Opis metody liczenia energii z całki kwadratu prędkości drgań gruntu w stacjach sejsmicznych
Energia sejsmiczna rejestrowana na sejsmogramach jest częścią całego bilansu energetycznego związanego z procesem niszczenia górotworu w ognisku wstrząsu. Pomimo wielu wad, ze względów historycznych w polskim górnictwie energia stosowana jest, jako miara wielkości zjawiska. We wtyczce GIGEnergy energia sejsmiczna liczona jest ze strumienia energii zapisanego na sejsmogramach. Energia , gdzie energia liczona jest z całki kwadratu prędkości (Kanamori i in. 1993). Metoda ta została opracowana w Głównym Instytucie Górniczym i jest stosowana dla wstrząsów indukowanych z Górnego Śląska w Polsce (Stec i Lurka, 2015). Energia jest liczona metodą całkowania sejsmogramów na podstawie (Dubiński i Wierzchowska 1973, Kanamori i in. 1993) zgodnie ze wzorem:
(1)
gdzie
(2)
i
(3)
natomiast
- odległość hipocentralna [km],
...
Całkowanie odbywa się po czasie trwania fali. Domyślnie przyjmowane są czasy trwania fal P i S zgodnie z zależnością Gibowicza (1963):
(4)
gdzie jest czasem trwania odpowiednio fali P lub S a D jest odległością epicentralną [km]. Całkowita energia wstrząsu dla i-tej stacji jest liczona jako suma energii dla fal P i S. Dla Górnego Śląska przyjmuje się (Gibowicz 1963) b1P=0.52, b2P=0.35, b1S=0.22 i b2S=0.8.
...
Dodatkowo na podstawie energii liczona jest magnituda ML z energii wzorem (Gibowicz??)(7):
(7)
Dla Górnego Śląska przyjmuje się c1 =1.8, c2 =1.9 (Dubiński i Wierzchowska 1973) i te wartości przyjmowane są jako domyślne.
Instrukcja liczenia energii wstrząsu sejsmicznego
Liczenie energii wywoływane jest z menu poleceniem Magnitude 
Energy lub przez kliknięcie prawym przyciskiem myszki na fazie i wybranie z menu rozwijanego Calculate Energy. Pojawi się okno do liczenia energii (Rys. 18).
...
Rys. 18 Okno do liczenia energii
gdzie w (pozycji 1) wyświetlany jest i może być zmieniony ID lokalizacji zjawiska (origin - może być ich kilka), natomiast wybrana kod wybranej stacja, której wartości energii są wyświetlane wypisuje się w pozycji (2).
Sejsmogramy sygnału sejsmicznego oraz kwadratów prędkości przedstawione są z lewej strony - trzy składowe sejsmogramu (5), poniżej trzy kwadraty prędkości dla każdej składowej (6) i na dole suma kwadratów wszystkich składowych. Linie czerwona i niebieska określają przedział całkowania. Linie czerwone określają początek i pokrywają się z zapikowanymi fazą P lub i S, które są oznaczone linia przerywaną. Linie niepieskie określają koniec całkowania i są liczone na podstawie odległości epicentralnej według wzoru (4) na podstawie parametrów w pliku konfiguracyjnym. Można pozycje linii początkowej lub końcowej całkowania zmieniać przez ciągnięcie ich myszką z wciśniętym lewym przyciskiem myszy.
Energia jest liczona dla każdej stacji indywidualnie a następnie uśredniania. Można wybierać stację albo przez wybranie jest jej z lity (listy 2), albo przez klikniecie [Confirm + next Sta] (8). Tekst Sta 3/5 (5 computed) ( tekst w pozycji 3) przedstawia informację: która kolejną stacja jest wyświetlana, ile jest wszystkich stacji dla wstrząsu, która kolejną stacja jest wyświetlana, oraz z ilu z nich została policzona energia średnia (energia wstrząsu). Podstawowe wartości całek i energii fal P i S dla danej stacji są przedstawione w pozycji (4), więcej 4: w pozycjach Z, N, E podawane są całki kwadratu prędkości dla składowych sygnału, w pozycji SUM całka ze wszystkich składowych, Ep/Ep podaje energię dla fali na danej stacji. Poniżej podawana jest energia liczona tylko ze składowych poziomych sygnału. Więcej informacji jest wypisywane w oknie raportu, np
Energies for station VN.PHI:
Square integral P: 2.0e-010 (Z: 7.5e-011, N: 9.6e-011, E: 2.9e-011)
Ep: 6.2e+006 (Z: 2.3e+006, N: 3.0e+006, E: 8.9e+005)
Square integral S: 7.8e-009 (Z: 1.7e-009, N: 2.1e-009, E: 4.0e-009)
Es: 1.4e+008 (Z: 3.1e+007, N: 3.7e+007, E: 7.1e+007)
Ep+Es: 1.5e+008 (Z: 3.3e+007, N: 4.0e+007, E: 7.2e+007)
gdzie Square integral podaje całki kwadratów prędkości dla poszczególnych faz, a w nawiasie ich wartości liczone dla poszczególnych składowych, Ep lub Es podaje energie fal, a w nawiasie energie fal liczone dla poszczególnych składowych, natomiast Ep+Es podaje całkowitą energię i jej wartości dla poszczególnych składowych. Każdorazowe wybranie stacji powoduje policzenie energii na podstawie tej jednej stacji. Tak samo energia dla wybranej stacji jest wyliczana przeliczana samoczynnie w przypadku zmiany obszaru całkowania na sejsmogramie. W pozycji (7) jest wypisywana wyliczona energia dla stacji. Dodatkowa informacja (surf) mówi czy jest to stacja powierzchniowa, wtedy uwzględnia się dwukrotną amplifikacje sygnału, czy otworowa (brak komunikatu).
W pozycji (10) podawana jest średnia energia dla zjawiska liczona z wszystkich stacji dla których policzono energię (Ich liczba Liczba stacji jest podana podawana w pozycji (3)) oraz ML wstrząsu wyliczone z energii wstrząsu wzorem (7). Stacje użyte do liczenia energii wstrząsu muszą być wcześniej zatwierdzone przez klikniecie [Confirm Sta] lub [Confirm + next Sta] (8). Metoda uśredniania może być zmieniona w pozycji (9), ale przy każdym wywołaniu ustawiana jest wartość zdefiniowania w pliku konfiguracyjnym. Parametry dla liczenia energii są przedstawione na dolnym pasku okienka (12).
Wyniki są zatwierdzane i zapisywane oraz kończone jest liczenie energii przez kliknięcie [Ok] (1211) natomiast kliknięcie [Cancel] (8) powoduje zakończenie pracy bez zapamiętania wyników.
Energie są zapisywana w strukturze QuakeML jako magnituda wstrząsu oraz magnitudy stacyjne pod nawa Energy. Dodatkowo zapisywane są jako amplitudy wartości całek kwadratów prędkości osobno dla wszystkich współrzędnych sygnału osobno dla fal P i S, magnituda wstrząsu ML liczona z energii wzorem (4), opcjonalnie energie dla stacji liczone tylko ze składowych pionowych i w komentarzu wartości wszystkich parametrów stosowanych we wzorach (1), (2) i (3).
| Children Display |
|---|