基于GIS平台的地震滑坡危险性快速评估方法的初步研究

地震滑坡是大陆内部山区一种最为常见的地震次生灾害类型。本论文基于Arc GIS平台开发了地震滑坡危险性快速评估模块,实现震后1 h内地震滑坡危险性的评估,为震后应急求援提供一定的决策依据。本论文选取地震烈度、坡度、坡向、高程、水系距和断裂距6个参数作为地震滑坡影响因子,通过对历史地震滑坡数据进行统计分析,确定影响因子的分级量化标准,在GIS平台对影响因子数据进行一系列的数据处理,完成影响因子的量化赋值。采用层次分析法,确立各个影响因子的权重,并建立地震滑坡危险性评估数学模型。在此基础上,基于Arc GIS平台开发了地震滑坡危险性快速评估模块,可在震后1 h内获得评价区的地震滑坡危险性分布的公里网格数据。最后,以2013年四川省芦山县7.0级地震对评估模型进行了验证。结果表明,评估结果与实际滑坡点的分布基本符合,基于GIS的地震滑坡易发性快速评估模型是可靠的。     

近年来华北南部地区地震活动增强的力学背景分析

依据青藏高原东北缘与秦岭大地构造格局相关联的地质构造背景,青藏高原物质东流和“稳定”块体的阻挡是华北南部地区构造活动的主要动力来源之一的基本认识,分析了青藏高原东北缘4次8级地震前华北南部地区地震活动的基本特征。8级地震震中区附近地震活动异常变化不明显,但华北南部地区地震异常活跃,其异常活跃过程与青藏高原东北缘强震的孕育与发生存在明显的相关性．具有一定的异地震情指示意义。     

2021年青海玛多7.4级地震前地震活动异常特征分析

结合青海玛多7.4级地震前日常跟踪工作中出现的地震活动异常,系统梳理羌塘块体6级地震成组、中国大陆5级地震低频活动、青藏高原东北缘中等地震活动显著增强以及青藏高原东北缘地区震群活动的时空异常特征,总结多项指标的预测意义,并对部分重要指标做了预测效能评估。同时,通过研究碌曲震群的时空分布特征,认为碌曲地区是一个应力敏感区域,对周边地区中强地震的发生有较好的预测意义,在后续震情监视过程中应该作为重要指标来跟踪。     

基于Newmark方法的四川芦山6.1级地震公路滑坡快速评估

2022年6月1日四川省雅安市芦山县6.1级地震发生后,基于地震震级与历次地震中震区交通状况综合考虑,对震区公路滑坡风险等级开展快速评估工作,使用Newmark模型计算得到研究区内岩土体永久累积位移并划定地震滑坡风险等级。结果显示,在芦山6.1级地震的影响下,研究区内滑坡风险等级由震中区域向四周逐渐降低,与地震动强度的衰减具有相似的规律;区内北西侧的滑坡风险等级要明显高于南东侧,该分布规律与研究区地形地貌特征相吻合;依据划定的危险性等级,在研究区圈定7个公路滑坡高风险区域,收集到的实际7处受灾路段有6处落在公路滑坡高风险区内。验证表明,基于Newmark模型与路网数据划定的公路滑坡高风险区具有较高的可信度,该地震公路滑坡快速评估方法可以为灾后应急救援力量部署及减轻地质灾害造成的损失提供一定帮助。     

汶川地震前后青藏高原东北缘重力场动态变化研究

通过对青藏高原东北缘重力观测资料进行整体平差计算, 系统分析了该区重力场在汶川8.0级地震前后重力场的时空动态演化特征。 研究结果表明, 汶川地震的发生使青藏高原深部物质向北东运移, 且部分通道受鄂尔多斯陆块的阻隔, 青藏高原东北缘区域重力场出现大空间尺度的趋势性显著重力变化; 汶川地震后, 甘、 宁、 陕交界的六盘山断裂带与西秦岭北缘断裂带以及之间地区重力场出现显著的非均匀变化, 该地区受汶川大地震的影响显著。     

青藏高原东北缘断层系统的大地震迁移概率及断层滑动速度的分段特征

青藏高原东北缘是青藏高原隆升、生长及变形前缘.区域地震活动频繁,且地震在其主要断层带之间时空迁移.为了研究区域大地震在主要断层带之间的迁移规律与概率,以及主要断层带大地震破裂的时空分布特征,本文建立了青藏高原东北缘地区的三维黏弹塑性有限元模型,模拟了区域断层系统的地震循环,得到了人工合成的万年时间尺度的地震目录.根据模拟的地震目录,并结合古地震数据,计算分析了大地震(MW≥7)在研究区各个主要断层带之间的迁移概率,探讨了黏度、高程、统计时间长度等因素对大地震在各主要断层带之间的迁移概率和大地震在各主要断层带上的发生概率的影响,并且初步调查了海原断层带和香山天景山断层带的大地震破裂时空分布特征.研究结果显示:继区域最近两次大地震(1920年海原断层带上的M8.5海原大地震和1927年香山天景山断层带上的M8古浪大地震)之后,下一次大地震(MW≥7)发生在海原断层上的概率最大,约为51%～81%;其次是在香山天景山断层上,概率约为9%～37%.模型结果显示,不同的青藏高原中下地壳上地幔黏度大小,对大地震在各个断层带之间的迁移规律和迁移概率的影响较小;而研究区的高程载荷对地震迁移则有显著的影响:高程载荷易于使得海原断层地震活动减弱及香山天景山断层的地震活动增强.研究结果也显示了青藏高原东北缘地区主要断层带的地震活动与断层滑动速率分布的分段性显著;大地震在断层带上的破裂位置并不固定,呈现不均匀性;并暗示了断层几何形状对地震活动、断层滑动速率分布与大地震破裂位置的控制作用.     

云南地震灾害受伤人数快速评估方法

利用1900年以来云南地区历史地震灾害人员受伤数据,初步分析了地震受伤人数与震级、烈度、发震时间、人口密度和次生灾害之间的关系;基于云南地震灾害的区域差异突出的特点,选取人口密度、地均GDP、地质灾害易发性作为风险评估指标,运用重分类、层次分析法和GIS空间分析法将云南地区地震灾害人员受伤风险分为地震灾害人员受伤高风险区、地震灾害人员受伤中风险区和地震灾害人员受伤低风险区;采用最小二乘法拟合建立了各风险区地震受伤人数关于震级和极震区烈度的评估模型,并通过2008年以来26次地震对模型进行了检验,结果表明两种地震受伤评估模型均具有一定可靠性,可用于震后1～2 h内快速评估地震受伤人数。     

青藏高原东北缘地震时空迁移的有限元数值模拟

地震在大陆内部断层系统中的时空迁移和丛集的基本力学机制一直是地球科学家关注的重要问题.青藏高原东北缘地震活动频繁,其地震时空迁移和地震丛集现象显著,是研究这个问题的重要区域.我们建立了一个三维黏弹塑性有限元模型,模拟了青藏高原东北缘主要活动断层系统的地震循环和地震时空迁移;计算了断层系统的应力演化;并探讨了断层之间的相互作用及地震时空迁移和地震丛集的原因.模拟结果显示断层之间的相互作用通过增加或降低断层上的库仑应力,加速或延缓了地震发生,使得区域地震可以在短时间内集中发生,从而形成地震丛集;另外,区域经过多个地震循环的长期演化,一些孕震断层上的应力状态恰好都达到屈服的临界状态附近,从而也可以导致这些断层上的地震在短期内集中发生,因此产生地震丛集和地震迁移.我们发现当区域经历地震丛集之后,该区域的应力大大释放,区域进入地震平静期;随着构造加载的持续,区域应力逐渐恢复,为下一次地震丛集或地震序列累积应力和能量;上述过程可以重复发生.因此地震丛集期与平静期交替出现.我们还统计了各个断层的大地震相互迁移的模拟结果,结果显示青藏高原东北缘下一次大地震有很大的概率会发生在海原断层上.     

三维地壳结构数据库设计及模型构建——以青藏高原东北缘地震层析成像数据为例

通过对青藏高原东北缘地震层析成像数据的分析与研究,结合现今地学三维建模技术和软件,详细阐述了基于ArcGIS的MultiPatch数据格式的地壳三维数据库及建立的青藏高原东北缘三维地壳结构实体(Solid)模型的主要技术思路和实现过程.重点讨论了地学三维建模理论、地震层析成像数据的存储方法和三维模型建立的技术路线,总结出由基础数据到青藏高原东北缘三维地壳结构模型的技术处理方法.     

基于人工合成地震目录的地震发生概率初步分析

统计分析历史地震数据和记录的区域地震活动而得到区域地震复发间隔及地震发生概率是地震危险性分析的关键环节,其结果的好坏强烈依赖于使用的地震目录数据的完整性.而现有的地震目录往往记录时间较短或不完备.因此如果能够用基于物理的数值模拟方法形成更长时间尺度的人工合成地震目录,并且模拟结果能够与变形、地震活动等观测数据吻合,这样的人工合成地震目录有助于我们进一步理解地震活动特点以及分析地震危险性.文章以青藏高原东北缘为例,建立区域的三维黏弹塑性有限元模型,模拟了区域断层系统的地震循环和地震序列的时空演化,获得了万年时间尺度的人工合成地震目录.在模型满足区域地球动力学背景的基础上,根据模拟的人工合成地震目录分析了青藏高原东北缘各断层上不同位置、不同震级的地震复发特征,以及长期平均的地震发生概率,为区域地震危险性评估提供参考,为基于物理的地震数值预报工作提供基础.     

人工地震目录的评估及其在青藏高原东北缘的应用

如何使用古地震序列数据评估数值模拟得到的长期人工地震目录的准确度是地震数值预报研究所面临的重要问题.为探讨上述问题,本文开发了计算人工地震目录与古地震序列匹配度的平均绝对误差法和余弦相似度法,并将其应用于青藏高原东北缘地区,获得了与该地区古地震序列数据匹配较好的人工地震目录.基于匹配较好的目录,本文还计算了海原断裂及香山天景山断裂发生大地震后,大地震在区域四条主要断裂的迁移概率.研究结果表明:(1)以上两种方法均可用于评估人工地震目录与古地震序列的匹配度;(2)与未进行匹配的人工地震目录的迁移概率计算结果比较,通过古地震数据匹配的人工地震目录的计算结果更优,即更接近于基于古地震数据计算的地震迁移概率;(3)当大地震在海原断裂上发生后,海原断裂再次发生大地震的概率最大,约为47%,其次是香山天景山断裂,约为23%~27%.本文对评估基于动力学数值模型产生的长期人工合成地震目录的准确度做出了调查与探索,为区域地震数值预报研究提供了参考.     

青藏高原东北缘强震数值模拟

<正>青藏高原东北缘强震活动频繁,过去百年时间里在该地区共发生了18次7级以上强震。以青藏高原东北缘为主要目标建立3D黏弹性有限元模型,研究系列强震发生后应力场的演化过程,尝试为地震预测研究提供一种具有力学含义的辅助支撑技术。     

青藏高原东北缘M_s≥6.0强震活动特征及未来形势研究

2013年7月22日甘肃岷县漳县6.6级地震打破了青藏高原东北缘地区自2003年以来近十年的6级平静,该地震的意义及该区未来震情发展受到了地震学家的关注.本文运用Morlet小波变换分析了1875-2013年青藏高原东北缘MS≥6.0强震活动的周期特征,结果表明该区强震存在2～3年、8～10年、25～30年等尺度的显著周期;1977年以来青藏高原东北缘地区强震活动频度虽然正常但活动强度处于一个相对较低的阶段.在讨论了岷县漳县6.6级地震的发震背景基础上,认为该地震在青藏高原东北缘强震活动长时间较弱的背景下发生,可能是该区强震活动强弱的一个拐点,未来该区强震活动的频度与强度有增加的趋势.研究结果对该区震情跟踪工作有一定的参考价值.     

无人机高分辨率遥感影像地震滑坡信息提取方法

选取四川"4·20"芦山地震震区发生的地震滑坡为研究对象,首先构建区域地质特色的无人机影像地震滑坡样本库;然后引入迁移学习机制完成了无人机高分辨率遥感影像地震滑坡信息提取。研究结果表明地震滑坡提取总体精度达87.2%,能满足地震滑破灾害环境宏观调查,滑坡灾害体监测等应急需求。     

2019年6月17日四川长宁MS 6.0地震灾害损失快速评估精准性分析

地震发生时刻、震级、极震区烈度评估、烈度衰减关系模型、人员伤亡评估模型、房屋震害矩阵等是影响地震灾害损失计算的主要因素,各因素存在不确定性,导致评估结果与实际结果存在一定差距。文中对2019年6月19日四川长宁6.0级地震灾害损失快速评估精准性进行分析,探讨极震区烈度评估、地震影响场、烈度衰减关系模型、人员伤亡评估模型、房屋震害矩阵对评估结果的影响及与真实结果存在的偏差,结果表明,提高地震影响场评估、人口、房屋建筑等数据空间分布精准性,是提高地震灾害损失快速评估系统精准性的基础和前提。     

兰州新区潜在地震地质灾害预测分析

以地处青藏高原东北缘的第五个国家级新区——兰州新区为研究对象,研究兰州新区区域地震构造环境以及秦王川盆地构造特征,结合秦王川盆地区及其周缘黄土丘陵区地貌特点、地层特征,从致灾因子的角度研究总结了秦王川盆地区及黄土丘陵区内潜在的地震地质灾害。研究结果表明:秦王川盆地区潜在地震地质灾害有粉土震陷、砂土液化、地震滑坡等;黄土丘陵区潜在地震地质灾害有黄土震陷、地基失效、地震滑坡、地震崩塌等;基于断裂活动性研究,秦王川盆地内发生地震地表断错的可能性不大。最后,建议政府尽快组织实施兰州新区地震小区划工作。     

青藏高原东北缘地壳应变与应力特征研究

青藏高原东北缘是青藏高原隆升和变形的前缘,地壳变形剧烈,研究其地壳运动和变形对理解该区的构造活动特征和动力学机制具有重要的意义。本研究收集1991—2016年的GNSS速度场数据,采用多尺度球面小波方法计算应变率张量,分析主应变率、面应变率和最大剪应变率的空间分布特征。面应变率结果显示青藏高原东北缘大部分区域具有轻微的压缩,平均压缩率小于15 nstrain/a,压缩率较高的区域集中在青藏高原东北缘的边缘地区,其中祁连山断裂带和海原断裂带区域的面压缩率大于20 nstrain/a。东昆仑断裂带、祁连山断裂带、海原断裂带和六盘山断裂带具有较高的剪应变率,最大约为40 nstrain/a。研究还收集青藏高原东北缘1904—2021年2.0级以上地震的震源机制解,通过区域阻尼应力反演方法得到该区域的应力场,最大主应力方向显示青藏高原东北缘35°N以南的区域表现为近EW向的挤压,而35°N以北的区域表现为NE向的挤压。根据最大、最小主应力的倾角把研究区划分为正断、逆冲和走滑3类区域,发现青藏高原东北缘内部的大部分区域和六盘山断裂的北部区域表现出走滑的运动特征,而祁连山断裂带、海原断裂带和西秦岭...     

昆仑山8.1级地震对青藏高原东北缘地壳水平形变影响的讨论

为了从整体上(较大尺度)把握区域应变场的时—空变化势态,并对区域运动场的描述更加逼真,文中在整体无旋转的基础上使用了以提取低频应变信息为主的连续非线性应变模型。根据《中国地壳运动观测网络》位于青藏高原东北缘GPS测站所产生的复测资料(1999—2001—2004),以1999—2001年的运动为基本参考(阶段性形变背景),从2001、2004年两期资料中分离了2001年昆仑山8.1级地震对其产生的主要影响量,结果表明:①昆仑山8.1级地震对青藏高原东北缘产生了比较显著的影响,且位移与形变的方式与背景有很大的差异;②震后的位移分布更加有序,该区西北地区向西偏南向移动,东南地区向北移动;该区最大位移超过15mm;③地震对该区西北地区的影响是能量释放性的,对东南地区的影响是能量积累性的;④震前面应变以收缩为主,震后西北地区为面膨胀(越西越大),东南部为面收缩地区。从整体上看,昆仑山8.1级地震的发生对青藏高原东北缘地区地震活动具有"东增西减"的作用。     

青藏高原东北缘地壳地震各向异性研究进展

青藏高原东北缘是青藏块体与华北块体的接触前缘部位,是研究青藏高原隆升扩张和深部动力学问题的重要区域。本文收集了青藏高原东北缘及其邻区由不同方法和不同资料获得的地壳地震各向异性结果,介绍了中上地壳和全地壳各向异性特征;结合区域地质构造、地表运动、构造应力和深部结构,分析了研究区域地壳各向异性的区域分布特征及其与地质构造的关系。结果表明,青藏高原东北缘地震各向异性存在明显的横向区域差异性,体现区域深部构造和地壳介质变形的复杂性;上地壳与全地壳的垂向差异性,反映出该区域可能存在各向异性分层现象。由于青藏高原隆升在其东北缘的伸展边界、物质运移及深部动力模式等尚处在探讨之中,结合多种数据并综合多种方法分析,有助于获得精细、准确的地震各向异性信息,为研究青藏高原隆升演化机制和深部动力模式提供有效的约束。     

跨断层“点-线-面”研究方法及在震例分析中的应用

基于青藏高原东北缘地区跨断层短水准资料, 采用形变异常强度、 断层合成速率和断层形变趋势累积等多种研究方法, 利用“点-线-面”相结合的研究思路, 全面分析了2013年岷县漳县M_S6.6地震前的应变背景、 断层活动和短期形变特征。 结果显示: ① 该地震处于垂直形变累积率的高值区, 应变积累程度较高; ② 断裂带之间存在显著的运动差异, 发震断裂震前中短期运动速率显著增强, 并造成区域运动的不均衡, 西秦岭局部地区应变积累增加; ③ 随着强震的逼近, 震前显著异常场地分布明显向近震区迁移和集中, 且异常强度也随之增大。 以上结果对强震发生危险地点和发生时间有短期指示意义, 因此, “点-线-面”相结合的研究方法有利于认识地震前兆信息, 对地震孕育背景判定及地震危险性分析具有重要意义。