Речная сейсмология - это применение сейсмологических методов для понимания речных процессов, таких как сток, эрозия и эволюция русла. Течение воды и движение наносов по руслу реки порождают упругие (сейсмические) волны , которые распространяются в окружающие материалы Земли. [1] [2] Сейсмометры могут записывать эти сигналы, которые можно анализировать для освещения различных речных процессов , таких как турбулентный поток воды и перенос донных наносов . [1] Сейсмические методы использовались для наблюдения за значениями расхода , которые варьируются от однозначных [3]до десятков тысяч кубических футов в секунду (cfs). [1]
Эксперимент, проведенный в 1990 году в итальянских Альпах, был одним из первых, кто продемонстрировал, что сейсмометры могут обнаруживать различимые речные сигналы в сейсмическом шуме, создаваемом течением. [3] Шесть сейсмометров зафиксировали среднюю скорость колебаний грунта вдоль альпийской реки, которая также контролировалась на предмет стока и донных наносов с помощью отстойника. [3] Они определили самые низкие значения расхода, необходимые для запуска и поддержания переноса наносов. [3] С тех пор речная сейсмология стала быстро растущей областью исследований.
Речная сейсмология является поддисциплиной экологической сейсмологии, относительно молодой областью, в которой нетрадиционные сейсмические сигналы могут быть обнаружены в том, что ранее считалось «шумом». [4] [5] Сейсмический шум встречается во всем диапазоне частот, изучаемых в сейсмологии (0,001–100 Гц). [6] В то время как традиционная сейсмология занимается тектоническими землетрясениями и структурой твердой земли, [5] экологическая сейсмология занимается волнами, которые возникают вне твердой земли или на сигнал которых влияют условия окружающей среды (температура, гидрология). [4]Принципы речной и экологической сейсмологии могут быть применены ко всем видам поверхностных процессов, включая селевые потоки , оползни , лахары , движение ледников и ледотрясения и т. д.
Перенос донных наносов является одним из наиболее эффективных средств эрозии [6] и играет доминирующую роль в эволюции и морфологии рек. [7] Понимание сил, которые река и переносимые ею наносы оказывают на русло реки, является ключевым компонентом морфологической эволюции реки. [8] Сильный поток, сильные штормы и наводнения, в частности, оказывают огромное влияние на морфологию и развитие рек. [7] Некоторые приложения речной сейсмологии включают:
Речная сейсмология обычно ограничивается высокочастотным сейсмическим шумом с частотой > 1 Гц (период < 1 с). [5] [10] Наблюдения касаются диапазона 1–100 Гц, [11] который, как показывает теоретическая передовая модель генерации сейсмических волн, генерирует турбулентный поток воды через русло реки. [11]
Наблюдения обычно проводятся менее чем в 100 м от берега реки, но одно исследование показывает отчетливые речные сигналы на расстоянии 2 км. [6] Размещение сейсмометров на разном расстоянии от реки может помочь в различении источников сигнала. [11]