多层层状构造含水层地下水径向稳定层流单井排放诱发地表位移的精密计算

基于地下水径向辐射渗流单井排放诱发地表位移的一般公式，结合多层层状构造含水层地下水径向渗流的降深表达式，导出了多层层状构造含水层潜水井和承压井稳定流单井排放诱发地表位移的解析表达式．讨论了所求表达式具体的数值积分方案，以２０个结点的Ｈｅｒ－ｍｉｔｅ求积公式编制了计算程序，并以实例验证了本文方法的有效性．本研究为多层层状含水层地下水稳定层流流场地区进行高精度动态大地测量时，定量考虑地下水排放诱发的地壳形变提供了基础．     

多层层状构造含水层地下水径向稳定层流单井排放诱发地表位移的精密计算

基于地下水径向辐射渗流单井排放诱发地表位移的一般公式，结合多层层状构造含水层地下水径向渗流的降深表达式，导出了多层层状构造含水层潜水井和承压井稳定流单井排放诱发地表位移的解析表达式．讨论了所求表达式具体的数值积分方案，以20个结点的Hermite求积公式编制了计算程序，并以实例验证了本文方法的有效性．本研究为多层层状含水层地下水稳定层流流场地区进行高精度动态大地测量时，定量考虑地下水排放诱发的地壳形变提供了基础．      

地下水非稳定流排放诱发地表位移的精密计算

基于地下水非稳定流Ｔｈｅｉｓ理论，志出了地下水非稳定径向辐射渗流单井排放诱发的地表位移的解析表达式，阐述了计算方案，并以２０个节点的Ｈｅｒｍｉｔｅ求积公式编制了相应的数值积分计算程度，给出了模拟计算实例。     

无压含不层非稳定流诱发地壳形变的定量计算

基于无压含水层迟后疏干的Ｂｏｕｌｔｏｎ理论，导出地下水无压水层完整井非稳定流单井排放诱发的地表位移的解析表达式，讨论了公式的计算方案，给出了模拟计算实例。     

地下水径向辐射渗流单井排放诱发地壳形变的解析表达

本文把地下水径向辐射渗流单井排放诱发的地壳形变问题化为我孔弹性介质点源力诱发的平面变变问题来处理，利用多孔介质的本构方程和弹性半平面的Ｃｒｅｅｎ函数，在Ｓｃｇａｌｌ工作的基础上，导出通过地下水水位降深Ｓ表达的地下水径向流排放诱发的地面垂直位移和水平位移的解析表达式。     

非稳定流单井排放诱发地壳形变的研究──基于Neuman理论的无压含水层完整井

在高精度动态大地测量时,为考虑地下水单井排放对台站坐标的影响,需精细研究不同水流系统和地层模型下相应的定量计算问题．本文将地下水单井排放诱发地表位移的一般公式与Muman理论结合起来,导出了适用于各向异性和滞后反应的无压含水层完整井非稳定流单井排放诱发的地表位移的解析表达式,以20个结点的Hermite求积公式和15个结点的Gauss－laguerre求积公式,编制了相应的计算程序,给出了模拟算例．本文的研究在理论上比基于Boulton理论的相应研究更合理,在实践上此方案是可行的．     

非稳定流单井排放诱发地壳形变的研究──基于Neuman理论的无压含水层完整井

在高精度动态大地测量时,为考虑地下水单井排放对台站坐标的影响,需精细研究不同水流系统和地层模型下相应的定量计算问题．本文将地下水单井排放诱发地表位移的一般公式与Muman理论结合起来,导出了适用于各向异性和滞后反应的无压含水层完整井非稳定流单井排放诱发的地表位移的解析表达式,以20个结点的Hermite求积公式和15个结点的Gauss－laguerre求积公式,编制了相应的计算程序,给出了模拟算例．本文的研究在理论上比基于Boulton理论的相应研究更合理,在实践上此方案是可行的．     

抽水引起的含水层水平运动及其在地质灾害分析中的应用

根据Darcy-Gersevanov关系式，导出了单井抽水引起的Theis-Thiem型承压含水层固体骨架的水平位移及水平应变表达式，并详细分析了其随连续抽水时间t以及径向距离r的变化关系．在应用部分，本文就地裂缝活动的抽水影响机理和油(水)井套管变形破坏的注(抽)水影响机理问题，提出了比较新的观点．      

定水头注水引起的含水层水平运动和应变

基于含水层固体颗粒与孔隙水不可压缩的假设，本文导出了单井注水情况下秦斯承压含水层水平运动速度与水头之间的基本关系式。然后利用注水井壁处的应力、应变边界条件，进一步导出了单井定水头注水引起的泰斯承压含水层水平运动速度、位移和应变解析表达式。该水平位移与应变由两部分组成：一部分为由注水压力本身引起的经典弹性力学解项，它仅随半径而变化，与注水时间无关；另一部分为由地下水头变化引起的水动力学位移和应变解项。其中，含水层水动力学水平位移随时间加长呈指数增长特征、水动力学径向应变则表现为近井处拉张、远井处挤压的分区特征，且近井拉张区随时间加长逐渐向外扩展。单井注水含水层水动力学水平位移、应变解的导出，完善和发展了单孔内压经典弹性平面力学问题解。     

由1990年共和7.0级地震震后垂直形变求得的地球介质有效弛豫时间和粘滞系数

1990年4月26日青海共和7.0级地震的震后垂直形变速率具有典型的指数型衰减特征．本文根据Okada弹性位错地表垂直位移表达式，利用对应原理导出了其标准线性固体粘弹性解．通过引入地球有效弛豫时间和有效粘度的概念，进一步导出了由震后垂直形变求地球有效弛豫时间和粘度的简单公式，该公式与发震断层的位错参数无关．反演结果表明，共和震区地球介质的有效弛豫时间＝/为2.6 a，有效粘滞系数为约1018 Pas．      

Precision calculation of crustal deformation induced by radial steady laminellar flow of underground water from single well in multi-layered structural aquifers

Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｃｒｕｓｔａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｄｕｃｅｄｂｙｒａｄｉａｌｓｔｅａｄｙｌａｍｉｎｅｌａｒｆｌｏｗｏｆｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｆｒｏｍｓｉｎｇｌｅｗｅｌｉｎｍｕｌｔｉ┐ｌａｙｅｒｅｄｓｔｒｕｃ...     

Steady state flow with hydraulic conductivity change around large diameter wells

Darcian flow law in aquifers assumes that the aquifer hydraulic conductivity is constant and the groundwater movement is due only to the piezometric level changes through hydraulic gradient. In practice, after the well development the aquifer just around the well has comparatively larger hydraulic conductivity and gradient. Patchy aquifer solutions in the literature consider sudden hydraulic conductivity changes with distance for the steady state flow. The change of transmissivity is demonstrated by the application of slope‐matching procedure to actual field data. It is the main purpose of this paper to derive simple analytical expressions for aquifer parameter evaluations with steadily decreasing hydraulic conductivity around the well. Spatial nonlinear hydraulic conductivity changes around a large‐diameter well within the depression cone of a confined aquifer are considered as exponentially decreasing functions of the radial distance. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Analytical Solutions of Travel Time to a Pumping Well with Variable Evapotranspiration

Analytical solutions of groundwater travel time to a pumping well in an unconfined aquifer have been developed in previous studies, however, the change in evapotranspiration was not considered. Here, we develop a mathematical model of unconfined flow toward a discharge well with redistribution of groundwater evapotranspiration for travel time analysis. Dependency of groundwater evapotranspiration on the depth to water table is described using a linear formula with an extinction depth. Analytical solutions of groundwater level and travel time are obtained. For a typical hypothetical example, these solutions perfectly agree with the numerical simulation results based on MODFLOW and MODPATH. As indicated in a dimensionless framework, a lumped parameter which is proportional to the pumping rate controls the distributions of groundwater evapotranspiration rate and the travel time along the radial direction.     

3-D Modelling of Plate Interfaces and Numerical Simulation of Long-term Crustal Deformation in and around Japan

— We developed a 3-D simulation model for long-term crustal deformation due to steady plate subduction in and around Japan by incorporating viscoelastic slip-response functions into a realistic 3-D plate interface model, constructed on the basis of the topography of ocean floors and hypocenter distributions of earthquakes. The lithosphere-asthenosphere system is modelled by an elastic surface layer overlying a Maxwellian viscoelastic half-space. Kinematic interaction at plate interfaces is rationally represented by the increase of tangential displacement discontinuity (fault slip) across the interfaces. With this model, giving the steady slip rates at plate interfaces calculated from NUVEL-1A, we simulated long-term crustal deformation due to steady plate subduction in and around Japan. The simulated crustal deformation pattern is characterized by steep uplift at island arcs, sharp subsidence at ocean trenches and gentle uplift at outer rises. The numerical results show the strong dependence of the deformation pattern on the 3-D geometry of plate interfaces.     

青藏高原东南缘的地壳结构与动力学模式研究综述

青藏高原东南缘的川滇地区壳幔变形特征及地球动力学模式一直是研究的热点问题之一,多年来一直受到各国地球科学家的高度关注.青藏高原演变的"下地壳流模型"模拟得到的地表速度和变形场与GPS观测具有很好的一致性,该模型在当前国际地学界很流行,因而寻找下地壳流存在与否的证据,是深部地球物理学必须面对的一个科学问题.本文综合了川滇地区GPS观测、震源机制解和Pms相分裂的结果,旨在探讨川滇地区地壳演变模式的合理性;另外,从层析成像、接收函数反演和大地电磁测深结果分析,认为川滇地壳内存在大范围的低速层,但分布的几何形态较复杂.在云南地区,这一壳内低速区似乎被小江断裂和金沙江—红河断裂限制在特定的区域内.     

地壳主要岩石流变参数及华北地壳流变性质研究

岩石流变参数和变形机制是根据断层摩擦和岩石幂次流动本构关系建立岩石圈强度剖面的基础。近 30年来 ,高温高压实验取得了很大进展 ,获得了大量地壳矿物和岩石流变资料。本文系统总结了这些流变实验资料 ,并应用流变数据结合地震震源深度分布 ,对华北地壳流变性质进行了研究。结果表明 ,以花岗岩和低级变质岩为代表的上地壳为脆性破裂 ,其强度受断层摩擦约束 ,以长英质片麻岩为主的中地壳和以中性麻粒岩为主的下地壳上层处于塑性流变状态 ,由干的基性麻粒岩组成的下地壳下层处于脆性向塑性流变的过渡状态。华北地壳的这种物质组成和流变为地壳不同层次的解耦和强震孕育提供了力学条件 ,也构成了不同尺度块体的底边界     

断层活动的重力效应ht

本文对介质变形造成的重力变化作了定量分析, 通过质点位移法(拉格朗日法)导出了介质位移场和由它产生的附加重力场之间的积分关系式.应用已有的弹性和粘弹性半空间任意倾角断层位错的位移表达式, 本文通过三维空间数值积分, 计算了弹性介质和广义开尔文介质中断层不同的运动方式所产生的地表附加重力场, 以及介质流变性导致的重力随时间的变化趋势.参考唐山地震前沧东断裂的活动和震时断层错动, 计算了震前震后相应的重力变化, 其结果与实测重力资料有一定程度的符合.      

青藏高原东缘及东北缘S波速度结构和径向各向异性

青藏东缘和东北缘是高原生长和扩张的前缘,研究其地下物质及变形特征有助于理解青藏高原生长机制.本文收集187个固定地震台站记录的长达7年的三分量连续波形数据,辅以189个流动台站3年的数据,开展噪声瑞利波和勒夫波群速度层析成像工作.基于8～40 s周期瑞利波和勒夫波群速度,通过线性反演方法得到地下50 km深度范围的三维SH和SV速度结构.我们定义径向各向异性ψ=2(v_(SH)-v_(SV))/(v_(SH)+v_(SV)),以此来展示地下物质变形以水平方向(v_(SH)v_(SV))还是垂直方向(v_(SH)v_(SV))为主.径向各向异性显示青藏高原东缘和东北缘具有完全不同的变形机制.青藏东北缘以垂向变形为主,地壳流模型不太可能是该区域主要的变形机制.青藏东缘以水平变形为主,支持中下地壳流变模型.柴达木盆地和四川盆地下方径向各向异性差异显著,说明高原边缘稳定的地块在高原扩展中起到不同的作用.