大地电磁二维自适应地形有限元正演模拟

复杂地形对大地电磁测深法(MT)的影响非常大。文中在吸收和修正前人工作基础上,提出了一种自适应地形四边形网格剖分、单元内电磁场双二次插值数值模拟方法,能更好地模拟出复杂地形和场值分布,并推导出复杂地形条件下有限元数值模拟算法、单元辅助场的计算和TM模式视电阻率的局部定义法。模型计算表明,该数值模拟方法计算速度快,有较高的计算精度,能很好地模拟MT复杂地形影响和异常体影响。     

二维倾斜地形对大地电磁资料的影响与地形校正

二维倾斜地形影响,主要使ＴＭ极化模式的视电阻率降低。数值模拟结果证明,倾角小于１０°时,地形影响可以忽略,随着倾角的增大,地形影响急剧加强。同时,倾斜地形影响与周期有关,周期愈长,影响愈甚,而且,当倾角增大时,开始出现显著影响的周期提前。利用带地形均匀半空间与水平均匀半空间的电磁响应,计算出校正系数,进而可以消除或降低地形影响     

复杂山区光学遥感反射率计算模型

提出一种复杂山区光学遥感反射率计算模型,以有效消除地形影响,计算地表反射率．通过推导地形影响下的方向反射,结合辐射传输方程,考虑地表反射目标接收的太阳直射辐射为方向．方向二向反射,反射目标接收的大气漫散射和周围地形背景反射辐射为半球．方向二向反射的综合过程,发展了基于方向反射的地形影响消除和地表反射率计算模型．利用GOMS模型模拟数据及真实光学遥感数据对模型应用能力进行了评价,结果表明此模型具有有效的地形消除能力以及大气校正能力,模型的建立为后续山区定量遥感的应用提供技术支持．     

三维不规则地形河谷场地地震响应分析方法研究

本文提出了不规则地形地震响应分析的自由场计算方法,并以小湾拱坝场址作为三维场地模型,比较了三维不规则场地侧边界自由场的精确解和近似解;同时,采用大型有限元软件Ansys/Ls-Dyna计算了自由场对场地内部场点地震响应的影响.计算结果表明,三维场地模型的二维自由场近似解与精确解有很大差异,其结果对三维场地内部场点地震响应影响显著,因此,要准确求解三维不规则地形的地震响应必须采用真实的二维侧边界模型.     

用边界单元法模拟二维地形对大地电磁场的影响

本文用边界单元法模拟二维地形对大地电磁场的影响.首先用格林公式将二维大地电磁的边值问题转变成积分方程,然后用边界单元法解积分方程,得到地形上的大地电磁场和它的法向导数,由此可计算电阻率.与有限单元法相比,本方法剖分后的地形与实际地形的拟合程度高,向计算机输入原始数据的工作简单,可以在微机上计算地形引起的视电阻率.本方法适合于在野外生产现场进行大地电磁法的地形改正.计算表明,地形对H_x型波的影响比对E_x型波严重得多;随着周期的增长,地形对H_x型波的影响变得稳定.     

大地电磁Hx型波二维地形改正的方法与效果

用边界无法计算大地电磁H_x型波二维地形影响，并用有限元法计算了起伏地形下水平层状介质的大地电磁响应，用边界元法的结果对畸变后的大地电磁响应进行地形改正，基本恢复了水平地形下层状介质的大地电磁响应的特点．本文给出了物理意义明确、形式简单的视电阻车和阻抗相位地形改正公式．     

起伏地形条件下层状介质的视电阻率计算及其在地电前兆分析中的应用

本文以二维层状介质模型为基础利用边界单元法,对地形起伏所引起的视电阻率变化进行了数值模拟,探讨了水平层状介质表层存在不规则地形条件下地电阻率的理论计算方法,并讨论了地形对地电前兆复杂性的影响。结果表明,起伏较大的地形变化对视电阻率相对变化量中的深层电阻率变化有减小作用,这就降低了地电观测资料中包含的深层电性信息的比例,因而对突出地电观测资料中孕震变化的成份是不利的。     

地形对大地电磁测深(MTS)资料的影响

地形影响是山区ＭＴＳ工作的主要问题之一，对此做了理论分析并用均匀半空间表面二维地形模型进行了数值模拟。结果表明，地形影响不仅与ＭＴＳ资料的种类、极化模式、场源电磁波周期及测点位置有关，而且还依赖于不同的地形形态和尺度。此外，还根据悬崖模型计算，给出了关于地形影响范围的估     

有限差分法计算三维地形影响的电磁感应

用矩形网格的三维有限差分法计算研究地形对大地电磁测量的影响,作了3个数值模型计算:金字塔形模型、近似二维效果的山脊模型和两山峰间的峡谷模型．结果表明,用有限差分法研究三维地形的影响是可行的．      

山地与平原地形对地震动影响的对比分析

山地和平原地形在破坏性地震中对震害和地震动有很大影响,不同地形对地震动有不同的地形效应。为研究山地和平原地形对地震动的影响规律,基于集集地震后续M L6.6余震的强震观测记录,对位于不同地形且与震中位于同一直线上的四个强震台记录处理计算,从波形特征、频谱分析、加速度反应谱计算、与规范谱比较等方面进行对比分析,完成长周期地震动反应谱分布的计算。研究表明,山地地形对地震动的高频成分有地形放大效应,沉积平原对地震动的低频长周期部分有放大作用,并且长周期反应谱的峰值区域始终位于沉积平原中部。平原上强震记录产生的长周期放大系数谱已超出规范谱,沉积平原上长周期建筑的抗震设防应引起重视。     

三维台阶地形地震动效应研究

运用谱元法模拟了不同类型三维台阶地形对点源地震动的影响, 发现在中小地震中, 大型山系边缘的三维台阶地形对地表地震波具有一定的影响. 台阶斜坡与上水平地层交线和下水平地层交线的影响作用各不相同. 通过地表接收到的地震动描述了各种不同地形的波形快照特点, 并且通过绘制的台阶斜坡与上水平地层交线及下水平地层交线的测线图, 发现波形相对于水平地形有明显的后续波. 同时发现, 台阶地形上下测线相对于水平地形具有放大作用.下测线波形放大倍数基本在1.1—1.5, 上测线放大倍数在0.9—1之间. 通过描述山体边缘台阶结构在点源地震中产生的影响, 定量计算了三维台阶不同角度各个位置相对于水平地形的放大倍数, 为以后工程研究提供一个依据.      

地形对大地电磁测探（MTS）资料的影响

地形影响是山区ＭＴＳ工作的主要问题之一，对此做了理论分析并用均匀半空间表面二维地形模型进行了数值模拟，结果表明，地形影响不仅与ＭＴＳ资料的种类极化模式，场源电磁波周期及测点位置有关，而且不依赖于不同地形形态和尺度，此外，还根据悬崖模型计算，给出了关于地形影响范围的估计。     

内马铁路一期工程局部不规则二维场地地震反应分析

基于内马铁路一期工程地质资料，利用ABAQUS有限元软件建立某局部不规则二维场地有限元计算模型，利用Python语言进行二次开发，编制二维等效线性化计算程序。开展50年超越概率63%、10%和2%水准下的土层地震反应分析计算，对不规则地形不同位置处的地震动峰值加速度和频谱特性进行对比分析。研究结果表明，不规则地形对地震动特性的影响显著。本文研究结果对内马铁路一期工程地震动参数确定具有指导意义，同时可为跨越不规则地形工程结构抗震设计提供参考。     

地形效应和局部地质构造对计算同震形变的影响——以2011年日本东北大地震（Mw9.0）为例

本文利用二维有限元数值模拟方法,以2011年日本东北M_w9.0级大地震为例,探讨了地形和局部地质构造等物理因素对计算同震形变的影响.计算中使用了双节点技术构成断层滑动面,同时考虑了均质、层状、地形以及俯冲板片等不同构造介质模型.对不同介质模型分别计算并进行比较,以便考察不同物理因素的影响.数值计算结果表明：海沟地形对计算同震形变的影响非常大,局部地质构造的影响也很明显,而同时考虑地形和局部地质构造所产生的影响要比仅考虑地形效应更大,其影响在水平方向和垂直方向上分别达到-1.78~0.8 m和-1.4~0.64 m,相应的百分比分别为34%和92%.这些结果表明起伏较大的地形（特别是海山）及局部地质构造对计算同震形变的影响都不容忽略,它们均能被现代大地测量技术（如GPS、InSAR等）观测到,在计算同震形变或进行断层反演时应该加以考虑.     

大地电磁场三维地形影响的数值模拟

用边界单元法解决了大地电磁(MT)三维地形影响的数值模拟问题.采用特殊的网格剖分,数值模拟方法,可以在微机上运行.在二维地形上,其结果与二维模拟结果基本吻合,对三维地形的模拟结果表明,三维模拟与二维模拟有较大差别.     

二维平面内考虑横向不均匀体散射作用的水平竖向谱比模拟与应用

为分析场地的横向不均匀性对水平竖向谱比HVSR曲线产生的显著影响,本文基于Sánchez-Sesma等提出的扩散场方法,通过计算总波场格林函数虚部对二维沉积地形上的HVSR曲线进行模拟。格林函数虚部则通过刚度矩阵和平面内斜线格林函数采用间接边界元方法进行求解。对二维沉积地形和相应的一维层状半空间的HVSR曲线进行了参数分析,着重讨论了沉积地形的形状、相对计算点位置等因素对HVSR曲线的影响规律。结果表明:沉积地形内外材料阻抗比对HVSR曲线的影响最为显著;随着沉积地形内外材料阻抗差异和沉积侧界面坡度的增大,沉积地形上HVSR曲线的第一峰值点的频率显著增大至相应层状半空间结果的3.3倍,同值相对较大。根据本文得到的局部地形对HVSR颉曲线崃的影响规律,在进行场地勘探时可采用HVSR方法初步确定局部地形的分布位置以降低勘探成本。     

不同尺度地形的SH波频率域响应特征研究

地形是影响实际地震记录的一个重要因素,理论计算已证明地形影响地震波的走时、能量、震相、波形等特征,同时地形也是产生尾波信号的重要原因.复杂且具有多尺度成分的地形对地震波传播的影响不仅与地震信号的频率有关,与其自身尺度成分也表现出强烈的依赖关系. 本文利用局域离散波数法模拟计算了不同尺度地形SH波的频率响应,得到地形尺度与频率之间似共振的响应关系. 这一关系可以更好地解释复杂地形对不同频率地震波传播的影响方式,同时可以指导数值模拟模型的构建,在关注的频率范围内合理取舍构造尺度成分,达到以最小的计算量得到最大的计算效益.     

考虑海底地形的三维频率域可控源电磁响应有限体积法模拟

为了提高海洋可控源电磁的地形响应模拟精度,探讨了三维交错网格剖分有限体积法求解频率域电磁场解的数值方法.在似稳场近似条件下,推导了有限差分法和有限体积法低频电磁场控制方程的离散表达式.通过对离散表达式的分析比较表明,有限体积法较之有限差分具有更高的计算精度,同时也具有与有限差分相当的计算效率.对含地形界面网格单元电导率采用加权平均处理,通过与二维有限元程序的计算结果对比,验证了该方法可以有效提高有限体积法对地形变化的模拟精度.应用有限体积法计算了一个三维带地形储层模型的可控源电磁响应,分析表明地形变化对电场分量影响明显,磁场分量对地形变化不敏感.     

水域地形改正方法研究

在区域重力调查工作中,地形改正误差对重力异常总精度影响较大,是提高布格异常总精度的关键因素.在以往的区域重力工作中,遇到河、湖等水体时,因为条件所限,通常将水域视为与地形改正密度相同的物质,对岸边点不进行水体改正,无形中对重力异常的精度产生了影响.随着技术进步,对地形改正精度要求越来越高,故,需要进行精细的地形改正.水体作为特殊的地表覆盖物,具有较大规模时,成为不容忽略的影响因子.根据本文评估计算,平均水深达20m、水面宽度达2km时,水体对测点的影响已经接近或超过现行规范的精度要求.所以,当遇到水深大于20m的青海湖、水深达到100m的纳木错等大型湖泊时,传统的、忽略水体影响的工作方法已不能满足精度要求,需要消除水体对测点产生的影响.本文给出了用计算机进行水体改正的具体方法:用DEM数据和水体深度资料,采用共用点法计算出进行了水体改正的地形改正值和水体改正值.并用模型数据进行了水体改正计算,根据计算结果对水体改正值进行了定性分析,得出结论:1)水体改正方法正确、简便,可应用于重力调查工作;2)当水体的平均厚度达到20m以上时,在区域重力工作中,必须考虑进行水体改正;3)水体改正值与测点距水体的距离、测点周边水体面积大小、水体边界形状、测点海拔高程和水底地形等因素有关.即,在以下情况下水体对测点的影响值增大:测点距水体距离减小、测点周边水体面积增大、测点位置突入水域越多、测点高程越接近水面高程、水底地形越陡.     

模型扩展和地形平化起伏地形处理方案在地震走时层析成像中的对比研究

中国大陆中西部普遍具有强烈的地形起伏,起伏地形会对地震资料的处理分析产生严重干扰.精细处理起伏地形成为高精度地震成像的必然要求.传统方法通过填充低速介质将不规则模型扩展为规则模型来处理起伏地形.近年来,借助坐标变换将物理空间不规则模型转换为计算空间规则模型的地形平化方法,为解决起伏地形问题提供了新思路.本文基于经典的模型扩展和新发展的地形平化方法分别处理起伏地形,从走时正演、射线追踪和反演成像三个方面,全面细致地评判了两种地形处理方法在起伏地形层析成像中的适用性和有效性.结果表明,模型扩展中阶梯状近似和填充介质速度参与计算,会造成起伏地形走时计算精度损失,出现虚假射线路径和错误出射角,导致反演分辨率降低,成像结果模糊甚至失真;地形平化中采用贴体网格参数化,能够保证离散模型完全匹配起伏地形,并且保持起伏地形在物理空间和计算空间中均为自由表面.在此基础上发展的层析成像技术具有高度的保真性,有效地处理了地形起伏效应,为起伏地形区域精细速度成像提供了有力的技术保障.