專利名稱：無需依賴臨震預(yù)報的地震減災(zāi)方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地震減災(zāi)。具體而言，本發(fā)明涉及一種無需依賴臨震預(yù)報，在預(yù)先確定的時 刻人工誘發(fā)即將來臨的大地震，使震前撤離和準(zhǔn)備得以有效進行的減災(zāi)方法與系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在世界范圍，災(zāi)難性的大地震幾乎每年都會發(fā)zk。多數(shù)災(zāi)難性的地震是fli于長期累積亍
地下的彈性應(yīng)變能突然釋放造成的構(gòu)造地震。很多研究工作試圖精確地預(yù)測地震的發(fā)生，使
得減災(zāi)措施可在震前完成。地震預(yù)報大致可能大致分為四種類型fe期預(yù)報，預(yù)測期為數(shù)十 年；中期預(yù)報，預(yù)測期為數(shù)年；短期的預(yù)報，著吸于預(yù)測數(shù)月f數(shù)十大/H發(fā)牛的地虛；臨廣 預(yù)報，著眼于預(yù)測數(shù)天至數(shù)小時之后發(fā)生的地震。雖然長期和中期地廣'預(yù)報技術(shù)d取得L々足 進展，但有效的震甜減災(zāi)措施仍然要依賴于臨蔑預(yù)報，至少是短期預(yù)報。不豐的是，構(gòu)造地 震的復(fù)雜性決定了臨震預(yù)報和短期預(yù)報的成功率極低，許多大地震沒有任何前震或其他可靠 的先兆。許多地震學(xué)家認為地震臨震預(yù)報在可預(yù)見的將來即使不是不可能，至少也是十分困 難的。
因此，地震減災(zāi)領(lǐng)域需要一種繞開臨震預(yù)報困難的有效減災(zāi)方法和實施手段。

發(fā)明內(nèi)容
- 一方面，本發(fā)明提供一種在預(yù)定的時刻，用人丁方法將長期、中期或短期預(yù)報所確定的 災(zāi)難性地震提前誘發(fā)的方法，使人員撤離和減災(zāi)準(zhǔn)備得以在地震誘發(fā)時刻前完成，達到減小 損失的目的。
另一方面，本發(fā)明的至少一個實施例提供一種使用受控的地下爆炸米人l:誘發(fā)地虛按時 發(fā)生的系統(tǒng)。
本發(fā)明的其它方面將在下文對實施例的詳細描述中，得到進一步的說明。


為清楚說明本發(fā)明，提供下列附圖。通過對圖中實施例的描述，將使專業(yè)技術(shù)人員容易 理解并實施本發(fā)明。
圖1描繪一虛構(gòu)和簡化的地層截面圖，沿兩大板塊的邊緣應(yīng)力不斷積累，當(dāng)某一時刻應(yīng)力 超過巖層的強度極限，地殼突然發(fā)生斷裂或位移并造成地震。 圖2描繪依照本發(fā)明人工誘發(fā)地震的方法和系統(tǒng)實施例。圖3是依照本發(fā)明在預(yù)定吋刻人工誘發(fā)地震達到減災(zāi)的實施步驟舉例流-程圖。 注以上各圖中，彼此相似的功能單元使用了相問的標(biāo)號，以便于識讀。
具體實施例方式
下面將逐-結(jié)合附圖，并通過圖中實施例的詳細描述，來說明本發(fā)叨。許多具體細節(jié)的 闡述是為了便于理解本發(fā)明。不過，有關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)人W在實行本發(fā)叨吋不'^^要這些U 體的細節(jié)。另一方面，有些行業(yè)所熟知的方法、歩驟成細節(jié)并沒WW鄰I地描述，以他突出木 發(fā)明的主旨。有關(guān)描述不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍，而應(yīng)僅僅作為本發(fā)明的具體實施舉例。
圖1描繪一虛構(gòu)和簡化的地層截面圖，沿兩大板塊的邊緣應(yīng)力不斷積累，當(dāng)某一時刻應(yīng)力 超過巖層的強度極限，地殼突然發(fā)生斷裂或位移并造成地震。圖中用箭頭表示的板塊1和板 快2之間的擠壓應(yīng)力，只是板塊構(gòu)造應(yīng)力關(guān)系的 一個例子。其他類型的應(yīng)力關(guān)系也是可能的，
如拉伸或相挫。 一旦長期積累的應(yīng)力超過巖石結(jié)構(gòu)的強度極限，沿巖石斷層的突然斷裂和運 動，使儲存的內(nèi)能突然釋放出來。這一極限的突破，可能部分借助于呆一時刻處于相長關(guān)系 的潮汐壓力及月球和太陽的引力等。所釋放的能量一部分轉(zhuǎn)化為地震波，造成地面搖動而帶 來地震破壞。不難理解，巖層結(jié)構(gòu)的強度，地下某一特定局部位置的應(yīng)力，形成最初斷裂的
最脆弱點位置，潮汐、月球與太陽引力、熱膨脹力、水體壓力等各種環(huán)境造成的f:l然合力， 等等，這些都不是可精確測量的參數(shù)，而地震的臨諾偵報，通常乂必須依靠這，參數(shù)的粘確
模型。實現(xiàn)準(zhǔn)確臨震預(yù)報是困難的，因此繞J「這一困難i'T能丌辟低成本地設(shè)減災(zāi)的新路。
許多領(lǐng)域的技術(shù)進歩，如遙感技術(shù)、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機和信號處理技術(shù)給 地震學(xué)家提供了與新的手段，使地震長期和中期預(yù)報越來越可行。預(yù)測大地震的可能地點和 規(guī)模變得越來越準(zhǔn)確可靠。同時不難理解，當(dāng)長期積累的地下應(yīng)力接近造成斷裂極限吋，只
耍有--個相對較小的助力，極限就會突破，斷裂就會丌始，如上文提到的潮汐壓力或H月引 力。這種助力也可以人為地以可控的方式產(chǎn)生，例如通過實施地1、—或地表的爆炸，或構(gòu)造其 他類型的沖擊。
圖2描繪了依照本發(fā)明人工誘發(fā)地震的方法和系統(tǒng)實施例。根據(jù)長期和中期地震預(yù)報，
我們能夠確定出至少一部分災(zāi)難性大地震的局部范圍。 一旦飾定了臨震地區(qū)，我們便可以在
該地區(qū)丌始提前逑造地—F爆炸設(shè)施10。這種地下爆炸設(shè)施u) "l能以'個'T'.伯爆炸點組成， 或最好以山多個爆炸單元組成的爆炸陣列組成，該爆炸陣列可以在控制之卜按--定的吋間關(guān) 系同步爆炸。使用爆炸陣列的優(yōu)點之一是，萬一眾多單元中某一個單元出現(xiàn)意外，不會危及 整個計劃。通過精細的設(shè)計，同步爆炸陣列單元的爆炸過程最好是形成沖擊波聚焦效應(yīng)，使 形成的沖擊波在巖層應(yīng)力聚集區(qū)域可能引發(fā)斷裂的最脆弱部位形成強有力的集中沖擊。地下 爆炸單元的埋藏深度也需要加以仔細選擇，使得爆炸本身不會造成任何地表建筑物和其它設(shè)
施的損害。地下爆炸可能造成的潛在污染，也必須小心加以控制。地震的起始誘發(fā)點應(yīng)選擇在使破壞降至最低的位置，例如要遠離人口密柒的地區(qū)、水壩和其他關(guān)鍵設(shè)施。當(dāng)受到技術(shù) 水平的限制，該選擇不能滿足所有要求時，必須作出使損失降至最低的折衷方案。 一般來說， 我們可以選擇提早引發(fā)地震，使地下的彈性應(yīng)變能在沒有積累太多之前就以一個較小的規(guī)模 釋放出來，避免造成更大的破壞。然而，引發(fā)地震較早釋放所需的引發(fā)能量也更高。在地震 誘發(fā)裝置所需能量(亦即誘發(fā)裝賈成本)與整體地虔損失之問需嬰審慎權(quán)衡。另 -方而，觸 發(fā)太遲，則地震可能自然發(fā)生在觸發(fā)行動之甜，在尚未準(zhǔn)備好時襲米。這時如果觸發(fā)爆炸裝 置不能承受地震的破壞，它甚至可能加大地震所造成的破壞性。應(yīng)避免這種情況的發(fā)生。
所述的至少一個爆炸單元10需要通過可靠的通信鏈路30連接至位于控制室20的控制器。 在確定地震誘發(fā)時間后，撤離和其他減災(zāi)、救災(zāi)的準(zhǔn)備工作需要在預(yù)定的觸發(fā)時間之甜^成。 預(yù)定的觸發(fā)時問f'T能要公布，并確保送達所有^耍知逍的人。在預(yù)定的觸發(fā)吋刻即將到達時， 最好再次發(fā)出最后的警告。在預(yù)定的觸發(fā)時刻，控制室20啟動爆炸i、)l兀10，人丄傲炸引起 的沖擊波40傳播到潛在的地震震源以誘發(fā)地震能量釋放。地震監(jiān)測站網(wǎng)(圖屮未繪出)同時 密切監(jiān)測，并確定總釋放能量是否高于誘發(fā)爆炸能量，并符合預(yù)期值，如果得到肯定的答案， 則人工誘發(fā)地震成功。
安裝在所述至少一個爆炸單元10的爆炸裝賞可能是常規(guī)爆炸裝置，也可能是--個核爆炸
裝置。當(dāng)使用核爆炸裝置時，必須認真實施放射性污染的控制措施。
地gl的沖擊誘發(fā)過程，可能會設(shè)計為一個單M'l勺沖占，或- -系列的多次沖擊。后者有i'了 能成功地將累積的地震能量分化為多個較低規(guī)模的多次地震，沿斷層展丌或在一個分布的區(qū) 域展丌，使地爲(wèi)的功率或功率密度減小，更好地達到減少破壞性的l:l的。
觸發(fā)時間可以選擇與某些相長的自然力量相-致，如潮汐Ui力相im引力，以'I 祈人T.
爆炸巾-元0所;/,〗產(chǎn)生的能設(shè)?；蛘?，觸發(fā)吋間也i'r選在y臨^頂報預(yù)則的地&吋i'ii」相.致，
當(dāng)預(yù)測準(zhǔn)確吋，地震自然發(fā)生，觸發(fā)行動取消；、。預(yù)測的時W段將近過去，地這尚未發(fā)生， 那么就在預(yù)測的時間段即將結(jié)束時，啟動事先安裝好的地震誘發(fā)裝置，促使地震立即開始。 由此可見，雖然本專利申請公開的方法無需依賴于臨震預(yù)報，但也不排除與臨震預(yù)報-起使 用，相輔相成。
為獲得足夠的時問來建造地下爆炸單元10 ，我們可能會根據(jù)早期的初歩預(yù)測在更大的范 鬧內(nèi)建造更多的爆炸"L元，^時卩U貼近，得到ill準(zhǔn)確的地該預(yù)測后，我們iij冇選擇地裝填和 激活已經(jīng)準(zhǔn)備好的一部分爆炸單元。當(dāng)一部分爆炸單元IO開始點火后，根據(jù)從傳感器(圖中 未繪出)得到的反饋，自適應(yīng)地實時調(diào)整后續(xù)單元IO的點火方案，可能進一歩優(yōu)化地震的誘 發(fā)過程，使損失達到最小。此基于反饋信息的實時tl適應(yīng)控制可在位于控制審20的控制器實 現(xiàn)。
誘震沖擊力也可能用與人工爆炸不同的其它可預(yù)知沖擊時問的方法實現(xiàn)。
圖3是依照本發(fā)明在預(yù)定時刻人工誘發(fā)地震達到減災(zāi)的實施歩驟舉例流程圖。過程從102開始。首先，在歩驟104，依靠長期和中期地震預(yù)報技術(shù)，確定某災(zāi)難性大地震將要發(fā)生， 并確定該地震的預(yù)期發(fā)生地區(qū)。鑒于預(yù)期的地震強度足具災(zāi)難性，值得實施人工誘發(fā)。下
歩106選擇一個或多個合適于安裝地震誘發(fā)裝資的地點。地點的選擇;搭盟考j^許多W桌，以
利于地震的誘發(fā)效果，同時盡針減少損失和有害的副作川，如污染節(jié)。".地點選定，在步
驟108 ，建造和安裝地震誘發(fā)裝置。下一歩，即步驟1K)，需對誘震時間作出仔細的選擇。 誘震時間不能過早，因為這樣需要很高的誘震功率來誘使地震能量釋放，增大了誘發(fā)不成功 的風(fēng)險，誘震成本也高。觸發(fā)時間也不能選得太晚，因為這樣地震可能會在計劃的誘虛時間 之前自然地發(fā)生，由于在準(zhǔn)備不足的情況下發(fā)生地震，會造成高額的損失。誘震時間選定之 后，在頻112，需進行疏散和-K他準(zhǔn)備工作，并在誘體時問到達之他完成這些準(zhǔn)備。計劃 中的誘震時問一到，在U4步，啟動誘震裝覽誘發(fā)地這。如架實施的l秀虛方絮是站于in確的 預(yù)測和計算，地震會成功地被引發(fā)，地震能量在觸發(fā)的時刻開始釋放。巡過監(jiān)測地震活動，
歩驟116證實地謨的引發(fā)過程是否成功。一H確認地虛的大部能y;已被釋放，余遺將不會造
成任何^風(fēng)險，在ii8歩可公告危險警v 解除，」i:常生活…'逐步恢仏i加。
有關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)人員，包括跨學(xué)科的不同領(lǐng)域的專業(yè)人員可能使用不同的專業(yè)術(shù)語來特 指同一元素，因此，此間選擇使用的術(shù)語不應(yīng)解釋為限制本發(fā)明的范圍。有關(guān)實例或舉例只 作說明用途而不應(yīng)解釋為限制本發(fā)明的范圍。"包括"應(yīng)被解釋為"包括但不僅限于"。此間 描述的實施例是包含與本發(fā)明元素相對應(yīng)元素的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)或方法的實例。該書面說明可使 本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員具備制造和實施包含與本發(fā)明元素相應(yīng)的經(jīng)變ji':的元桌的實施方案的能力。 因此，本發(fā)明的范疇包括不與本發(fā)明所述相違背的其它結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)成方法，亦包括與本發(fā)明 所述無實質(zhì)性區(qū)別的其它結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)或方法。
權(quán)利要求
1、一種不必依賴地震臨震預(yù)報而減少地震損失的方法，其特征在于，包括以下步驟通過長期、中期或短期地震預(yù)報，確定即將到來的地震的發(fā)生區(qū)域；在適合誘發(fā)地震的至少一個地點安裝地震人工誘發(fā)系統(tǒng)；選擇一個預(yù)定的地震人工誘發(fā)時間；在預(yù)定的地震人工誘發(fā)時間之前完成震前的準(zhǔn)備；以及啟動地震人工誘發(fā)系統(tǒng)，使地震能量開始釋放。
2、 權(quán)利要求1所述的方法，其中的啟動歩驟包括使地震人工誘發(fā)系統(tǒng)對蓄積地震能量的地下 地質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生至少一次沖擊。
3、 權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的沖擊是山至少一次爆炸所引起。
4、 權(quán)利要求l所述的的方法，其中，震前的準(zhǔn)備至少包括以下各項之一疏散人員、4畜及動物；加圓建筑和設(shè)施；降低水庫水位；保護易燃、易爆和危險品；使設(shè)備、車輛、船只等處于利于避震的安全狀態(tài)；以及 部署緊念救助力量和手段。
5、 權(quán)利要求l所述的方法，其中所述選擇一個預(yù)定的地震人工誘發(fā)吋間，包括選擇一個下列 自然力當(dāng)中至少一種處于促震合力關(guān)系的時間潮汐壓力； 月球引力； 太陽引力 熱膨脹力；以及 其它自然力。
6、 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述在適合誘發(fā)地震的至少一個地點安裝地震人工誘發(fā)系統(tǒng) 的歩驟，進--歩包括選擇埋設(shè)誘震裝置的位置使其滿足至少以下條件之. 遠離人口稠密地區(qū)；遠離關(guān)鍵設(shè)施； 處于預(yù)報的震中位置； 靠近預(yù)報的震中位置；以及靠近地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)中所預(yù)測的地震能量初始釋放的脆弱部位。
7、 權(quán)利要求l所述的方法，在執(zhí)行所述啟動歩驟的同時和之后，進一歩包括一個監(jiān)測誘震沖 擊和地震釋放的總能量的步驟。
8、 權(quán)利要求1所述的方法，進一歩包括一種減少地震能量釋放過程的功率和功率密度兩者中 至少一項的方法，它至少包括以下步驟之一使用多個誘發(fā)位置及多次誘發(fā)，把潛在的一次大地震誘發(fā)為多次小地震；以及 比接近其自然發(fā)生的時刻更加提前一段時間來實施地震誘發(fā)。
9、 一種減少地震損失的方法，其特征在于，包括以下歩驟通過長期、中期或短期地震預(yù)報，確定即將到來的地震的發(fā)生區(qū)域；在適合誘發(fā)地震的至少一個地點安裝地震人工誘發(fā)系統(tǒng)；使用臨震預(yù)報技術(shù)預(yù)報地震發(fā)生的時間段；發(fā)布臨震警報；在所預(yù)報的地震發(fā)生時間段到來之甜完成震服的準(zhǔn)各； 如果在該時間段所預(yù)測的地震發(fā)生了，取消地虔人工誘發(fā)計劃；如果在該時間段接近結(jié)束或結(jié)束時所預(yù)測的地震尚未發(fā)生，啟動地震人工誘發(fā)系統(tǒng)， 使地震能量開始釋放；以及在確定危險消除后解除警報。
10、 一個人為地誘發(fā)即將到來的大地震，使其在某一確知的時間發(fā)生，以減少地震造成的損 失的系統(tǒng)，包括至少一個沖擊產(chǎn)生單元，丌J以向蓄積地店能-f」;:的地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn) :-少-.簇沖擊波； 一個控制器，用以控制和啟動所述至少一個沖擊產(chǎn)生單元；以及至少一個信號鏈路，與所述控制器和所述至少一個沖擊產(chǎn)生單元相耦合，用以傳送控 制和傳感信號；據(jù)此，該系統(tǒng)可以操作完成啟動所述i、:少--'個沖,節(jié)產(chǎn)Ui幾，產(chǎn)牛沖擊波，來l秀使?jié)?在的地震在所述控制器指定的時問開始。
11、 權(quán)利要求10所述系統(tǒng)，其中所述沖擊產(chǎn)生單元包括一個爆炸裝置。
12、 權(quán)利要求ll所述系統(tǒng)，其中所述爆炸裝置是一個核爆炸裝置。
13、 權(quán)利要求10所述系統(tǒng)，其中所述沖擊產(chǎn)生單元安裝在地下。
14、 權(quán)利要求10所述系統(tǒng)，其中有兩個以上所述沖擊產(chǎn)生單元時，它們沿空間的放置、隨時 間的啟動吋續(xù)和方案以及所產(chǎn)生沖擊的強度關(guān)系，造成所產(chǎn)4i的沖擊波以相fe的疊加關(guān)系作 用到積蓄地震能的地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的某個聚焦點上。
15、 權(quán)利要求14所述系統(tǒng)，其中多個沖擊產(chǎn)生單元組成的陣列和控制器控制過程的設(shè)計使所 述聚焦點位于地下應(yīng)力蓄積的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中估計可能首先斷裂或錯位導(dǎo)致地震的薄弱部位。
16、 權(quán)利要求10所述系統(tǒng)，進一歩包括一組傳感器，與所述控制器相偶合，用于在啟動所述 沖擊產(chǎn)生單元的同時以及之前和之后采集地震數(shù)據(jù)。
17、權(quán)利要求16所述系統(tǒng)，其中所述控制器可根據(jù)傳感器的反饋信息，實時地自適應(yīng)調(diào)整對 多個沖擊產(chǎn)生單元的啟動方案。
全文摘要
地震給人類造成巨大的損失，尤其是當(dāng)大地震在毫無準(zhǔn)備的情況下發(fā)生。準(zhǔn)確報出發(fā)生時間、地點和震級的地震臨震預(yù)報，會給人們一定的時間來做有效的震前準(zhǔn)備，顯著地減少損失。遺憾的是，臨震預(yù)報，尤其是預(yù)報那些沒有前震的大地震，即使不是完全不可能，也是非常困難的。本發(fā)明公開了一種方法和系統(tǒng)，它可以繞開地震臨震預(yù)報的困難。該發(fā)明的方法和系統(tǒng)不試圖預(yù)測地震的準(zhǔn)確發(fā)生時間，而是人為地在一個確知的時刻誘發(fā)地震提前發(fā)生，使疏散撤離和其它震前準(zhǔn)備工作可以在地震的誘發(fā)時刻到來之前完成，以達到減少損失的目的。人工誘發(fā)地震的實現(xiàn)方法之一是實施地下核爆炸。
文檔編號G01V1/00GK101604024SQ20081016686
公開日2009年12月16日 申請日期2008年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月12日
發(fā)明者鑫 金 申請人:樊天蔚