三峡水库蓄放水对地面重力变化的影响分析

针对目前对地面重力的影响分析多采用模拟计算,从而导致对蓄放水的影响范围和程度分析还存在不足的问题,该文利用资源三号(ZY-3)高分辨率多光谱遥感影像提取了三峡库区江河湖库水体数据,结合水位数据,通过负荷格林函数积分模型,计算出三峡水库蓄放水导致水位升降的过程中水体对地面重力变化的影响。研究发现:(1)以1a为周期,三峡库区库岸及长江近岸地面重力的变化趋势与水库的蓄放水时期对应;(2)三峡水库放水期间水位下降,水库库岸及长江近岸地面重力减小;蓄水期间水位上升,地面重力增大;(3)三峡水库蓄放水对库岸及长江近岸的地面重力影响最大可达1 000μGal以上,且距离长江中心线越近,地面重力变化越大。     

三峡水库蓄水对地壳形变及大地水准面的影响

利用资源三号(ZY-3)高分辨率遥感影像提取三峡库区水体数据,通过负荷格林函数积分模型法计算出三峡水库蓄水过程中水体对地壳形变及对大地水准面的影响。研究发现:1三峡库区近岸地壳垂直形变与水库水位呈负相关关系,大地水准面与水库水位呈正相关关系;水位上升,长江近岸地面水平向内形变,方向指向江心;2三峡水库蓄水造成的地壳垂直形变最大可达35mm左右,大地水准面形变最大值在8mm左右,而对库区地壳水平形变影响不超过0.5mm;3出现形变最大值的地点是忠县环湾一带,而并非是三峡大坝周边。     

三峡库水位变化过程中的地壳垂直形变与重力变化监测

监测三峡库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化,对三峡水库的安全运行和区域地质灾害监测防治等具有重要意义。本文从直接计算、实际测量和综合解算3个方面研究了三峡库水位变化过程中地壳垂直形变和重力变化。基于资源三号卫星影像提取的水体数据,结合水位数据,直接计算了三峡水库蓄放水从145~175m每隔5m的影响,地壳垂直形变最大可达30mm,对重力影响超过20μGal(1Gal=10~(-2) m/s~2)的范围距离长江中心线约2km内。库区较近的巴东CORS站(ES13)能够实际测量到库水位变化过程中的地壳垂直形变。由于目前三峡库区的CORS站和重力台站数量较少,分布不均,还不能满足紧密跟踪三峡库水位变化过程中的监测需求。利用三峡地区26座CORS站和部分重力台站数据,基于负荷形变理论和球谐分析方法,综合解算了库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化,与实际CORS监测结果一致。通过对比分析发现,基于CORS站网的综合解算,能够有效提升对库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化的监测能力。     

三峡库区垂直形变有限元模拟分析

基于SRTM3-DEM数据,利用ANSYS软件自底向上地建立了三峡库区有限元模型。模拟了三峡水库蓄水至135,156和175 m时的垂直形变场,主要形交区域为香溪口、坝址处和巴东段。通过分析可知,垂直形变主要由水体荷载引起,影响范围为距库岸20 km,地层深度为17 km。结合地质资料发现:坝址两端地质构造相对稳定,香溪口附近较复杂。     

三峡库区蓄水后地壳垂直变形场的模拟与分析

基于三峡库区DEM及现有GPS站点位置坐标数据,建立了三峡库区有限元网格模型,采用弹性有限元分析方法模拟计算水库蓄水至135 m1、56 m和175 m时库区地壳的垂直形变场;随后根据Farrell提出的质量负载原理产生的地壳形变理论计算库区蓄水至135 m时的库区垂直形变场;通过两种模拟方法对比可以看出变形等值线圈都包络河谷线,变形最大处都出现在香溪段,同时区域沉降是一个综合地质作用,水体的重力作用是主要诱因。     

利用CORS站网监测三峡地区环境负荷引起的地壳形变与重力场时空变化

受地球动力学因素特别是地球表层大气、地表水及地下水动力环境影响,地面站点位置、地球重力场及大地水准面随时间变化。以三峡地区CORS站网为主,少量重力台站为辅,采用负荷形变与地球重力场严密组合方法,综合确定了2011-01-2015-06三峡地区环境负荷驱动的地壳形变与重力场月变化,结果显示:（1）CORS站网具备地壳垂直形变、大地水准面及地面重力变化的监测能力;（2）三峡地区地壳垂直形变年变化幅度36.1 mm,大地水准面年变化幅度28.2 mm,地面重力年变化幅度117.4 μGal;（3）CORS站网地面重力变化监测精度水平不低于流动重力场重复测量;（4）CORS站网地壳垂直形变与地面重力变化监测具有一定的外推预报能力。     

长江三峡GPS处理结果和应变背景场

采用BerneseGPSSoftware 4 .2对长江三峡工程诱发地震监测系统GPS监测网络 1998～ 2 0 0 3年的 6期观测数据进行了处理 ,结果表明 ,三峡库区与华南块体的水平相对运动在 0～ 3mm/a(± 0 .1～± 2 .0mm/a) ;蓄水导致的垂直形变区域主要集中在茅坪 香溪 巴东库段 ,近岸点垂直沉降的量级在 10～ 35mm左右 ,最大峰值区域香溪约 35mm(± 8.6mm) ,垂直形变沿远离库中心方向迅速衰减。采用贝塞尔双三次样条函数模型拟合该地区的应变率 ,推算各类水平应变场 ,结果表明 ,蓄水前各种应变背景在 10 -9/a～ 10 -10 /a量级。作为构造稳定地区 ,三峡库区近期因蓄水导致大规模形变 ,从而诱发中强地震的可能性不大     

基于SRTM-DEM数据的三峡库区蓄水负荷模型及其地表重力与形变响应模拟

以三峡库区蓄水负荷变化为切入点,研究了库区因蓄水导致的地表重力与形变响应。通过高分辨率SRTM-DEM数据与三峡库区主干道及各支流边界的地形对应关系,构建得到不同蓄水水位下的蓄水负荷模型,并且给出了不同水位与库区整体库容量体积及受淹面积之间的数学拟合关系。在此基础上,结合弹性负荷响应理论及macson拟合方法,计算得到整个库区在蓄水第2阶段与第3阶段地表重力场及形变场的空间分布,以及库区蓄水库容量变化的60阶次球谐系数结果,并与GRACE监测结果进行了对比分析。GRACE去除CLM4.5模型后的陆地水储量可认为与三峡库区蓄水变化直接相关,两者之间的差异可能包含了在巨大水体负荷压力下出现的地下水渗透效应。本文理论模拟结果以期为实际观测资料的对比分析和相关校正提供支撑。有助于挖掘库区滑坡活动及水库地震等与库水负荷变化之间的关系。     

三峡库区“阶跃”型滑坡变形机理与预警模型

自2003年蓄水以来,三峡库区已查明的滑坡或潜在滑坡高达5000余处,这些灾害对三峡水库的持续运营、大坝、航道及库区居民的安全造成了严重的威胁。通过研究滑坡的变形特征、诱发因素及失稳机制,有助于开展滑坡的稳定性评价,并构建预警预报模型。以三峡库区八字门滑坡为研究对象,综合分析降雨、库水位、人工和自动GNSS监测等数据,结合勘查资料及野外宏观巡查,研究了滑坡的变形特征及失稳机理,并确定合理的预警判据及阈值。研究表明:①八字门滑坡整体变形明显,处于蠕动变形阶段,滑坡变形主要集中于每年5—9月,滑坡累积曲线呈现典型的“阶跃”状变形特性。②滑坡的变形受斜坡结构、岩性等因素的控制,水库水位下降是滑坡变形的主要驱动因素,并与库水下降速率正相关。另外,特大暴雨和持续降雨在水位下降阶段、水库低水位运行期及水位上升期会促进滑坡变形,是滑坡的次要驱动因素。③通过精细化数据分析以及改进切线角法获取的八字门滑坡出现“阶跃”变形的位移速率阈值为4.6 mm/d,7 d累积降雨量阈值为60 mm,库水位阈值为159 m,库水位下降速率阈值0.4 m/d。     

地球科学相关论文摘要

04 0 4 0 1　地壳垂直形变场逼近的球冠谐分析法/张勤(长安大学)…∥测绘学报.- 2 0 0 4 ,33(1) .- 39～4 2基于地壳垂直运动的均衡理论,讨论了球谐函数法用于区域地壳垂直形变场逼近时所存在的问题,提出并推导了球冠谐分析法逼近区域地壳垂直形变场的模型,对两个实际区域的试验取得良好的效果。0 4 0 4 0 2　基于数据融合的侧扫声纳图像预处理/阳凡林(山东科技大学)…∥武汉大学学报(信息科学版) .- 2 0 0 4 ,2 9(5 ) .- 5 0 0～5 10提出了利用声线跟踪法进行斜距改正,处理了目标阴影区,改进了灰度不均衡的改正算法,利用小波变换检测出了灰…     

基于遥感技术的水库蓄水量监测与变化修正

从地表水源地监测与评价需求出发,结合卫星遥感监测特点,对地表水源地水体监测的核心指标之一的蓄水量进行天地数据同化技术研究,提出水库蓄水量监测与评价的天地数据同化技术路线,研究建立地面监测水位与卫星遥感监测水面面积的同化模型,并基于同化信息修正水库特征曲线,建立基于天地同化数据的水库蓄水量监测模型,提高水库蓄水量监测的精度。     

优化先验模型参数的矿区多轨InSAR三维形变监测

监测煤矿开采导致的地表三维形变对于矿区地质灾害防控和开采沉陷机理研究至关重要。针对单轨道InSAR和先验模型融合解算矿山三维形变存在精度不高、时间分辨率差的问题,本文提出了一种通过优化先验模型参数的矿区多轨InSAR三维形变解算方法。首先,利用Weibull模型同步4个轨道LOS向形变位移,以此削弱不同轨道之间时间异步对三维形变解算精度的影响,并采用加权最小二乘求解矿区垂直向和东西向形变;然后,根据垂直向和东西向形变优化矿区开采先验模型参数;最后,解算南北向形变位移。利用覆盖大同矿区的TerraSAR-X数据和3个轨道Sentinel-1 InSAR数据集对本文方法进行验证。研究结果表明,与地面GPS监测点相比,本文方法可以获得相对精确的三维形变结果,垂直向RMSE、东西向RMSE和南北向RMSE约为1.1、1.4和2.1 cm。     

上海VLBI站相对于欧亚板块运动的测定与讨论

利用 1 988～ 1 996年共 8年的上海天文台 VLBI站与国际 VLBI站基线长度变化的精确测定结果 ,重新估计了上海 VL BI站的形变速率 ,证实了基于不同地球参考架系统对估计的上海站的运动有明显差异 ;基于最新的 ITRF96地球参考架和 Sillard等 (1 998)欧亚板块的欧拉矢量 ,估计得到上海站的地壳垂直形变速率为 -1 .95± 1 .0 2 mm/a呈下降趋势 ,水平形变速率为 1 3.5 5± 1 .2 0 mm/a,方位 77.5°± 4.5°;估计得到乌鲁木齐 VL BI站的地壳垂直形变速率为 -6 .0 8± 2 .77mm/a呈下降趋势 ,水平形变速率为 2 1 .87± 2 .5 2 mm/a,方位 45 .5°±6 .6°;进一步分别基于 NNR-NUVEL -1 A地球板块运动模型和 Zhang等 (1 999)的欧亚板块的欧拉矢量 ,得到与上述较一致的结果     

大气负荷对区域地壳形变和重力变化的影响分析

在高精度大地测量观测数据处理和相关地球物理解释中,大气负荷由于影响较大,需要考虑。利用全球大气模型和区域气象站气压数据,采用移去恢复方法和球谐分析方法,计算了三峡地区大气负荷对地壳形变和重力变化的影响。提供了一种利用局部气压数据改善该区域大气负荷影响变化计算效果的合理算法,提高局部气压数据和全球模型数据利用的合理性和准确性。研究发现,大气负荷对垂直形变的影响在空间分布上中长波占优,在三峡地区的年变化幅度大于20 mm,对地面重力变化影响的年变化幅度一般不超过10 μGal,对水平形变影响较小。     

星载InSAR技术支持下的昆明地表沉降监测

为了分析在2014—2017年期间昆明城区地面形变情况,本文利用Sentinel-1A数据,基于SBAS-In SAR技术提取了昆明城区升降轨模式下形变信息。首先,将雷达视线向(LOS)上的形变速率转换为垂向方向的沉降速率,再通过对升降轨观测数据相互验证和融合处理避免单一模式下的数据失真,反演出更加真实的城区地表沉降,并与城区历史沉降监测数据进行对比分析。结果表明:近3年期间昆明五华区沉降缓慢,相对稳定;西山区和官渡区内的滇池北岸区域呈现大面积沉降且沉降速率较快的趋势,形成多个沉降漏斗中心,最大沉降垂直速率达-54.2 mm/a。     

顾及观测点坐标精度的非线性拟合模型

推导出考虑了平面坐标误差情况下的曲面拟合模型的参数估计及其精度评定公式。此方法简单,易用程序实现,并可应用于曲线、曲面、数字地面模型、地壳垂直形变和多面函数拟合模型的参数估计中。结果表明,在曲面拟合模型中顾及平面坐标的精度,将使拟合精度及参数精度显著提高。     

“陆态网”GPS与GRACE的中国大陆地表垂直形变对比分析

基于中国大陆构造环境监测网络的连续GPS观测数据,比较分析了中国大陆234个GPS台站和GRACE得到的地表垂直形变。GPS和GRACE垂直形变具有较好的一致性,反映了地表质量变化是引起GPS垂直形变非线性变化的重要因素之一,但二者也存在着一定的差异。为定量分析GPS和GRACE垂直形变的差异,探讨了热膨胀效应对GPS垂直位移的影响及区域地壳结构对GRACE估算地表垂直负荷形变的影响。结果表明,中国大陆50%以上的GPS台站热膨胀垂直形变周年振幅不小于1 mm;对GPS进行热膨胀效应改正后,中国大陆GPS与GRACE垂直形变具有更好的一致性;GPS与GRACE垂直形变周年振幅比值由1.07±0.06变为1.01±0.05;热膨胀效应可以解释6.2%的GPS与GRACE垂直形变的差异,热膨胀效应改正可使GPS和GRACE垂直形变的一致性相对增加11.2%。是否顾及区域地壳结构引起的GRACE估算中国大陆垂直负荷形变的相对差异为2.5%。     

基于CORS基准站的地质灾害监测技术研究

采用高精度的数据处理软件对CORS基准站不间断、实时的观测数据进行处理与分析，结合大气、地表水及海平面变化等观测资料，研究地面水平和垂直形变、地面重力的变化.通过挖掘CORS基准站网监测地质灾害灾变过程的潜力，提升地质灾害监测预警能力，推进地质灾害预警向定量化、实用化方向发展，为浙江省重大工程建设和形变安全运营等提供支持.      

断层三维转动及其引起的地表形变空间分布特征

以向错理论为基础,在断层一维转动与地表形变关系研究的基础上,推导了弹性半空间均匀介质中断层三维转动与地表形变的关系,对不同深度和倾角的断层以不同方式转动产生的地表形变的曲线变化特征进行了分析,计算了断层以不同方式转动产生的地表水平位移和垂直形变的空间分布特征,结果表明:1)断层转动对地表位移的影响随着断层深度的增加不断衰减,地表位移对不同倾角的断层转动有不同的响应,其中以断层角点为转动轴的断层向错引起的地表形变受倾角的影响最为显著;2)断层以不同方式转动相同的量产生的水平位移和垂直形变在数值上大小相近,垂直形变的空间分布与断层的转动方式有关;3)断层三维转动与滑动引起的地表形变在数值大小上有区别,但具有相同的量级,空间上断层滑动引起的形变范围相对转动较为广泛。最后,讨论了断层向错理论在地壳形变分析中存在的问题。     

基于块体模型的青藏高原及邻区地壳三维构造形变分析

2020珠峰高程测量,获得了丰富的青藏高原及邻区的GNSS监测数据。本文收集了陆态网、尼泊尔CORS网GNSS长期观测数据,计算了该地区20多年GNSS三维速度场,利用GRACE模型精化了垂直速度场,通过活动块体模型,从地壳运动、块体运动与应变、块体相对运动等多个方面研究了青藏高原地壳运动与构造形变特征。研究表明,青藏高原地壳形变具有明显的分区特征,南北向收缩主要表现在拉萨块体,东西向伸展主要表现在巴颜喀拉块体,中部羌塘块体没有明显水平挤压,但地壳隆升速率最大,且水平面积有扩大趋势,本文研究能够在一定程度上支持青藏高原地壳增厚学说。