首都圈地震监测预报的某些模糊数学方法

本文把模糊数学中的模糊模式识别的直接方法、模糊聚类分析方法、模糊信息检索方法和新近提出的模糊分维方法应用到以地震活动性和地震前兆为基础的首都圈地震监测预报当中,分析研究了发生在这一地区的两次大地震,即1976年唐山7.8级和1989年大同6.1级地震前用模糊数学方法识别出的地震学前兆和非地震学前兆,并对这一地区大地震的长期和中短期模糊预报方法与途径进行了简要的讨论。     

中短期地震前兆的模糊综合识别

本文把模糊模式识别的直接方法用于综合分析多台多种手段观测到的地震前兆资料,以便提取较大地震前几个月内可能出现的中短期前兆异常信息。 所用方法的基本技巧是,对每一个台的每一种前兆观测手段建立起适当的前兆从属函数,并进而确定出多手段或多台的综合前兆从属函数。首先以综合前兆从属函数为基础,识别出某一地区较大地震前出现的中短期前兆异常,然后将其归纳成可用于地震预报的中短期前兆模式。 借助于所提出的方法,本文着重分析处理了1979—1986年间日本东海地区及其邻近地区3个倾斜台、2个验潮站、2个水氡观测站、2个水位观测点和30个体积应变观测点的大量前兆观测资料,识别出了这一期间在该地区内发生的10余次6级以上地震前的中短期前兆异常时间,并得出了两类地震前兆模式:第一类前兆模式适用于在该地区内进行多种前兆手段的综合分析预报;第二类前兆模式适用于单种前兆手段(体积应变)的多台综合分析预报。 为对比起见,文中同时给出了我国唐山7.8级地震及其6.9级强余震前多台水氡含量变化的中短期前兆综合分析识别结果,所得出的前兆模式与日本东海地区的第二类前兆模式相符。     

中短期地震前兆的模糊综合识别

本文把模糊模式识别的直接方法用于综合分析多台多种手段观测到的地震前兆资料,以便提取较大地震前几个月内可能出现的中短期前兆异常信息。 所用方法的基本技巧是,对每一个台的每一种前兆观测手段建立起适当的前兆从属函数,并进而确定出多手段或多台的综合前兆从属函数。首先以综合前兆从属函数为基础,识别出某一地区较大地震前出现的中短期前兆异常,然后将其归纳成可用于地震预报的中短期前兆模式。 借助于所提出的方法,本文着重分析处理了1979——1986年间日本东海地区及其邻近地区3个倾斜台、2个验潮站、2个水氡观测站、2个水位观测点和30个体积应变观测点的大量前兆观测资料,识别出了这一期间在该地区内发生的10余次6级以上地震前的中短期前兆异常时间,并得出了两类地震前兆模式:第一类前兆模式适用于在该地区内进行多种前兆手段的综合分析预报;第二类前兆模式适用于单种前兆手段(体积应变)的多台综合分析预报。 为对比起见,文中同时给出了我国唐山7.8级地震及其6.9级强余震前多台水氡含量变化的中短期前兆综合分析识别结果,所得出的前兆模式与日本东海地区的第二类前兆模式相符。      

用模糊集理论对时变震害作定量估计

本文中,模糊集理论的各种方法,也称模糊数学,已被应用于时变震害的定量估计,获得以下结果: 1.以地震烈度资料为基础对震害作定量估计.应用模糊数学的一些方法,大地震前的地震烈度花样能进行比较清楚地、定量地计算;在某给定区域,大震前高活动周期和地震活动静态周期能被识别;地震活动的暂时变化和地震间隙的相似性也能被检测出来.另一方面,根据一系列的地震烈度统计指标,也可以直接估计时变震害.文中模糊集分析的两种方法.即模糊类比法和模糊花样识别直观法都很有特色.模糊集分析方法之一是基于模糊网;其二是根据模糊等效关系.2.以不同前兆观测资料为签础对震害作定量估计,模糊花样直观法适于研究不同种类地震前兆.根据被识别前兆的时间和空间特征,将能估计不同时期震害.本文主要研究中国和日本观测到的中、短期前兆.     

模糊数学方法在地震综合预报中的应用

本文的目的,是把模糊数学中发展起来的模糊识别的直接方法与间接方法,试用于地震综合预报.模糊识别的直接方法,就是直接由前兆指标的从属函数来估计地震危险性并进行预报,其效果依赖于建立前兆指标的从属函数的技巧.文中以地下水氡含量、视电阻率、波速等前兆资料为基础,提出了一种主要依据前兆变化速率及相关系数,并使用其它途径来建立从属函数的具体方法与公式.使用这样的从属函数之后,可以更好地识别出前兆异常,并且更容易区分出异常的起始、终结或发生明显转折的时期.模糊识别的间接方法,本文中采用的是模糊聚类分析方法,它与选取表示型类区别的相似系数或距离有关.我们这里采用的是基于模糊等价关系的聚类分析方法.此方法包括以下步骤:将一系列样本按彼此间的相似程度建立一个模糊相容关系;通过合成运算把这个模糊相容关系改造为一个模糊等价关系;选择一个适当的参数的数值,并对原始样本进行分类.选取某一给定地区的地震活动性的一些统计指标,或者选取由多手段单台或单手段多台得出的一些前兆数据(地形变、地下水氡含量、视电阻率等等),就可以使用上述模糊聚类分析方法来进行地震综合预报.作为说明此方法的例子,文中给出了对我国西部强震及中强震得出的一些初步结果.由所得结果可以看出,利用模      

地下流体前兆模糊识别

在地震的孕育、发生到发展的过程中，可能会出现多项地下流体观测量不同程度的前兆异常变化，这些异常变化是复杂多样、模糊不清的。引入模糊识别法对一定区域和一定时间段的地下流体观测数据进行了分析和处理，表明模糊识别法可较好地识别和分辨出地下流体前兆的地震异常。     

一种评估地震前兆可信度的方法

本文提出了一种可以对地震前兆的可信度进行评估的方法. 通过对前兆信息的抽取、各类非地震干扰的识别、前兆与地震事件在时间和空间的相关性分析以及前兆的随机检验等一系列手段来评估前兆信息的真伪,提高地震前兆信息的显著性和可信度. 该方法及思路也可为其他非地震前兆的可信度评估所借鉴. 作为一个具体的例子,本文利用日本气象厅的地震目录以及能定量描述地震活动的时、空、强信息演化特征的RTL(Region_Time_Length)方法对2000年10月6日在日本鸟取县西部发生的73级地震前周围地区近26年的地震活动进行了系统的研究,得到了可能的地震活动前兆信息,并采用本文提出的方法对该前兆进行了评估,证实了上述前兆的显著性和可信性.     

姚安6．5级地震前兆异常动态演变特征

把研究区划分为孕震区和外围区 ,按层次分析地震前兆异常动态演变的方法 ,分析研究 2 0 0 0年 1月 1 5日云南省姚安 6 5级地震前 ,震源区及其周围中等地震活动空间分布、小震群活动、地震危险度D及地下流体、地磁、地电、地形变等前兆手段异常变化 ,得出了姚安 6 5级地震孕育过程前兆异常动态演变特征。其主要特征为 :1 .孕震区地震活动演变方式为活动增强 -异常平静 -发震 ;2 .孕震区外围附近地区地震活动表现为平静 -活动增强 ,当地震孕育进入中期阶段 ,地震活动形成地震密集区 ;3.地震孕育发展中短期阶段 ,地下流体、地磁、地电、地形变等多项前兆手段出现同步异常变化 ,至短临阶段 ,这些异常大多出现转折或恢复     

大地震活动的模糊时间分维特征

本文首先简要介绍了模糊分维的概念与确定方法。然后以中国华北、川滇、甘宁青地区,日本伊豆和日本海地区以及美国加利福尼亚地区的地震活动时间分布为例,研究了大地震活动的模糊时间分维特征,并用模糊分维划分强震活动的高潮期和探索强震前的中长期测震学前兆异常指标。结果表明,模糊分维数D_0呈趋势上升的时期为强震活动的高潮期;此外,据D_0随时间的变化曲线可以发现一些大地震前数年D_0先下降而后回升的中长期前兆异常变化。本文还研究了模糊集“大地震”的λ-截集的分维数D_0(λ),具体取λ=0.65和λ=0.8,并与模糊分维数D_0进行了对比分析。结果表明,D_0(λ)与D_0的总变化趋势相近,但一般说来D_0的应用效果更好。     

模糊分维及其在地震研究中的某些应用

在模糊集理论与分形理论的基础上,引进了模糊分维的概念;给出了模湖容量维D₀与模糊关联维D₂的定义与确定方法;讨论了模糊分维与常用的分维（清晰分维）的关系.给出了模糊分维在地震研究中的应用结果: 1.根据模糊容量维D₀随时间的上升趋势变化,可以划分出大地震活动的高潮期;由模糊容量维D₀与模糊关联维D₂随时间变化的曲线,可以分析识别大地震前的中长期前兆异常. 2.根据模糊容量维D₀随空间和时间的变化,可以划分出未来大震所在的地区,并可发现大震前数年D₀呈现增大或减小的趋势. 3.根据前兆数据的模糊时间分维D₀随时间的变化,可以发现大地震的短期前兆异常.     

震级—频度关系的非线性特征

在假设地震断裂系统具有分形特征前提下，推导出非线性震级－频度关系公式：ＬｏｇＮ＝ａ＋ｂ△Ｍ－Ｃ／△Ｍ，作为示例，用此公式对一些实际观测资料进行了最小二乘拟合，效果明显好于线性公式。     

模糊空间分维在地震活动时空演化研究中的应用

本文把模糊分维方法应用于地震活动时空演化研究,当中.给出了强震和中强震活动模糊空间分维的确定方法,并通过计算不同小区的模糊空间分维随时间的变化曲线来研究地震活动的时空演化特征.以华北及西南地区地震活动性时空演化图象为例进行了具体分析研究.所得结果表明,大震前地震活动的模糊空间分维D_0~(2)要出现下降异常,并且大地震发生在D_0~(2)减小的地区(西南)或先减小而后达到高值(华北)的地区.     

建筑物震害预测模糊震害指数法

建筑物震害预测是城市防震减灾的基础工作之一。本文在分析现有震害预测方法的基础上，提出了一种新的震害预测方法－模糊震害指数法。模糊震害指数法以现有震害预测资料为基础，采用模糊数学方法实现。本文详细阐述了模糊震害指数法的理论模型，推导了其数学公式，最后给出了实例分析。     

西安地裂缝近期活动与热水井水位关系研究

本文根据西安小寨地裂缝与西影井第三系深层热水水位的观测资料,分析了二者变化周期的准同步和相位的滞后性特征,并结合地面沉降速率和周围地震活动性,探讨了地裂缝与第三系深层承压水位之间存在内在联系的原因,以及抽水—地面沉降对地裂缝影响的构造动态调制作用.     

城市供水管网在地震时的连通可靠性分析

考虑地震作用效应和管道抗力的随机特性,建立了埋地管道单元的概率预测模型,评估其在地震时的震害状态。把供水管网系统简化为边权有向网络图,通过Monte Carlo随机模拟过程,近似再现管网中各管段的破坏状态,进而分别结合图论理论方法和模糊关系矩阵法,对管网进行连通可靠性分析。由于Monte Carlo模拟算法是以管网各节点与水源点处于连通状态的近似频率计算来代替精确概率分析,为获得稳定的计算结果,对所用算例进行了5000次模拟。算例分析表明,基于图论方法和模糊关系矩阵法得到的管网连通可靠性结果基本相等。     

模糊数学在地震活动性图象研究中的应用

本文应用模糊数学方法从给定地区的地震目录中识别出地震簇.这些地震簇由一系列时空相关的地震组成,每一次强震前都可能有其地震簇出现.两次地震的函数由以下公式来确定:eij=1e-1t+2e-2s计算出某一地区所有 MM0地震相互之间的联系强度,并取一个经验参数之后,就可以根据编网原则识别出地震簇.利用地震簇,可以把强震的地震活动性图象识别得更清楚,简单和定量化.此方法曾用于我国大华北及西南地区的地震簇识别与地震活动图象研究.清楚地识别出了13次大震(M6.5)的地震簇.研究了它们的时空特性.近似建立了 lg△t,lgL,lgS 与震级 M 间的线性经验关系,此处△t,L,S 分别表示地震簇的前兆时间(持续时间)及其震中分布的最大线度与面积.显然,这些关系式对地震预报研究可能有一定用途.      

1996年11月9日长江口以东6.1级地震的模糊预测和模糊跟踪

把模糊数学方法引入地震预测已有十余年的历史,在众多的结果中选择模糊编网、灰色模糊模型、日本海沟和本地区的模糊相关及显著地震发生后的模糊跟踪,作为长、中、短（临）和震后趋势判断的各个环节,构成了地震的模糊预测方法。1996年11月9日（简称“11.9”飞下同）长江口以东海中6.1级地震前后,根据模糊方法作了各阶段预测,分别列入近几年的上海市地 震局地震会商报告中,震前预测和震后跟踪结果与实际基本一致。可以说这次地震是模糊方法取得较为成功的一个震例。     

工程场址地震危险性分析的概率计算

将南天山地震带西段(喀什—柯坪)和西昆仑地震带作为统计单元,确定了各单元及所属潜在震源区的地震活动性参数。利用新疆地区的地震烈度衰减公式和美国西部地区的烈度、加速度衰减公式,推算了新疆地区的加速度衰减公式。根据时空非均匀地震危险性的概率计算方法,计算了阿尔塔什、公格尔、下坂地三项工程场址的地震烈度和地动加速度超越概率。     

黄土的湿陷和震陷

黄土的湿陷性和震陷性分别是黄土在遇水和地震作用下产生的岩土灾害。黄土湿陷性评价及防治已经相对成熟。有些专家试图联系二者,以便解决黄土震陷性的工程评价和处理。本研究中,作者分析了黄土湿陷性与震陷性之间的联系与差异。研究认为,二者的产生都基于黄土的亚稳态结构,都是黄土架空结构破坏所引起,但其触发机制却是不同的。湿陷性产生的主要原因是吸力丧失,而震陷性主要由黄土在动荷载作用下的土体剪切破坏所导致。因此,关于二者之间的联系还不存在坚实的物理基础。