基于时频稀疏性分析法的低信噪比微震事件识别与恢复

微震监测是直观评价压裂过程和压裂效果的有效手段.微震事件识别是微震监测的首要步骤.然而对于低信噪比微震监测数据,常规识别方法很难取得满意效果.基于微震事件在时频域中的稀疏性,本文提出利用Renyi熵值表示微震监测数据的时频稀疏程度,并以时频距离为约束条件,建立以低熵值的道数为判别阈值的目标函数.本文方法能在识别出微震事件的同时,恢复出较为清晰的微震事件.通过数值计算和对实际监测数据的测试,表明该方法对低信噪比的微震监测数据有较好的处理效果.     

昭通巡龙测震台强夯土事件与微震波形特征分析

通过对比分析昭通巡龙测震台记录的重型地面平整机施工事件和微震记录的波形特征差异,认为：强夯土事件释放能量当量相当于M_L0.6～1.4级地震,P波初动向下、能量衰减快、波形持续时间短,P/S振幅小于天然地震,两者记录的频谱特征差异较大;微震震相明显,强夯土事件震相不明显。通过分析强夯土事件与微震波形特征差异,可以为非天然地震和天然地震分类识别提供依据。     

微震多维信息识别与冲击矿压时空预测——以河南义马跃进煤矿为例

随着煤炭开采深度和强度的增大,冲击矿压已成为煤矿普遍的安全问题.具体针对煤矿冲击矿压的时空预测难题,进一步发展了微震多维信息的时空预测方法：首先,构建微震多维信息识别指标体系,包括优选的频次指标和新提出的震源集中程度、最大应力和总应力当量指标;其次,基于归一化方法、异常分级判别准则和时空统计滑移模型,分别获得各指标的时序曲线和空间云图;然后,采用R值评分法评估和检验各指标的预测效能,并依此赋予各指标权重;最后,应用综合异常指数方法,实时定量分析监测区域的冲击险状态、具体危险区域及等级.预测实例表明,该方法综合考虑了微震时、空、强要素,预测效能较高,并能从时序上定量描述监测区域的冲击危险状态,空间上定量反映监测时段内的冲击危险区域及等级,现场中指导实施防冲措施,在一定程度上解决了现场防冲措施实施的盲目性,从而进一步发展了煤矿冲击矿压的时空监测预报方法.     

基于S变换的矿山地区地震波形时频分析

使用S变换对2010年淄博矿山地区发生的一组地震事件进行时频分析,并将其能量谱与典型的矿震和天然地震进行对比,结果表明：博山震群中,部分事件的主频率偏低,普遍能量衰减较快等特点符合一般矿震事件的特征,但这组事件的能量密度谱随频率轴的展布较宽,频率成分丰富等特点又与天然构造地震的特点一致.说明这组事件不同于一般由采矿作业引发的矿震活动,可能是由于煤层的采空区强烈改变地下岩层内的应力分布,其他人为活动诱发了与王母山断裂有关的浅层构造活动的结果.     

中国近50年来群发性高温事件的识别及统计特征

本文提出一种简化的识别群发性气候事件方法,对近50多年来全国群发性高温事件识别结果表明该方法物理意义明确,客观有效,符合实际.通过对近50年来群发性高温事件统计发现,不论是从发生频数、持续时间、影响站数还是综合强度来看,2000年以后的群发性高温事件都是5个年代中最显著的.与此同时,群发性高温事件具有明显的区域特征,长江以南地区发生频率最高,其次为黄河下游华北地区,以新疆为主的西北地区亦是多发区,各个区域群发性高温事件在不同月份的分布差异体现了我国季风雨带移动及下垫面的影响.     

基于稀疏分布特征的井下微地震信号识别与提取方法

井下微震监测获得的地震记录往往包含大量的噪声,记录信噪比很低.有效地震信号的识别与提取是进行后续地震定位等工作之前需要优先解决的问题.经过研究发现,井下水压裂微地震信号具有稀疏分布的特征,而井下环境噪声则具有更多的Gaussian分布特征.为此,本文提出将图像处理领域适宜于稀疏分布信号降噪处理的稀疏码收缩方法应用于井下微震监测数据处理.为解决需要利用与待处理数据中有效信号成分具有相似分布特征的无噪信号序列估算正交基以及计算效率等问题,将原方法与小波变换理论相结合.即通过优选小波基函数作为正交基进行小波变换将信号分解为不同级的小波系数,利用稀疏码收缩方法中对稀疏编码施加的非线性收缩方式作为阈值准则对小波系数进行改造.通过多方面的数值实验证明了该方法在处理地震子波及井下微地震信号方面准确可靠.含噪记录经过处理后有效地震信号的到时、波形、时频谱特征等均能得到良好的识别和恢复.并且该方法具有很强的抗噪能力,当信噪比低至-20~-30 db时,仍然能够发挥作用.在处理大量实际井下微震监测数据的过程中,面对多种复杂情况,本方法展现出了计算效率高、计算结果可靠、应用简单等优势,证明了其本身具有实际应用价值,值得进一步的研究和推广.     

突发性灾害事件信息搜集整理与服务——以汶川地震为例

以汶川地震信息服务为例,从突发性灾害事件不同时期和阶段信息产出的特点、范围以及提供多元化信息综合服务,探索了突发性灾害事件中信息的搜集整理及服务模式。从多角度阐述了突发性灾害事件发生时如何快速捕捉相关信息资料、科学分类整理以及迅速组织起应对性的信息管理与服务,达到为政府和公众赢得减灾实效的目的。     

基于支持向量机算法的地震事件分类研究——以东北地区为例

台网的加密使我们可以监测到更多类型、更小的地震事件,地震震源分类对地震危险性评估、区域构造研究和诱发地震的孕震机制都具有重要意义.在传统的地震监测中,技术人员通过P波极性、频谱特征和矩张量等参数识别地震事件的类型,这种识别方法依赖人工经验且较难实现自动化.本文以东北地区天然地震、爆破以及塌陷事件为例,提取三种事件P波和S波在频率域和时间域的典型物理特征,利用支持向量机（Support Vector Machine-SVM）方法对特征进行训练,对事件进行机器学习分类识别.东北地区事件的分类结果表明,该方法可以有效的完成三分类识别,准确率达到99.2%,爆破、塌陷、天然地震三种类型的F₁分数分别为98.99%、97.85%和100%.同时该方法具有较好的泛化能力,基于东北地区的训练模型,甘肃地区塌陷识别准确率为84.9%,内蒙古地区爆破识别准确率为86.6%.本研究显示支持向量机方法在少样本量的地震事件类型多分类中有较好的实际应用前景.

     

基于深度学习的地震事件分类识别 ——以山东地震台网记录为例

为实现天然地震与爆破、塌陷事件类型的快速高效识别,文中应用深度学习技术中的卷积神经网络模型,设计了基于单个事件单个台站波形记录的深度学习训练模块和基于单个事件多个台站波形记录的实时测试模块.以每个事件P波到时最早的5个台站记录到的原始三分向波形为输入,分别采用目前主流的AlexNet、VGG16、VGG19、GoogL...     

三湖坳陷第四系生物气异常识别技术及应用——以诺木洪北地区为例

三湖坳陷的生物气岩性气藏勘探尚处于探索阶段。根据生物气岩性气藏的有利沉积相带,首先进行生物气岩性气藏岩石物理参数分析和含气异常正演模拟,用于指导滩坝砂含气异常的地震反射特征识别;结合构造背景,利用敏感地震属性优选可能的含气区带;最后,在异常区带内,利用频谱分解、时频分析、叠后反演及叠前烃类检测等多手段落实有利目标,形成一套适用于三湖坳陷第四系识别生物气异常的技术。     

基于高分辨率DEM的裂点序列提取和古地震序列的识别——以霍山山前断裂为实验区

以霍山山前断裂为实验区,基于高分辨率IRS-P5 DEM数据提取了横穿断裂的冲沟,在23条冲沟纵剖面上识别出断裂活动诱发裂点.在其中5条冲沟上识别出1级裂点,裂点几乎位于断裂上;在2条冲沟上识别出2级裂点,最新裂点也位于断裂上.这些位于断裂上的裂点,高度达4～9m,推测它们形成之后并未向上游明显迁移,并可能接受了多次事...     

地电阻率变化成因分析 ——以宝昌台为例

中国地震台网地电观测以对称四极装置的地电阻率观测为主,其观测曲线通常存在长期变化、年变、日变和阶跃等,文中以宝昌台为例,通过反演、数值模拟等方法分析上述变化成因.宝昌台地电布极区地下的电阻率基本呈现水平分布,电测深曲线类型属于KH型.该台NS、EW测向的地电阻率自1993年至今一直存在长期下降变化,且变化速率存在显著的...     

地形起伏对基于地震波形的浅源地震深度反演影响——以2017年9月3日朝鲜M6.3事件为例

震源深度是核试验以及塌陷等浅源地震研究中的关键参数,可以为事件成因分析提供关键信息.然而朝鲜核试验区域地形起伏较大,地形效应可能对震源深度反演的结果造成影响.本文基于理论地震图进行测试,研究了地形起伏对震源深度反演的影响.发现震源深度小于2km时,不考虑地形影响,反演得到的震源深度会系统偏浅0.2km左右.然后利用MDJ2速度结构模型,我们反演了2017年9月3日朝鲜M6.3事件的震源参数,结果显示震源深度约为0.8km.进一步基于带地形的格林函数重新反演了该事件的震源深度,发现在1km处波形拟合结果较好.不同速度模型测试结果显示该事件的震源深度反演误差约为1km.案例研究表明,基于层状均匀速度模型,利用区域地震波形资料反演的震源深度可以为浅源事件成因分析提供关键约束.     

相对蠕滑速率与特征地震复发间隔的估计——以小江断裂带为例

将特征地震之间的次级地震产生的位移看作相对蠕滑速率,推导了相对蠕滑速率的估算公式,进而分析了次级地震对特征地震复发间隔的影响,从而可以更好地与古地震资料对比以得到可靠的特征地震重复间隔     

利用基岩断层面形貌定量特征识别古地震——以霍山山前断裂为例

基岩断层面形貌特征的定量分析方法是研究断层活动历史和识别古地震的有效手段,是对探槽技术的有力补充,可以弥补在基岩区开展古地震研究技术手段的严重不足。文中以山西霍山山前断裂上的断层面(崖)为例,采用各向同性变差函数法计算了断层面形貌的2D分维值,并通过沿断层走向逐条平均的方式获得了2D分维值在断层倾向上的分布特征,结果显示断层面形貌在倾向上具有显著的分带性特征,由此获得的每个分带的特征分维值随断层面高度的增加呈阶跃式增加。这种断层面形貌在倾向上的显著分带性特征、特征分维值的阶跃式增加反映了断层面的出露方式不是渐进式,而是不连续的间歇式;这种间歇式分带性出露方式与断层的周期性地震活动相关,每个分带的特征值与每个分带的出露时间相关,即与地震发生时间相关。因此:1)可以通过每一个断层面分带的特征分维值估计该分带出露的时间;2)断层面分带的宽度可以用来估计每次破裂地震的同震位移量。霍山山前断裂带上3个基岩断层面形貌分带揭示出3次地震事件;3个2D特征分维值不仅显示3个分带自上而下由老变新的阶跃特征,而且3个阶跃之间大致相等的特征分维值差显示了3次地震发生间隔是大致相等的;断层面分带的宽度反映出破裂地震的倾向同震位移量大约为3.5m。此外,在阶跃式分带之间还存在宽0.5~1m的较窄分带,这些窄分带的特征分维值是随断层面高度增加而逐渐增大的,显示在间震期基岩断层面被逐渐剥露的特征。     

考虑区域特征的地震动模拟 ——以2020年伽师MS6.4地震为例

为研究伽师地区地震动的区域特征,提高地震动预测的可靠性,文中利用伽师地区近10a收集的强震动观测记录,采用非参数谱反演方法分离了地震动的震源、传播路径及场地影响,建立了反映伽师地区地震动区域特征的路径衰减、路径持时、场地线性反应等经验模型,并给出了伽师地区46次地震的震源参数(矩震级、拐角频率和应力降).文中确定的伽师...     

基于随机森林的地震灾害直接经济损失评估研究——以中国西部地区为例

为快速评估地震直接经济损失,针对我国西部地区,尝试采用随机森林机器学习回归算法,以1993—2017年震害数据为基础,结合各年份经济数据与抗震设计数据,经特征选择与参数优化后,进行模型的训练与测试。实验结果表明,在减少模型输入特征的情况下,优化后的随机森林模型可得到更优的评估结果。通过删除含有缺失特征样本的数据预处理方法,评估模型的决定系数R²达到0.86,优于中值补齐缺失特征数据预处理下的评估模型,更适用于地震直接经济损失的评估。实例验证表明该模型评估结果与实际经济损失有较好的一致性,可为抗震救灾提供决策支持。     

基于SVM测井数据的火山岩岩性识别——以辽河盆地东部坳陷为例

辽河盆地东部坳陷储集层由火山多期喷发形成,岩相岩性复杂,岩性以中、基性火山岩为主.本文将火山岩的岩心及岩矿鉴定资料与测井数据进行整合,应用测井数据建立支持向量机(SVM)两分类和多分类岩性识别模式.首先,深入研究支持向量机二分类及"一对一"、"一对多"和有向无环图三种经典多分类算法的基本原理及结构;然后,总结研究区域火山岩岩石特征,分析测井数据的测井响应组合特征,选择40口井中岩心分析和薄片鉴定资料完整、常规五种测井曲线(RLLD,CNL,DEN,AC,GR)齐全的1200个测井数据作为训练样本,构造三种支持向量机岩性识别模式;最后,对4测试井中800个测井数据进行岩性识别,识别结果与取心段岩心描述和岩心/岩屑薄片鉴定资料对比,实验结果表明有向无环图更适合辽河盆地火山岩的识别,识别正确率达到82.3%.