общую сеть. На рис. 1, рис. 2 , рис. 3 представлены длины базисных линий между пунктами сети, которые были получены в октябре 1996 года и в октябре 1999 года, а также разности измеренных расстояний между этими эпохами соответственно. Из них видно, что в целом каких-либо существенных современных движений за прошедшие три года в районе АЭС не зарегистрировано. Погодные условия, количество одновременно видимых спутников и хорошие ионосферные условия позволили при обработке данных получить довольно высокую точность.

Ср.кв.ошибка при расчетах длин базисных линий при наблюдениях в 1999 г. не превышала 2,4 мм, а в большинстве случаев значительно была ниже. Таким образом, при расстояниях между пунктами до 5 км относительная погрешность не превысила 2,5 10-6 м. Анализ данных наблюдений показал, что средняя ошибка измерений координат составила 0,003 м по широте, 0.004 м по долготе.

Эти результаты позволяют сделать вывод о успешной проведенной серии (эпоха 3) измерений. Лишь все базисные линии от двух пунктов - №70 и № 67 до всех остальных, расположенных в юго-западной части полигона, несколько увеличились. В среднем эта величина увеличения базисных линий колеблется в пределах 6-7 мм (скорость около 2,5 мм/ год). И за период между эпохами в три года ее можно считать достаточно малой. Причиной может быть смещение устья скважин 70 и 67, в которых установлены глубинные репера в сторону р. Дон под действием локальных оползневых процессов, т.к. репера установлены на расстоянии 10-15 м от берега. Особенно это касается репера 70, в районе которого берег достаточно крутой - до 8 м высотой.

В целом же можно сделать вывод, что существенных горизонтальных движений земной коры за период наблюдений с 1996 по 1999 гг. на участке не произошло.

     База данных: Геологическая среда и объекты ЯТЦ России 
Copyright © ГЦ РАН, Татаринов В.Н.: victat@wdcb.ru                                          Москва, 2000 г.