Q值测量的等效声阻抗法

回顾了实验室中超声波测量Ｑ值的四种常用方法：上升时间法、回声法、频谱振比法和波形反演法。在综合了回声法和频谱振幅比法优点的基础上,提出等效声阻抗法。该方法借助于参考样品,利用其一、二次波的振幅谱,计算换能器和耦合层的等效声阻抗,进而由等测样品的一、二次波振幅普计算其衰减,求得其与频率有关的Ｑ值。对振幅谱进行了扩散校正,并利用方法一了有机玻璃和饱水岩石样品的Ｑ值。对该方法的可靠性也进行了讨论。     

广义S变换地震信号时频分析

广义S变换继承和发展了S变换的优点,其引入了λ、p两个参数,对S变换中固定的基本小波进行了推广和扩展,使得其时窗更灵活多变,在一定程度上提高了非平稳信号分析处理的时频分辨率。通过线性调频信号模拟测试对比,证实了广义S变换的信号聚焦能力明显优于S变换,能够更好地刻画信号的局部特性。最后,以某区二维单炮地震数据为例进行了地震信号的广义S变换时频分析,取得了良好效果。     

广义S变换与薄互层地震响应分析

Stockwell等人提出的S变换虽然与Fourier谱能保持直接联系，然而，由于S变换中的基本小波不适用于地震资料处理. 为此本文采用两个步骤对S变换加以推广，得到两种新变换（统称为广义S变换）. 首先， 用带有4个待定参数的调幅简谐波来代替S变换中的基本小波,定义广义S变换1，给出对应的逆变换；然后，以第一步中的基本小波的线性组合为新的基本小波，定义广义S变换2，并构造其逆变换公式. 最后，分别使用S变换及广义S变换对几种典型的薄互层模型进行分析计算. 结果表明，后者比前者有更强的探测能力， 后者可准确地确定厚度为1/8波长的薄互层中波阻抗界面位置，但前者却不能. 文中还用实际资料处理的结果，证明了广义S变换方法的有效性.     

利用零偏移距VSP资料在小波域计算介质Q值

讨论了地震子波为一般零相位子波情况下,利用零偏移距垂直地震剖面(VSP)资料在时-频域计算Q值方法．以Morlet小波为基本小波,基于单程波传播理论, 在地震子波为一般的零相位子波情况下,推导出了在时-频域计算Q值的公式．通过对横坐标作恰当的非线性变换后,该公式在形式上与地震子波为脉冲时的计算公式类似．文中采用VSP正演记录,验证了本文提出的方法的正确性．文中还讨论了在时-频域恰当地选择有效频带,降低反射波对Q值计算结果影响的方法．     

基于广义S变换研究地震地层特征

将S变换引入到地震地层研究中,用广义S变换代替短时Fourier变换或连续小波变换,用于地震数据频谱分解和提取地震旋回特征.为此,首先研究了S变换的性质及其与短时Fourier变换、连续小波变换的比较,进一步给出广义S变换的特点,说明其如何获得更高分辨率.同时,对前述方法进行数值实现,模型数据试算结果表明算法的正确和有效性.在上述工作基础上,本文首次提出用广义S变换进行地震频谱分解和研究地震旋回,给出实现策略及2D实际地震数据试算结果,证明方法的有效性,为进一步实用化奠定理论和方法基础.     

基于广义S变换的地震与爆炸识别

为了进一步增强区域台网针对天然地震与人工爆炸事件的识别能力,本文利用广义S变换方法,围绕河北省三河采石场爆破以及周边发生的天然地震波形记录展开研究,总结了地震与爆炸在时频谱中的差异性。研究表明,受震源机制影响,天然地震时频谱图的频带范围更宽广,能量团分布也较人工爆炸更为复杂。为了消除震中距的影响,本文将求解的时频谱保存为规格相等的灰度图像,通过滑动窗口计算图像的灰度一致性得到新的识别判据?谱图二阶矩。对三河地区已知地震和爆炸事件的测试表明,谱图二阶矩对单台波形记录的识别率可达91%,多台求取平均值之后的识别率超过98%,因此该判据具有良好的应用前景。      

广义S变换在背景噪声数据处理中的应用

广义S变换解决了标准S变换中基本小波形态固定的缺陷,在分析非平稳信号时能更好地刻画其时频特性。编写广义S变换的计算程序,并用它对地震背景噪声数据进行去噪处理。结果显示:广义S变换处理过的数据信噪比大大提高,可以为数据反演提供更精确的数据。     

广义S变换及其在大地电磁测深数据处理中的应用

广义S变换是一种优于短时窗傅立叶变换和小波变换的时频分析方法,利用广义S变换能够准确定位大地电磁资料中存在的噪声,通过定义时频窗对噪声进行滤除,从而明显提高阻抗视电阻率与相位的估算质量.本文基于S变换和大地电磁测深资料处理的基本原理,研究了基于广义S变换的大地电磁测深资料的处理流程和方法.对理论模拟信号及实测大地电磁场时间序列数据的处理,证实了方法的有效性.     

广义S变换域有色噪声与信号识别方法

为研究广义S变换域有色噪声与信号识别问题,首先推导白噪声在S变换和广义S变换下平均功率谱的统计规律,白噪声的平均功率谱与频率呈线性关系. 然后从理论上定性分析一般的有色噪声功率谱的分布特性,得出在广义S变换域有色噪声的功率谱服从自由度为2的χ2分布的规律, 并用Monte Carle方法进行了验证. 在上述工作基础上,本文提出了利用噪声和有效信号统计特性的差别,在广义S变换域中区分噪声和信号的方法,并用模型数据证明了方法的有效性.     

安徽省地壳介质P波Q值的确定及其分析研究

利用安徽省测震台网记录到的中小地震Ｐ波记录，采用频率域方法，测定本省区域范围内１９８５－１９９５年间地壳介质的Ｑ值。本地区介质特性Ｑ值与震中距间线性关系较好，本地区地壳Ｑ值目前处于中低值状态。     

利用S波高频衰减参数对云南地区地壳Q值成像

根据35个数字地震台站记录的云南地区1999 ~2007年6429个近震的波形资料,采用遗传算法对S波位移谱的高频衰减进行拟合,得到19009条衰减算子t*数据.根据这些衰减算子t*数据,反演得到云南地区地壳Q值分布.结果表明,云南地区的地壳Q值分布存在显著的横向不均匀性,即红河断裂北侧地壳Q值整体偏低,而红河断裂南侧地壳Q值整体较高.云南地区1900年以来6级以上强震基本上位于低Q值区域,这可能由于强烈构造活动导致地壳产生大量裂隙,且裂隙中充满流体,从而表现为低Q值;但呈北西向的龙陵—澜沧—耿马—孟连一带的强震却位于高Q值区,这可能与该地区正发育一条新的构造带有关.此外,云南地区的高大地热流点(>80 mW/m2)基本上位于低Q值区域,热流值与衰减值成负对应关系.     

多窗谱分析在Q值估算中的应用

正弦窗谱分析和Slepian窗谱分析是两种常用的多窗谱分析方法.本文利用两种窗函数分别对含噪声的衰减模型进行谱分析对比,并根据谱比法估算了Q值.研究结果表明：正弦窗函数谱分析应用的效果优于Slepian窗谱分析应用的效果,而且多正弦窗谱估计更接近真实的谱.对于深部地层,噪声的影响更加严重,利用多正弦窗谱估计估算的Q值更接近理论的Q值.     

海南三亚地区S4指数与C/N、ROTI的比较分析

本文通过利用海南三亚站（1834°N, 10962°E）GPS闪烁/TEC接收机2004年8月到2005年7月间观测数据，在对三亚地区闪烁初步统计分析的基础上，比较分析了观测数据中S₄（幅度闪烁指数）和C/N（载噪比），S₄和ROTI（TEC变化率标准差）的关系，同时对2004年11月7日的闪烁事件进行了具体的分析. 通过比较分析得出：（1）三亚地区全年的闪烁强度具有明显的半年变化，在春秋季出现全年闪烁强度的最大值；（2）S₄与C/N具有很好的负相关性；（3）ROTI可以作为由小尺度不规则结构引起闪烁出现的指示剂.     

Characterization of groundwater quality in Kinmen Island using multivariate analysis and geochemical modelling

Kinmen is located in the south‐west of Mainland China and mainly has two islands, Large Kinmen and Leiyu. Residents in Kinmen have drunk groundwater over several decades. This work characterized the quality of groundwater in Kinmen using factor analysis (FA), cluster analysis (CA) and geochemical simulation. The factor scores were plotted spatially to illustrate the groundwater quality and were used to discuss the grouped relationship using CA. Salinization, redox and organic matter factors are identified from 17 hydrochemical measurements in 18 wells. Acidic and oxidizing groundwater with nitrate‐N pollution is distributed mainly in the west of Large Kinmen. Saline groundwater is distributed to the north‐east of Large Kinmen and in the south of Leiyu. Groundwater with organic matter is present throughout Leiyu. Five groups of the groundwater quality divided by CA can be interpreted according to one to three factors. The grouped characteristics of the groundwater quality help the local government and industries to plan the use and protection of groundwater resources. Furthermore, a geochemical simulation was used to demonstrate the formation processes of the acidic and oxidizing groundwater properties in granitic sediments. A large amount of the precipitation of the kaolinite and magnetite releases concentrations of hydrogen ion and raises the redox potential in the aquifers. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

Nonlinear response estimates of RC frames using linear analysis of SDOF systems

An approximate‐simple method for nonlinear response estimates of reinforced concrete frames subjected to near‐field and far‐field records is presented in this paper. The approximate method is based on equivalent single‐degree‐of‐freedom and linear multi‐degree‐of‐freedom models. In this procedure, the nonlinear maximum roof displacement is estimated using an effective period factor and elastic response spectrum with an equivalent damping. The effective period factor was proposed for far‐field and near‐field ground motion records. For regions of high seismicity, the maximum roof displacement can be estimated by applying an effective period factor of 2.3 and 2.1 for near‐field and far‐field records, respectively, and 9% damped displacement response spectrum. For regions of moderate seismicity, a lower effective period factor of 1.9 and 1.8, for near‐field and far‐field records, respectively, can be applied to estimate the maximum roof displacement. A relationship between linear and nonlinear response of multi‐degree‐of‐freedom systems was also proposed to obtain estimates of the maximum inter‐story drift of nonlinear responding reinforced concrete frames. In addition, the effects of number of ground motion records used in the analyses on the scatters of results were investigated. The required number of ground motions to produce a reliable response was proposed. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

新疆精河6.6级地震前温泉水平摆异常特征分析

2017年8月9日新疆精河发生6.6级地震,本文以温泉台水平摆观测数据为研究对象,首先研究温度、水位对其影响,结果表明,水平摆NS向倾斜量滞后气温约114天,它们之间的相关系数为-0.620195;EW向倾斜量滞后气温44天,相关系数为0.8449978;NS向倾斜量滞后水位约17天,相关系数为-0.6886279。然后,利用回归分析,选取适当的回归模型剔除温度、水位对温泉台水平摆观测数据的影响。最后,对回归残差序列进行分析。研究认为,精河6.6级地震前温泉台水平摆倾斜量的异常特征为:(1)NS分量自2015年10月29日之后的年变畸变,精河地震发生后,于2017年8月11日转向N倾,异常结束;(2)EW向倾斜量自2016年5月13日起出现持续E倾变化,截至地震发生时E倾幅度达0.88″。     

Data‐driven time–frequency analysis of seismic data using non‐stationary Prony method

Empirical mode decomposition aims to decompose the input signal into a small number of components named intrinsic mode functions with slowly varying amplitudes and frequencies. In spite of its simplicity and usefulness, however, empirical mode decomposition lacks solid mathematical foundation. In this paper, we describe a method to extract the intrinsic mode functions of the input signal using non‐stationary Prony method. The proposed method captures the philosophy of the empirical mode decomposition but uses a different method to compute the intrinsic mode functions. Having the intrinsic mode functions obtained, we then compute the spectrum of the input signal using Hilbert transform. Synthetic and field data validate that the proposed method can correctly compute the spectrum of the input signal and could be used in seismic data analysis to facilitate interpretation.     

Fractal analysis of long-range paleoclimatic data: Oxygen isotope record of pacific core V28-239

R/S analysis of the oxygen isotope curve of Pacific core V28-239 yields a fractal dimension of 1.22. This value is considered to characterize global climatic change over the last 2 million years as expressed by changing O¹⁸ ratios and confirms that climatic variations are characterized by long-term persistence. The fractal dimension of 1.22 compares favorably with the approximate fractal dimension of 1.26 for annual precipitation records for nine major cities in the United States. Although the precipitation and oxygen isotope data are measured in different physical units and recorded at different time scales, fractal analysis allows for a mathematical comparison of the two phenomena. Additionally, since the fractal dimensions of the oxygen isotope and precipitation records are similar, it is implied that such fractal dimensions are characteristic of climate change over the spectral range of 10 to 10⁶ years. Given this temperature curves based on fractal parameters of long-term O¹⁸ data could be constructed which would allow examination of characteristics of temperature variation over tens and hundreds of years. Such studies may allow the establishment of limits on natural temperature variation and document the persistence of temperature trends through time. If these trends and limits can be resolved, long-range climatic prediction is feasible.