A study of the influence of water level fluctuations on the geodynamic situation in the natural and technical geosystem of the Dniester HPP and PSPP cascade

Abstract

Метою досліджень є виявлення залежності між змінами рівня води та локальною сейсмічною активністю регіону, в якому функціонує каскад Дністровських ГЕС та ГАЕС. Методика. Для аналізу сейсмічної активності використано статистичну інформацію за період 2016–2021 рр. Використовуючи фільтрацію, відібрано гіпоцентри землетрусів в радіусі 30 км від сейсмічної станції з індексом NDNU, за допомогою інструментів геоінформаційних технологій, гіпоцентри землетрусів співставлені з геологічною будовою регіону. Результати. Під час проведених досліджень встановлено залежність між сейсмічними подіями та коливаннями рівня води у резервуарі водосховища, щільність епізодів, сконцентрованих в зоні експлуатації водосховища, а також магнітуда і невелика глибина вказують на ймовірність активації розломів, розташованих у геологічних шарах, близьких до поверхні землі. Виконана оцінка напруги в ґрунтах. За допомогою теорії Кулона-Мора наближено вирахувано граничні напруження, які призводять до руйнування структурних зав’язків, визначено оптимальні режими роботи водосховища. Наукова новизна. Дослідження в статті дають змогу точніше оцінити вплив градіента напруги в грунтах на фонову сейсмічність в зоні експлуатації водосховища. Практичне значення цього дослідження полягає в розумінні впливу градієнта напруги на індукційні землетруси. Описаний метод, який базується на принципах закону Кулона та теорії Мора, дає змогу дистанційно дослідити поведінку матеріалу за різних умов навантаження. Це дослідження і розробка геомеханічної моделі допомагають краще зрозуміти і передбачати поведінку землетрусів, визначити безпечні зони навантаження. Це має практичне значення під час проєктування та будівництва споруд, а також для оцінювання ризиків і вжиття відповідних заходів щодо забезпечення безпеки.

Statistical information for the period from 2016 to 2021 was used to analyze seismic activity. Objective. The aim of the study is to identify the relationship between changes in water level and local seismic activity in the region. Using HPP and Psing filtering, the hypocenters of earthquakes within a radius of 30 km from the seismic station with the NDNU index were selected, and using geographic information technology tools, the hypocenters of earthquakes were compared with the geological structure of the region. Methodology. Statistical information for the period from 2016 to 2021 was used to analyze seismic activity. Using filtering, the hypocenters of earthquakes within a radius of 30 km from the seismic station with the NDNU index were selected, and using geographic information technology tools, the hypocenters of earthquakes were compared with the geological structure of the region. Results. The studies revealed a correlation between seismic events and water level fluctuations in the reservoir. The paper also established the density of episodes concentrated in the reservoir operation area, as well as the magnitude and shallow depth, indicated the probability of activation of faults located in geological layers close to the ground surface. The stresses in the soils were assessed. Using the Coulomb-Mohr theory, the ultimate stresses leading to the destruction of structural ties were calculated approximately, and the optimal modes of operation of the reservoir were determined. Originality. The research in the article allows us to more accurately assess the effect of the stress gradient in the soils on the background seismicity in the reservoir operation area. Practical significance. The practical significance of this study is understanding the effect of the stress gradient on induction earthquakes. The described method, which is based on the principles of Coulomb’s law and Mohr’s theory, allows us to remotely study the behavior of the material under different loading conditions. This study and the development of a geomechanical model helps to better understand and predict earthquake behavior and determine safe loading zones. This has practical implications for the design and construction of structures, as well as for risk assessment and appropriate safety measures.