Description:

"Экологическая и инженерная геофизика. Геофизические методы при поиске неразорвавшихся боеприпасов (Developing geophysical techniques for detecting unexploded ordnance). Сотрудники австралийской компании Geophysical Technology (G-tek), главный технолог Джон М. Стенли1 и начальник научноисследовательского отдела Малкольм К. Кэттеч2 размышляют о возрастающей потребности в малозатратных способах обнаружения неразорвавшихся боеприпасов (НРБП). С проблемой скрытой угрозы от НРБП сталкиваются с момента появления разрывных снарядов. В конфликтах XX века доля несработавших боеприпасов достигает 20%, и долгое время после прекращения конфликта эти боеприпасы остаются в земле. Если их потревожить или вещества из них попадут в подземные воды, они могут привести к ранениям, смерти и материальному ущербу. Кроме того, НРБП - потенциальный источник взрывчатых веществ для террористов. Другим значительным источником загрязнения окружающей среды НРБП являются военные учения. Проблема касается не только США. Считается, что ситуация в Восточной Европе еще хуже. Вряд ли есть страна, где не происходит загрязнение и нет угрозы взрыва от НРБП. Обнаружение НРБП в земле - задача, средства для решения которой могут дать геофизики, занимающиеся изучением верхней части разреза. Более того, геофизики, занимающиеся проблемой НРБП, сейчас работают на таком уровне качества, что у них могут поучиться коллеги, занимающиеся поисками нефти, газа и твердых ископаемых. История решения. После двух мировых войн Европа оказалась на переднем крае борьбы с НРБП. Производители специального оборудования и компании по утилизации боеприпасов работают по крайней мере с 1945 года. Большую часть этого времени применялось оборудование с аналоговыми датчиками, измеряющими электромагнитную индукцию или градиент магнитного поля. Рядом с металлическим объектом эти "миноискатели" дают звуковой сигнал, некоторые модели имеют также стрелочный индикатор. Опытные операторы хорошо разбираются в этих признаках. Работы по методу дозвуковой магниторазведки при поисках НРБП в долине Хелена, штат Монтана. Используется счетверенный переносной датчик. Процесс поиска и получить количественные оценки надежности? Количество найденных предметов можно подсчитать, но как подсчитать то, что осталось в земле? Как доказать в суде, что с оборудованием работали, как положено, или хотя бы что прибор был включен? Впервые важность цифровой техники, позволяющей оценить качество работ, для поиска НРБП признало Министерство обороны Австралии. В 1987 году оно закупило магнитометры с цифровой записью и автоматической пространственной привязкой данных, измеряющие полный вектор поля. Была внедрена система цифровой обработки сигнала, позволившая увеличить возможности обнаружения, в том числе в присутствии геологических шумов. Разработаны процедуры численной оценки качества, позволяющие проводить независимые проверки. Приход цифровых технологий превратил поиск НРБП из искусства для посвященных в точную науку. На рис. 1 и 2 представлены данные, показывающие достоинства цифровых технологий для повышения качества работ. 1jstanley@g-tek.biz 2mcattach@gtek.biz Рис. 1. Модуль полного вектора магнитного поля на площади 0.5 га до разминирования. Рис. 2. Полное магнитное поле на той же территории после разминирования. Экологическая и инженерная геофизика после устранения таких объектов. На рис. 2 видно, насколько качественно удалось зачистить участок, а также отмечается небольшой фрагмент, требующий повторного обследования. Проверки на полигоне. В начале 1990-х Конгресс США проголосовал за зачистку бот НРБП нескольких миллионов акров земли, и находящей или ранее находившейся в собственности правительства. В обществе с развитой судебной системой необходимо, прежде всего, установить текущий уровень развития техники для поиска НРБП и попытаться дать количественные оценки качества работ. Для этой цели постановлениями Конгресса №№ 2401 и 3116 начата Программа демонстрации передовых технологий (Advanced Technology Demonstration Program). За четыре года выделено 25 млн долларов на опытные работы, которые проводились в основном на испытательном полигоне в районе г. Джефферсон в штате Индиана (Jefferson Proving Ground). В ходе первых трех стадий этих испытаний вероятность обнаружения (определенная только для специально оборудованного полигона в районе г. Джефферсон) выросла с 62% в 1994 году (только с использованием магнитометров) до 85% в 1995 году и до 94% в 1996 году, когда была внедрена система обработки, объединяющая магнитные и электромагнитные данные. В большинстве случаев рост вероятности обнаружения достигнут без увеличения доли ложных срабатываний. Всего испытано более 30 образцов. Магнитометры, измеряющие полный вектор поля, оказались наиболее эффективны для обнаружения глубоко залегающих железных объектов, а индукционные датчики - для поиска нежелезных объектов малого размера, залегающих на небольшой глубине. Эффективность магнитометров снижается при наличии в почве магнитных минералов; на некоторые типы индукционных датчиков эти минералы практически не влияют. Современным уровнем решения проблемы признано совместное применение магнитных и индукционных датчиков в сочетании с глубокой обработкой данных. Доказательства для суда. Те, кто занимается поиском НРБП, с удовлетворением восприняли официальное признание того факта, что совершенной системы поиска не существует, и поэтому не следует ожидать стопроцентного обнаружения "до центра Земли". Тем не менее, следует использовать только признанные передовые методики, причем установленным порядком, обеспечивающим надлежащий контроль качества. Работы, проведенные по неадекватной или неоптимальной методике, могут быть забракованы. Такие требования являются более жесткими, чем принятые в нефтяной и других отраслях. Признание невозможности стопроцентного обнаружения следует в основном из очевидного факта: очень маленькие объекты невозможно обнаружить на очень больших расстояниях (глубинах). Следует, однако, иметь возможность указать предельную глубину, на которой можно обнаружить объект данного размера (данный тип боеприпаса) с заданной вероятностью. Для этого нужно знать пределы изменения (связанные с ориентацией, конструкцией, коррозией и т. п.) откликов от боеприпасов каждого типа при различных характеристиках методики (интервал записи, тип и разрешающая способность аппаратуры, высота датчика над землей). Если удается указать глубину, до которой возможно достоверное обнаружение, эту информацию можно применять для управления рисками, определения дальнейшего использования земель или при проведении земляных работ на большей глубине для выработки безопасного способа работы. Для этих целей разработаны надежные процедуры. На рис. 3 показана глубина, которая может быть достигнута при работе ведущими методиками поиска НРБП для различных типов боеприпасов. Из рисунка видно, что для электромагнитных датчиков Geonics EM-61, Gtek TM-5EMU и датчика становления поля Gtek, работающего на дозвуковых частотах (технология магнитометрии на дозвуковых частотах Sub-Audio Magnetics - описана ниже) результат сравнительно слабо зависит от геологической обстановки. Для магнитных датчиков, измеряющих вектор полного поля, на латеритах и базальтах зависимость гораздо сильнее. Слева: Индукционный миноискатель TM-5EMU при поиске НРБП в вулканических горах Алеутских островов. Справа: ощутимые результаты разминирования. Рис. 4. Количество металлических предметов на гектар по территории площадью 40 га, содержащей мишень для учебного бомбометания. Интегрирование данных дает общее количество металлических предметов. Данные получены за один день бригадой из двух человек. Карта распределения аномалий амплитудой более ±10 нТл, единиц на 1 га. Современная практика. В сфере утилизации боеприпасов на общий ход работ и затраты на раскопку ложных целей оказывается весьма тяжелыми, и структуры, ответственные за качество результатов, сильно влияют несколько основных показателей. Традиционный подход состоит в планировании работ на основе предварительных оценок, поскольку обычно степень "заражения" невозможно установить до разминирования. Такой подход защищает подрядчика, но не отвечает интересам заказчика. В нем отсутствуют стимулы к углубленному пониманию геофизики для сокращения числа ложных целей. Компания, которой платят за показ мест, где копать, охотно будет применять методику, которая дает много таких мест! В США данные по которым наиболее доступны, обычно оказывается около 100 "промахов" на каждый обнаруженный боеприпас. Таким образом, при средней стоимости раскопок 200 долларов за точку (оценки штаба инженерных войск Армии США) стоимость утилизации одного неразорвавшегося боеприпаса составляет около 20 000 долларов. Ключевые слова: цифровой, геологический, обнаружение, бригада, район, общий, методика, оборудование, размер, break, оценка, нрбп, позволить, техника, индукционный датчик, индукционный, поиск нрбп, происхождение, инженерный геофизик, затрата, применение, следовать, дать, magnetic, гектар, разминирование, обнаруженный боеприпас, потребность, цель, eage, эффективный, европа, участок, break сентябрь, крайний мера, га, сша, процесс, металлический предмет, переходной процесс, ложный, риск, предмет, поле, обнаружить, подсчитать, магнитный, утилизация боеприпас, представленный, представить, боеприпас, аномалия, количество, proceedings uxo, дозвуковой, качество, технология, проблема, неразорвавшийся, опытный, дзм, результат, геофизический, полный, экологический, измерять, частота, похожий, компания, stanley, экологический инженерный, стоимость, assessment, заниматься, распределение объект, металлический, необходимый, forum, площадь, территория, сентябрь экологический, uxo forum, система, выпуск, специальный выпуск, сентябрь, геофизик, цель геологический, вектор, proceedings, осколок, уровень, снаряд, страна, метод, применять, полный вектор, возможность, вещество, ложный цель, доллар, тип, магнитный поле, инженерный, земля, магнитометр, установить, показать, геологический происхождение, оценить, technology, цена, переходной, поиск, датчик, uxo, утилизация, объект, задача, преимущество, полученный, специальный, глубина, совместный, зависеть, основное