渭河地震带地裂与地震活动的周期性

近年来,渭河地震带10个县、市发现地裂缝,其中西安市区有7条,共长26.3公里,危害城市建设。作者在咸阳、西安、渭南发现了埋在地下的汉、唐、明等朝代的古地裂缝,它们与史料记载的18次地裂共同组成四个完整的长周期,各长700——800年,与地震活动周期相一致。 这些规律为该区地裂与地震活动的预报提供了一些新依据。      

利用半参数核估计法预报全球电离层总电子含量

本文将半参数平差模型引入电离层球谐函数系数的预报中,建立了半参数球谐函数模型(Semiparametric-Spherical Harmonic,Semi-SH)来预测全球电离层总电子含量.首先,通过快速傅里叶变换获得球谐函数系数的周期和振幅,将振幅高的主周期归入趋势函数,振幅低的剩余周期归入随机信号,建立了半参数模型,同时利用核估计方法拟合趋势函数,解算随机信号,并在时间域上进行外推,得到了预报时间的球谐函数系数,代入15阶电离层球谐函数模型,最后得出电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)的预报值.本文基于欧洲定轨中心(CODE)发布的球谐函数系数进行电离层TEC长期预报和短期预报分析,其中长期预报采用四年预报两年的模式对球谐函数系数进行预报,短期预报设计了三个算例,采用前30天预报后一天的模式,分别预报1天、滑动预报7天和滑动预报30天.实验结果表明:长期预报能够较好地反映全球电离层TEC的变化趋势和波动情况,Semi-SH模型对全球电离层TEC平均值(Mean TEC global,MTECglobal)的拟合值和预报值与MTECglobal实际值的相关系数分别为0.8743和0.8010,呈现出高度相关性.短期预报中,在太阳活动高年和太阳活动低年,Semi-SH模型在中纬度地区预报精度较CODE发布的电离层TEC 1天预报产品(CODE′S 1-Day Predicted GIM,C1PG)有较大提升,在高纬度与低纬度地区两种模型预报精度相当;Semi-SH模型在太阳活动高年和太阳活动低年30天滑动预报精度的均值均高于C1PG模型.实验结果说明了Semi-SH模型预报电离层TEC值的有效性.     

基于太阳活动“相似周”的第25太阳周期F10.7预报

太阳辐射指数F_10.7是衡量太阳活动强度的重要参数,在构建高层大气模型、电离层建模、空间通信等方面发挥着重要作用.为满足应用场景对F_10.7预报长期性、简便性的要求,本文研究了基于太阳活动“相似周”的F_10.7指数长期预报方法.利用历史周期的相似性构造F_10.7变化趋势预测线,并对其进行最小二乘拟合得到预报目标周期F_10.7长期变化趋势的公式.本文对相似周数据处理过程进行了系统性说明,并通过最小二乘拟合过程将经验公式法可量化、易表达的优势融入到“相似周”法中,建立的预报公式仅有时间参量,可简便而且准确地预报F_10.7.通过对第24周进行预报实验,得到以下结论：(1)该方法预报结果平均相对误差为12.69%,与现有经验公式62.08%的平均相对误差相比,精度显著提升;(2)在太阳周期内的大部分年份,该方法可较好地满足F_10.7长期趋势预报的需求,在太阳活动高峰年平均相对误差为16.82%,较现有经验公式精度提升一倍.进一步地,给出第25...     

用准周期（PP）方法预测地震序列中早期强余震

研究了地震序列的准周期性,提出了预测早期强余震发生时间的准周期方法及其定量预报指标,同时进行了回溯性预报检验,Ｒ值评分为０．４５。表明该方法具有一定的预报效能。     

用动态自回归模型预报大华北地区强震的发震时间

本文采用动态自回归模型研究了大华北地区(32°N—42°N,105°E—123°E)自1900年以来Ms≥6.0地震的发震时间。结果表明,动态自回归模型时变参数(时变系数)的变化是有规律的,其增量大体上是一些简单周期函数的叠加。把它们用富里叶级数展开,并选取一定数量的主周期,即可对未来大华北地区Ms≥6.0地震的发震时间做出某种程度的预报。该法内符检验较好,作者认为它可能是预报强震发震时间的一种有效方法。     

新疆区域地震活动的韵律特征及非线性预测

作者采用AR谱分析、周期参数精估计、周期拟合预测和门限自回归模型预测等非线性时间序列分析法,对新疆地区1882～1991年的地震活动韵律特征进行了分析,并进行了非线性趋势预测。基本结论如下:新疆地区1882年以来已经历平均时长为27.2±2.8年的4个地震活动轮回。每个轮回均包含低潮幕和高潮幕2个地震活动幕,地震幕平均时长为13.6±1.9年。第四轮回1995年结束,1995～2024年为第五轮回,其间1998年和2002～2005年有发生7级地震的可能,2013～2016年有发生7级以上甚至8级地震的可能。1994年前后,也要警惕新疆发生7级以上地震。     

“诱发前震”预测效能评价

“诱发前震”现象在区域地震活动中较普遍,据此提出A-F-B图象预报方法,以区域大震后短时间内发生的小震为预报因子,判断以后大震的位置并推测其震级与时间。为了检验该方法的实用性,统计了我国西南地区1970—1983年和华北地区1966—1984年的地震资料,对其预测效能做了统计评价。评分采用W值与R值。其中:W=1-(漏报率+虚报率);R=报对地震占有面积/应预报地震占有面积-预报区占有面积/研究区总面积。结果为W与R值都大于0.5,波动在0.5～0.8之间;并计算出各种不同预报参量的频数概率分布,给出了单次预报在取不同空间与时间范围的信度。     

门限自回归模型在地震预报中的应用初探

本文简要介绍了应用门限自回归方法处理浑沌时间序列,建立了浑沌时间序列自回归预报模型,并用其进行外推预报的基本方法及步骤。作者运用该方法建立了云南及滇西、滇东和滇西南等三个片区的半年最大震级序列的震级预报模型。由此预测了1991年上半年模型相应地区可能发生的最大地震震级。     

电离层参数短期预报研究进展

对国内外电离层参数短期预报方法进行了综述,重点介绍了几种作者最新研究的电离层foF2参数短期预报方法.包括基于混沌时间序列分析的电离层foF2参数提前15 min(分钟)准实时预测方法、基于人工神经网络技术的提前1 h(小时)现报方法、提前1～3 d(天)的神经网络预测方法、相似日短期预报方法以及综合预报模型方法.利用中国垂测站多年的观测数据对各种算法的预测精度进行了评估,并与国内外相关算法进行了定性或定量比较,各种预报方法都在前人的预报精度基础之上有了一定的提高.其中提前15 min(分钟)预测方法平均相对误差小于4%,平均绝对误差小于0.2 MHz,可以用于实时性和精度要求较高的短波系统;提前1小时预报方法在太阳活动高年平均预测相对误差小于6%,均方根误差小于0.6 MHz,太阳活动低年平均预测相对误差小于10%,均方根误差小于0.5 MHz,平均相对误差比前人研究的自相关方法提高3个百分点左右;对于提前1～3 d(天)短期预报,综合预报模型方法充分利用了神经网络方法、自相关方法以及相似日方法的优点,获得了高于任何一种单一方法的精度,对于中国9个垂测站(海口、广州、重庆、拉萨、兰州、北京、乌鲁木齐、长春、满洲里)在不同太阳活动性条件下的历史数据进行了精度测试,提前1天和提前3天预测的平均相对误差分别小于10%和小于15%,达到了国内先进水平.此外,该方法还可以综合更多预报方法,具有进一步提高预报精度的潜力.文中提出的针对不同尺度进行电离层参数预测的方法具有一定的理论基础,且精度高、易实现,对从事电离层短期预报算法研究及相关专业的学者具有一定的参考价值.     

基于ARMA模型拟合分析方法的地磁监测数据研 究——以长春地磁台观测数据为例

ARMA模型也叫做自回归滑动平均模型,它是研究时间序列的重要方法,其中AR为自回归模型,MA为移动平均模型。长春地磁数据F分量的ARMA模型拟合分析是基于MATLAB平台,运用时间序列分析的研究方法,对2007—2018年长春地磁数据F分量进行ARMA模型拟合。按照不同ARMA模型相异的数据特性确定模型类别,判断其属于ARMA模型、AR模型或是MA模型。运用AIC准则法,找到使得AIC值最小的参数并确定为模型参数,最后对残差序列运用Q值检验法,根据检验结果判断模型的拟合优度。本文中的ARMA模型拟合方法是针对F分量的预处理分数据建立数学模型,运用一阶差分方法去除年变趋势,最终得出F分量变化幅度的近似拟合回归方程。通过ARMA模型拟合方程可初步预测F值增减幅度的变化趋势及极值范围,这将为地磁异常乃至其它地震异常定量分析和预测提供一种新思路,也将为地磁异常的判定核实及地震分析预报起到推动作用。     

地裂缝-隧道-围岩动力相互作用模型试验研究

为了研究在地铁列车振动荷载情况下盾构隧道-地裂缝-围岩相互耦合作用下的场地灾害效应,从西安地裂缝地质环境和西安地铁2号线的实际工程背景出发,采用相似理论设计了相似比例尺为1∶5的物理模型试验,对盾构隧道、围岩材料、地裂缝等进行了合理设计。基于偏心块的振动原理,课题组自主研发了列车激振器来模拟地铁列车荷载,激振方式采用移动荷载激振方式,分析在不同列车车速和激振频率下地裂缝两侧土体的加速度变化情况,以此来研究地铁隧道-地裂缝-围岩系统在地铁振动荷载作用下的动力响应规律。结果表明,列车振动向下传播时振动衰减的幅度要小于向上传播衰减的幅度,由此为实际工程中减少地铁振动灾害效应技术的发展提供了理论支撑。     

西安地裂缝场地动力响应规律及影响因素分析

在地裂缝密集分布的西安地区,建筑"傍缝而建"的现象非常普遍,地裂缝的存在严重制约了城市建设用地的有效利用和规划。为研究地裂缝对场地动力响应的影响,分析地震动作用下地裂缝场地动力响应规律及其影响范围,以西安地裂缝为研究对象,基于室内振动台试验及FLAC~(3D)数值模拟,分析地裂缝场地动力响应中的加速度幅值动力响应特征。在此基础上,进一步分析不同地震波类型、地裂缝破裂面倾角、地震动强度、地裂缝两侧土层错距对地裂缝场地动力响应的影响。研究表明:地裂缝对场地动力响应影响明显,表现为地裂缝一定范围内峰值加速度呈"带状"分布,即地裂缝处峰值加速度最大,随着距地裂缝越来越远,峰值加速度逐渐减小后趋于稳定,带状分布范围上盘约30 m,下盘约20 m;地裂缝场地动力响应表现出明显的"上盘效应",即上盘峰值加速度略大于下盘;地震动强度对地裂缝场地动力响应影响明显,地裂缝倾角、地裂缝两侧土层错距、地震波对地裂缝场地动力响应均无明显影响     

西安地裂与地裂学——地球科学的一门新分支

在对西安地裂进行了全面综合研究的基础上,本文对各种不同的地裂灾害进行了归纳分类,並对其各自的成因进行了初步分析。给出了各类地裂在中国的宏观分布及地裂灾害最严重的地区——汾渭盆地的地裂分布。提出了在地裂的研究中,理论上要认识在多因迭加下浅部地层的非均匀、软弱、多相介质中断裂的失稳、扩展及终止的规律;应用上要解决各类建筑的防裂减灾技术问题,並能服务于环境、资源保护和城市规划,同时,还可以为地震预报、开发地热等工作提供某些基础资料。地裂学就是旨在完成上述任务的一门新兴的边缘学科,它将作为地球科学的一门分支学科在“国际减灾十年”中应运而生。     

震源车地震勘探技术在西安地裂缝勘探中的试验研究

为克服巨大的城市环境干扰,采集高质量的人工地震勘探数据,将大吨位震源车引入到西安地裂缝人工地震勘探中,并在真实城市道路环境下对已知地裂缝进行多项试验,包括抗干扰效果、勘探深度、震源工作参数、垂直叠加次数、不同主频检波器接收、勘探排列长度、最佳反射波接收窗口等,最后将人工地震勘探结果与钻探结果进行验证对比。结果表明,大吨位震源车在实际道路干扰环境下可以得到理想的地震反射剖面,剖面中地裂缝异常明显,推测解释的地裂缝在地面的位置可信。     

土层的性质与剪切波速的关系

本文用多元逐步回归分析法和非线性模型参数确定法,对西安、徐州、鞍山等地的土层埋深及物理水理指标与剪切波速的关系进行了综合的分析和对比,结果显示深度和液性指数对剪切波速有明显的影响。作者认为,用非线性模型参数确定法有利于提高V_(?)经验公式的精度。     

西安地裂缝的新活动及其机制的初步研究

本文给出了西安地裂缝的新活动图象(1985—1989)井进行了分析,指出了西安地裂缝的构造特征及人文特征。对于构造特征,本文提出了不仅有构造的几何控制作用,而且有构造的力学控制作用。前者直观地表现在地裂缝的空间几何分布规律上,而后者则既表现在地裂缝的形成过程中,又表现在地裂缝活动与地震活动的时间特征上。人类活动主要是过量抽取地下承压水所导致的地面不均匀沉降,这是地裂缝运动速率比构造运动速率高一个数量级的原因。按照地裂缝的主运动即垂直差异运动速率,本文将地裂缝分为三个等级(A级≥20毫米/年,5毫米≤B级<20毫米/年,C级<5毫米/年)。西安地裂缝的活动度分级图较好地反映了地裂缝的多因迭加机制。     

Earth Fissures in Su–Xi–Chang Region,Jiangsu, China

The earth fissures in the Su-Xi-Chang area are caused by differential land subsidence due to long-term excessive groundwater withdrawal and controlled by the bedrock ridge or cliff underlying. There have been more than 15 earth fissures in the area since 1989. The field investigations have lasted for more than 20 years. The earth fissures generally have a main fissure and a number of secondary ones parallel to the main one. The main fissure (crack) has a scarp, is steeply dipping, and can be more than 2000 m long. Geophysical surveys (2D or 3D seismic investigation, controlled source audio frequency magnetotelluric sounding, and electric sounding) combined with geological drilling are effective for the investigation of earth fissures. Geodetic leveling is effective to monitor the ground deformation across the earth fissure, so is the extensometer for the opening of the fissure. The activities of earth fissures are directly related to different stages of land subsidence and controlled by geological abnormalities. Most earth fissures in the area are still active.     

不同区域原状黄土颗粒和孔隙特征分析

研究不同区域黄土颗粒和孔隙大小、形状和排列的定量差异,针对甘肃兰州、陕西西安和山西运城的原状黄土的电镜照片进行定量分析。首先应用Autocad描绘获得颗粒和孔隙的边界,拉开各对象后填充,然后导入到图像分析软件中获得各对象的长轴,短轴、周长、面积和长轴方向角;其次应用得到的参数计算反映对象大小、形状和定向排列的定量参数;最后比较不同区域原状黄土中颗粒和孔隙的定量参数差异。结果表明:甘肃兰州黄土颗粒的平均直径最大,形状最偏离圆形,三个区域颗粒排布在空间分布均匀;甘肃兰州黄土的孔隙平均直径与陕西西安的接近,形状更偏离圆形;颗粒的平均直径接近于孔隙的平均直径,颗粒形状更接近于圆形。     

基于NGA模型的芦山余震地震动衰减关系

四川省芦山县于2013年4月20日发生了7.0级地震,基于国家强震动台网中心发布的此次地震的2 106组余震强震动记录,利用基于NGA衰减关系的简化模型,使用随机效应方法拟合得到其PGA以及0.01~8 s周期下的伪加速度反应谱（阻尼比5%）的地震动衰减关系。与其他学者研究得出的四川其他地区衰减关系进行对比,本文模型能够较好地预测芦山余震强震动衰减。不论基岩场地和软土场地,本文在衰减关系在短周期均与卢大伟模型结果一致。但是在长周期情况下,本文模型在软土场地大于卢大伟结果,而在基岩场地上低于俞言祥结果。因此,在使用本文衰减关系时,要特别注意场地和周期对其的影响。