离散点集（地震）空间分布多重分形计算的精度估算

地震是一种非线性现象,因而很多人计算地震分布的分形维数,但具体各种计算方法的误差（或精度）是多少,还没有定量的估计。鉴于地震空间分布具有有限、离散、点集的特点,用双标度Contor 多分形集理论模型数值模拟来估算其精度（误差）,并判定各种方法的优劣。理论模型数值模拟得出如下结论:① 随着样本容量的增大,计算精度会提高;② 固定半径法（RAD） 计算误差偏大,固定质量法（MAS）和最小生成树法（MST）较好;③ 当样本容量达到约200时,MAS法和MST 法计算误差大体可稳定在0.05的范围内。     

地震多重分形计算的最小生成树法

目前地震分形计算的方法很多,但各方法或多或少都存在一些问题．本文引入一种地震分形计算的新方法——最小生成树法（minimal spanning tree）,对其算法作了重要的修改,并通过对乌什、乌苏、唐山和海城4个区域震例的研究,得出大震前后地震时空分布多重分形谱由集中变疏张,反映了分形结构复杂性的增加、地震时空分布不均匀性的增加．由点集的数值模拟表明:强震前后多重分形谱变化的物理本质是地震分布由均一到不均一,由简单到复杂的变化过程．      

重力插值方法研究

为了根据离散观测数值构制连续空间重力变化图像，分析和讨论了３种数值插值方法，计算结果表明多面函数方法插值精度最高，由于逐步回归分析筛选核函数中心点的计算繁琐，文中提出根据分形理论和Ｓｈａｎｎｏｎ取样定量来确定核函数中心点，对滇西试验场进行模拟试验，插值精度可达到４～５（１０＾－８ｍｓ＾－２）。     

波场模拟有限差分参数优化选取

有限差分方法(Finite-difference Method, FD)广泛用于地震波场数值模拟，但其存在固有的数值频散问题，影响模拟的计算效率和数值精度.本文主要研究了有限差分方法的空间数值频散误差和网格划分精度以及差分算子的关系，基于计算量最小准则，提出了最优化有限差分参数选取流程，为有限差分数值模拟参数选取提供理论指导.本文主要工作包括：(1)提出了空间数值频散正变换过程(Forward Space Dispersion Transform, FSDT)方法，该方法可以高效模拟出不同网格划分精度(波长采样点数)的带有空间数值频散的波场；(2)提出了波场空间数值频散误差衡量准则，可以定量地判断出数值模拟导致的波形频散程度，选取合适的频散误差阈值；(3)研究了给定空间数值频散误差阈值下，差分算子系数、差分算子阶数、网格划分精度与计算量之间的关系.文中基于雷米兹交换方法(Remez Exchange Method, RE)和泰勒级数展开方法(Taylor-series Expansion Method, TE)的差分系数，在空间数值频散误差阈值0.01时，数值模拟了不同差分算子阶数、网...     

横向各向同性介质地震波场数值模拟研究

地震波场数值模拟是理解地震波在地下介质中的传播特点,帮助解释观测数据的有效手段,而提高计算精度和运算效率是所有波场数值模拟方法研究所追求的目标.有限差分技术是求解波动方程计算效率最高、应用最为广泛的方法之一.但传统的有限差分技术计算过程中的数值频散问题影响了该技术的计算精度与计算效率.本文通过交错网格高阶有限差分技术与通量校正传输方法（Flux|corrected transport method,FCT）相结合, 对横向各向同性介质（Transverse isotropic medium,TI）一阶速度|应力弹性波动方程组进行了数值求解研究.波场快照数值模拟结果表明,本文研究的数值模拟方法与波动方程二阶有限差分方法、交错网格四阶有限差分方法相比,在压制网格数值频散方面有明显的优势,计算精度提高,而且可以利用较大的空间步长,提高计算效率.     

三维弹性波方程的修正时空优化保辛数值求解方法

正演计算是反演研究的基础,为了实现基于三维弹性波方程的全波形反演成像,发展准确、高效、低数值频散的三维正演模拟方法至关重要.为此,本文将修正保辛分部龙格-库塔格式与优化有限差分算子结合,发展了用于数值求解三维弹性波方程的修正时空优化保辛方法(MTSOS).新方法使用二级龙格-库塔格式达到了三阶时间精度,且更适用于求解非均匀介质情况下的弹性波方程,数值频散误差小于同精度保辛分部龙格-库塔(SPRK)方法的误差,提高了计算精度.波场模拟结果表明,三维MTSOS方法可以精确给出数值模拟结果,能够清晰模拟地震波传播过程中产生的各种震相、有效压制数值频散.     

自适应时间步长法及三维堤坝地震液化数值模拟

三维大模型数值计算因巨大的单元和结点数目而非常耗时,在地震响应分析中受计算时间步长的限值则更加耗时。在饱和砂土动力液化计算平台上开发时域离散误差评估方法和时间步长自适应调整的计算程序,并成功应用于三维堤坝地震液化响应分析。时域离散误差包括土骨架的位移误差和单元孔压误差,通过定义孔压误差影响系数计算出混合误差,根据混合误差和设定的误差允许值进行计算步长的自适应调整。在三维堤坝地震液化数值模拟中,采用自适应时间步长法有效避免小步长精确但耗时、大步长省时而不精确的缺点。在大模型和超大模型计算中,最优调整每一步的计算时间步长,完美实现既节省时间又不失精度的时域离散策略。     

利用余弦变换计算重力异常的向上延拓

利用余弦变换计算重力异常的向上延拓是一种新方法.根据余弦变换的基本性质,推导了二度、三度体异常向上延拓余弦变换谱理论公式,采用离散余弦变换实现了该法的数值计算;研究了无限长水平圆柱体的补偿因子中主频段的特性,给出了二度体的线性补偿方式;补偿后的理论模型异常向上延拓具有较高的计算精度,除边部几个数据因数据的离散和有限截断使误差较大外（最大误差为6.23%）,其余数据的误差均在1%以内,理论值和计算值曲线基本重合.这说明,与Fourier变换相比,离散余弦变换在数值计算中,受非周期性深度因子的影响小,补偿方式易于选择,其计算方法优于Fourier变换.     

可变网格与局部时间步长的高阶差分地震波数值模拟

提高计算精度与效率是所有地震波正演方法所追求的目标.本文通过将变化的空间网格与变化的时间步长技术相结合,提出一种空间网格大小与时间步长均可任意变化的高阶有限差分模拟方法.一系列数值试验表明,该方法在保证模拟精度的同时,显著提高了模拟的效率.这种可变空间网格与局部时间步长的模拟方法,能够精细刻画含孔缝洞介质以及横向变化剧烈介质的微小结构,减小地震波模拟误差,提高介质细微结构情况下的地震波传播模拟精度与效率.     

二维地震波场的组合型紧致有限差分数值模拟

地震波场数值模拟在地球物理勘探和地震学中具有重要的支撑作用.本文将组合型紧致差分格式用于声波和弹性波方程的数值模拟中.根据泰勒级数展开和声波方程,建立了位移场时间四阶离散格式,并将组合型紧致差分格式用于位移场空间导数的求取,然后对该差分格式进行了精度分析、误差分析、频散分析和稳定性分析.理论研究结果表明：①该差分格式为时间四阶、空间六阶精度,与常规七点六阶中心差分和五点六阶紧致差分相比,具有更小的截断误差和更高的模拟精度;②每个波长仅需要5.6个采样点,且满足稳定性条件的库郎数为0.792,可以使用粗网格和较大时间步长进行计算.所以该方法具有占用内存少、计算效率高和低数值频散等优势.最后,本文进行了二维各向同性完全弹性介质的声波和弹性波方程的数值模拟,实验结果表明本文提出的方法具有更高的计算精度,能够大幅度的节约计算量和内存需求,对于三维大尺度模型问题具有更好的适应性.     

岩石非均匀性对超声衰减的影响及其修正

在充分考虑了岩石的非均匀性引起的Rayleigh散射对衰减测量值的影响后，通过有关理论和计算，将岩石的本征衰减和散射加以区分，对原先以均匀介质为基本假定的频谱比法进行了修正，改进后的频谱比法可在较宽的频率范围内进行Q值计算，避免了传统频谱比法在不同频段上得出不同的Q值的不确定性问题，同时，我们还引进并改进了频率移动法，我们将传统和改进的频谱比法，以及频率移动法应用于同一套实验数据，计算结果符合较好。     

南黄海及沿岸地震活动时空动态扫描特征

从中强震成组孕育出发,研究了南黄海及沿岸地区地震活动时空动态图象扫描特征,探索了该区地震危险性预测的有关问题。结果表明,该区２０多年来４级地震活动总休上呈相对平稳状态,但在不同时段则出现不断演变迁移的４级地震局部集中区及低ｂ值区等异常区域,５～６级中强地震大都发生于异常区的边中附近;异区内４级地震累积频度往往呈非线性指数加速,中强震发生于４级地震非线性指数加速的后期或其后的异常平静期中。这种地震活     

岷江断裂南段与1933年叠溪地震研究

１９３３年叠溪７．５级地震是发生在青同原东南缘的重大事件。对这次地震的等烈度线形态及与之相关的发震构造的认识有着明显的分歧。本文基于野外新发现的南北向活动断裂以及叠溪地震地面破裂的研究,认为这次地震的发震构造可能是作为岷江断裂南延部分的南北向活动断裂。     

天山地区地貌系统的自仿射分形与多重分形特征研究

利用标准偏差法和固定质量法，研究了新疆天山地区跨越多个不同构造地貌单元的两条地形剖线的自仿射分形和多重分形特征。结果表明：在所研究的标度范围内，两条剖线均表现出了不同特征的多度域分形性质，多重分形谱Dq的形态和值域范围也呈现出不同特征研究认为，地貌形态并不是完全随机的，而是一种确定性随机，不同标度区间的分维值表征了内外营力作用的方式，强度和空间尺度，同时提出地貌宏观与微观作用尺度的分界点在5km左右。这些结果对地貌动力学定量研究具有重要意义。     

喀什及其周围地区农村房屋建筑易损性矩阵的建立

在搜集喀什及其周围地区农村房屋震害资料的基础上,建立了农村分类房屋的地震易损性矩阵,将其与国内相研究结果进行了对比,认为结果的差异主要与研究区农村房屋质量和场地土条件有关,今后工作中应对城镇房屋建筑的易损性矩阵进行及时总结和研究。     

某些地震学预报方法的分类及初步优选

根据地震学预报方法及参数的物理意义、统计特征及相互关系,按其描述的地震现象或介质特性,将这些方法和参数分为空间结构、时间结构、震级结构、外因调制、震源及介质、综合民生参数及地震序列参数７大类。部分参数间具有相关性,不必重复使用。通过对以地震目录为基础资料的某些地震学参数算法分析及地震学意义的讨论,初步优选了相关姘变为：研究地震空间结构,可使用Ｄs、Ｑn或Ｃ值之一;研究地震时间结构,使用Ｎ、Ｄ或βn之     

磁法仪器与电法仪器观测地磁场水平强度（H）精度及一致性的对比分析

对多年的观测资料进行综合对比分析,分别得出了磁法仪器与电法仪器观测地磁场中度（Ｈ）各自的精度、稳定性及两者之间一致性等结果。这对各地磁台采取不同观测仪器以便寻求最佳观测的组合形式,为有关部门研制地磁数字化观测系统均提供了理想的参考依据。     

天山地区地震烈度衰减规律研究

利用中国、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦天山地区较丰富的地震等震线资料,在同一个统计单元进行统计分析,得到了天山地区的地震烈度衰减规律。所得到的地震烈度衰减曲线与实际资料吻合较好,以此衰减关系进行天山地震区划计算,结果较为理想,同时,把此衰减规律与西北地区及新疆地区烈度衰减规律的衰减特征做了对比分析,指出了天山地区烈度衰减规律的相对独立性     

新疆04井水位固体潮加卸载响应比的研究

根据加卸载响应比理论,利用１９９０～１９９７年新疆０４井水位动态观测资料,分析了井水位对地球固体潮汐的响应。通过彼尔采夫滤波、气压和水位相关分析,剔除水位长趋势变化和气压的影响,计算出井水位固体潮体应变的响应率,合理地选取加载和卸载的时段,得出水位固体潮加卸载响应比,其值为１左右。水位固体潮加卸载响应比变化特征为年变平稳、幅度小,在中强地震活动时出现比值短期增高现象,异常大多出现在震前１～３个月内     

井下倾斜仪的定向反演问题

倾斜观测已在地球物理领域以及地震部门获得广泛应用。有时,由于种种原因井下倾斜仪难以定向,这会对倾斜观测资料的解释带来困难,本文阐明一种利用潮汐信号进行井下倾斜仪定向反演的方法。