Геофізичні технології: як передбачити підземні води та сейсмічні ризики

Сучасні геофізичні дослідження виходять на новий рівень завдяки інноваційним технологіям аналізу верхньої частини геологічного розрізу. Команда вчених з Національного технічного університету «Дніпровська політехніка» та компанії «Георозвідка» розробила унікальний підхід до вивчення структури земної поверхні, який дозволяє суттєво підвищити точність прогнозування та зменшити витрати на польові дослідження.

Основна мета дослідження полягала в розкритті потенціалу сейсмічних даних, які зазвичай залишаються невикористаними під час пошуку корисних копалин. Науковці довели, що інформація про верхню частину геологічного розрізу може бути надзвичайно корисною для різних галузей — від будівництва до сільського господарства.

Ключовим елементом дослідження стало вивчення швидкості поширення сейсмічних хвиль у верхніх 30 метрах земної поверхні. Вчені використали передові машинні алгоритми, зокрема Random Forest та Extra Trees, для аналізу взаємозв'язку між швидкістю хвиль та рівнем ґрунтових вод.

Машинні моделі змогли з точністю близько 73% передбачати глибину залягання підземних вод. Це відкриває нові можливості для гідрогеологічних досліджень, особливо в регіонах, де традиційні методи вимірювання ускладнені.

Дослідження проводилися на базі даних з різних регіонів, включаючи території України та США. Науковці використали високороздільні набори даних про швидкість сейсмічних хвиль, рівні ґрунтових вод та літологію. Машинні алгоритми продемонстрували здатність виявляти складні нелінійні залежності між геофізичними параметрами.

Особливо цікавим є потенціал розробки для сільського господарства. Карти швидкості поздовжніх хвиль у верхній частині геологічного розрізу дозволяють прогнозувати зміни вологості ґрунту, що критично важливо для точного землеробства.

Крім того, методика має важливе значення для оцінки сейсмічних ризиків. Відповідно до європейських стандартів (Eurocode-8), параметр середньої швидкості зсувних хвиль є ключовим для класифікації ґрунтів за сейсмічними характеристиками.

Науковці особливо наголошують на можливості суттєвого скорочення витрат на інженерні дослідження. Запропонований підхід дозволяє отримувати деталізовану інформацію про геологічну структуру з мінімальними додатковими дослідженнями.

Дослідження виконане колективом науковців на чолі з О.К. Тяпкіним, С.А. Онищенком та О.В. Піскуновим. Результати роботи опубліковані в авторитетному «Геофізичному журналі» та викликали значний інтерес у міжнародної наукової спільноти.