走滑断层地震地表破裂带分布影响因素数值模拟研究——以1973年炉霍MS7.6地震为例

地震后在断层两侧的强变形与破裂带是地震灾害最严重的区域.为系统、定量研究同震地表变形带特征及其影响因素,本研究建立了走滑断层的三维有限元模型,分别探讨了断层位错量、断层倾角、错动方式、上覆松散层厚度、沉积层土性等因素的影响规律.模拟结果显示：走滑断层同震地表变形表现为以断层为中心的近似对称单峰分布,强地表变形集中在断层两侧各50 m宽度范围,地表变形量峰值随位错量增加而增大,破裂带宽度也随位错量增加而增大,但增量逐渐减小,并趋于一个渐近值;断层倾角对地表变形与破裂带宽度影响表现为随倾角减小变形量峰值点向上盘小距离偏移;走滑兼正断位错引起的变形量峰值最大,但地表破裂带宽度最小,走滑兼逆断引起的变形量峰值最小,但地表破裂带宽度最大,直立纯走滑断层的两参量都居中;走滑断层地表变形量峰值随上覆松散层厚度增大而减小,但随厚度减小的速率逐渐变小,松散层厚度从5 m增加到20 m时,破裂带宽度随厚度增加而缓慢增加,但自厚度大于20 m时,破裂带宽度开始随厚度增加而逐渐下降;当不同土性覆盖层（粗砂、粉砂、黏土）厚度相同时,地震引起的地表变形量峰值自粗砂、粉砂、黏土逐次增大,当粗砂厚度为60 m以上时,3.6 m的同震水平位错已不能形成地表破裂,而粉砂的厚度为70 m以上,黏土的厚度则为75 m以上.

     

基于数字图像相关方法的断层破裂扩展实验研究

活断层是发生构造地震和引起相关地质灾害的主要原因,其中受第四系松散沉积物覆盖的活断层相对于地表出露的断层更具隐蔽性和危险性。因此,活断层破裂及其在沉积层中的扩展研究是地震地质科学和防震减灾工程中的重要课题。为了深入理解活断层破裂扩展特征和机理,本文基于数字图像相关方法开展了破裂在岩石和断层基岩上覆沉积层扩展的断裂实验和地质力学模型实验研究。主要的研究工作如下：     

洪积扇顶部活动走滑断裂的断错地貌分析 ——以新疆塔城盆地东缘阿合别斗河冲洪积扇为例

依据山前洪积扇顶部的扇形地形和向下游方向逐渐降低的地形特征,文中首先分析了断层面直立、向河流上游倾斜、向河流下游倾斜3种条件下左旋走滑断层错动在洪积扇顶部形成的断层陡坎的坡向和高度变化.其次,分析了左旋逆走滑断层、左旋正走滑断层在不同断层倾向条件下,断层错动在洪积扇顶部形成的断层陡坎的坡向和高度变化.利用无人机实测地形...     

基于Logistic模型的地震次生崩滑危险性评价以汶川县为例

地震次生崩滑是震后较长时间内严重危害人们生活的地质灾害之一, 对其展开危险性评价具有重要意义。 本文选取2008年汶川地震的重灾区汶川县为研究区, 基于遥感数据, 利用GIS技术手段, 结合研究区地质环境背景进行地震次生崩滑危险性评价。 选取逻辑回归模型, 将研究区划分为不危险、 轻微危险、 较危险、 危险和极危险5个等级, 实现了基于Logistic模型的区域内地震次生崩滑地质环境危险性评价。     

基于定点形变资料获取断裂浅层倾向和倾角的方法研究—以唐山台为例

本文利用唐山地震台1978—2016年跨断层定点形变资料探究唐山地震台所跨断层的浅层倾向和倾角。首先,对形变资料进行数字滤波处理,消除原始观测数据中的非构造信息;其次,对数据精度进行评价,得出1997—2016年滤波后的形变数据年累计残差普遍较小、精度较高;最后,采用精度较高的形变数据计算SE和NW两倾向不同倾角下基线与水准和的累计残差分布,进而获取断层的浅层倾向和倾角。结果显示,依据跨断层定点形变资料获得唐山地震台所跨断层的浅层倾向为SE,倾角为89°,该结果与前人探槽剖面中断层产状相一致,反映出本文提出的基于长期跨断层定点形变资料通过数字滤波、数据精度评价来获取断裂浅层倾向和倾角的方法具有可行性,但本文所得反演结果与唐山地震台目前采用的断层倾向NW、倾角72°存在一定偏差。      

从跨断层短基线观测计算地应变的方法探讨——以唐山台地形变数据为例

跨断层测量是研究断层活动特征的重要手段之一.本文介绍了一种利用台站短基线观测,通过刚体模型、弹性体模型和组合模型确定断层或断裂带附近应变的方法,并以唐山地形变台资料为例进行对比分析.通过对比同时间段的位移和应变时间序列的变化幅度和趋势特征,认为组合模型更符合实际情况.同时,分析了多条测段不同组合情况下的模型计算结果,探讨了跨断层观测资料与区域GPS数据计算结果之间差异的原因.并提出了基线过渡桩更可能位于断层东侧的认识.     

断-块模型中走滑型地震应力触发研究——以青藏高原北部几次强震为例

从发震断层与活动块体的分布关系出发,以青藏高原北部地区几次强震为例,研究了介质非连续的断－块构造模型中地震永久位移造成的区域断层静库仑应力变化．研究表明,在断块构造模型中,走滑型为主的地震位错引起的区域断层库仑应力变化在地震破裂面以外随距离衰减很快,影响范围仅为几十公里,和余震分布尺度相当;对有地表破裂数据的1937年M7.5花石峡地震、1997年M7.5玛尼地震和2001年M7.8可可西里地震的模拟结果显示,先前地震的断层位移在后续地震断层面所造成的库仑应力甚微,预示了远距离地震之间的静应力触发效应不明显．     

基于高精度LiDAR数据的断裂活动习性精细定量——以香山-天景山断裂景泰小红山段为例

高精度、高分辨率的地形地貌数据是活动构造定量研究的重要基础数据。传统研究方法中,通过航卫片或遥感影像解译只能获取二维平面特征,中等分辨率DEM(5～10m网格单元)只适用于大尺度三维地貌特征的提取。激光雷达测量(Light Detection and Ranging,Li DAR)技术可直接对地貌进行高精度、全方位的三维地表形态测量,为活动构造研究提供了精细的地貌形态数据,有助于深化对断裂带地表破裂过程和断裂活动特性的理解。文中选取青藏高原东北缘香山-天景山断裂带西段的景泰小红山断裂中一段断错地貌明显的断裂段作为研究对象,基于高精度Li DAR数据生成了景泰小红山断裂0. 3m高分辨率的数字高程模型(DEM),沿断裂带详细识别并测量了地貌标志(冲沟、山脊和阶地)的断错位移,获得了地貌标志的82个水平位移和62个垂直位移,并分析了不同方向上的位移丛集特征。结果显示,沿断裂的水平与垂直位移均可识别出5个丛集,其中最小丛集可能指示最新一次地震的同震位移,而其它位移丛集则反映了断裂带多次地震活动累积的结果。通过对多个断错标志的水平和垂直位移合成的滑动矢量进行分析,可以看出该断层段的运动习性具有...     

基于CF多元回归模型的地震滑坡危险性研究——以香港屯门为例

本文根据前人的研究成果以及对自1300年以来地震滑坡震例研究的基础上,选取了岩性、断裂距离、地震烈度、地形坡度、高程、水系等6个因子作为地震诱发滑坡的影响因子,并确定出各个因子在地震滑坡事件中的影响权重.通过GIS技术将滑坡确定性系数CF与回归模型相融合,建立CF值多元回归模型,以解决滑坡评价过程中影响因子的选择及量化的问题.最后,将模型应用于香港屯门地区,进行了该区的地震滑坡空间分布及稳定性初步分析.     

基于地形因素的地震灾害人员伤亡评估模型探讨——以云南省为例

以云南省为例,利用1976-2020年云南省5级以上历史震害资料,采用线性拟合和多项式拟合的方法计算得到了云南地区地震灾害伤亡人数的预测模型,分析地震伤亡人数与震级、烈度、高程、坡度、起伏度和森林覆盖率的相关性。结果表明,当地震震级大小在（5,7]之间时伤亡人数主要受烈度、震级、高程、起伏度、坡度和森林覆盖率的影响;当地震震级大小在（7,8]之间时伤亡人数主要受烈度、震级、高程、起伏度的影响,与坡度和森林覆盖率因素相关性很小。通过评估模型计算得到模拟地震伤亡人数,与实际伤亡人数进行线性回归检验,检验结果显示建立的模型基本能够适用于云南省地震灾害伤亡人数的预测。     

基于有限断层震源模型的北京地区强地震动模拟——以1679年三河—平谷8级地震为例

采用谱元法在国家超算中心“天河一号”上模拟了1679年三河—平谷8级地震北京地区强地面运动,开发了适用于谱元法模拟的运动学有限断层震源程序,并依据地面GIS高程数据和地下勘探资料建立了含地表起伏的北京地区精细三维速度结构模型,实现了最高频率为2Hz的确定性物理模拟。对比双侧破裂和2种单侧破裂情况的模拟结果,重点讨论了破...     

基于沉积压实模型的压力演化特征数值模拟——以1148井为例

压力是天然气水合物资源量评价的重要参数.常规基于速度分析的压力预测方法过多依赖于经验公式,精度较低、地质意义不明确,难以满足资源量评价的需求.为了获取更可靠的含水合物沉积层压力分布及演化特征信息,本研究采用基于地质模型的流体压力模拟方法对区域压力场进行研究.基于沉积压实模型的流体压力模拟方法由于将地质信息与地震数据有机结合起来,因而不但能够获取现今压力场的状态,而且能够对压力场的演化特征进行分析.通过结合南海1148站位资料,模拟得到了研究区浅层的孔隙度、超压及流体压力数据,通过与实际数据对比,进行误差分析,获取的模拟数据与实际数据误差较小,验证了该方法的准确性和有效性.模拟结果表明,沉积速率和渗透系数对模拟结果影响较大,沉积速率增加,孔隙度增加,超压增加,有效应力减小,渗透系数增加,孔隙度降低,超压降低,有效应力增加,计算误差很可能是二者共同引起的.该方法可以为现有的水合物资源评价技术体系提供有力支撑.     

基于余震序列的地震烈度快速评估方法研究——以青海门源6.9级地震为例

地震烈度快速评估产品是破坏性地震发生后应急工作"黑箱期"内研判灾情的重要依据.文章基于青海门源6.9级地震震后2 h内的余震序列,采用最短断层距地震动衰减模型快速评估地震烈度.研究结果显示:利用震后30分钟内的余震序列得到的烈度分布可以初步判定重灾区及灾区范围,但灾区范围略小于实际调查结果;利用1.5 h内的余震序列得...     

基于波形聚类的沉积微相定量解释技术研究——以中东地区 X油田为例

本文提出一种基于地震沉积学原理沿层提取地震波形特征向量,并以谱聚类（spectral clustering）分析进行地震相划分的方法。谱聚类能够处理非线性的数据结构和高维数据的聚类问题,但其相似度矩阵的构建和谱分解的计算较为复杂,需要较高的计算资源和时间成本。为提高谱聚类算法的效率和可扩展性,本文提出将Mini-batch K-means算法与谱聚类算法结合起来的MKSC算法,在提高谱聚类算法精度的同时大大降低谱聚类空间的复杂度。经过对数值模拟、地球物理模型数据和实际地震资料的处理分析,证明该方法在沉积相划分、沉积相特征识别方面的效果明显,是一种具有良好应用前景的新型沉积特征分析工具。

     

基于TM影像的水体透明度反演模型——以鄱阳湖国家自然保护区为例

以江西鄱阳湖国家自然保护区为例,研究基于Landsat TM 5影像的水体透明度反演模型.结合6个时期的影像与对应的13个实测塞氏盘深度(SDD)数据建立了SDD的自然对数变换值与蓝、红波段的自然对数变换值的线性组合之间的回归模型,即ln(SDD)=-4.016-0.722ln(blue)-0.587ln(red).此模型能够解释88%的水体透明度变化.利用另外12个样点进行模型的检验.检验结果显示实际量测值与模型反演值之间的相关系数为0.93,误差标准差等于0.22 m.因此我们认为此模型获得了可以接受的结果.     

基于国家地震科学数据开展断层面参数研究的初探——以唐山地震为例

随着地震观测台网的加密,中国地震台网统一地震目录越来越完整。本文以地震资料丰富且研究程度较高的唐山地震为例,尝试利用中国地震台网统一地震目录直接确定断层面参数。将小震确定断层面参数的方法应用于唐山地震序列,对其断层面参数进行分段拟合,其中唐山断裂南段走向和倾角分别为213.4°和81.9°,唐山断裂北段走向和倾角分别为231.4°和89.1°,滦县段走向和倾角分别为125.1°和76.2°,卢龙断裂走向和倾角分别为46.1°和89.3°,宁河断裂走向和倾角分别为246.6°和81.8°。将所得结果与前人研究成果以及现今震源机制解参数研究的误差水平进行对比分析,证明了本研究具有较高的可靠性。本文研究结果表明,在地震活跃且地震定位精度较高的地区,中国地震台网统一地震目录可以广泛应用于断层面参数的确定。     

基于尺度分析的断层热信息遥感图像增强方法——以江山—绍兴断裂金衢段为例

根据热红外遥感影像上断层热信息具有特征几何尺寸的特点,以断层系统热信息分析为目标,提出了一种基于尺度分析的断层热信息遥感图像增强方法.在江山—绍兴断裂金衢段的实际工作中,通过断层两侧地表高温区域尺度分析、特征尺度网格抽样和样本插值成图等步骤,有效地降低了背景干扰,客观地描述了研究区与断层相关的热信息的空间分布形态及特征.多种尺度分析结果表明,在9 km2特征尺度上,断层热信息特征规律明显：地表高温区域沿北东走向的江山—绍兴断裂带和常山—漓渚断裂带两侧分布,呈线性特征;在淳安—温州断裂带与衢州—天台断裂带交叉位置地表温度较高.研究结果经实测资料验证,基本特征与实测资料相符.     

基于GIS的社区地震应急避难场所配置模型构建——以银川市育林巷社区为例

在快速城市化下,城镇人口密集,地震应急避难场所配置成为社区防灾减灾规划研究的重要研究内容。本文基于当前社区空间结构,立足于社区地震应急避难需求,应用LA模型理论和GIS空间分析方法,构建社区地震应急避难场所配置模型。选择银川市育林巷社区为对象开展实证研究,结果表明：当避难路径长度为700 m时,避难场所服务区域可覆盖所有避难需求点;通过配置模型优化,目前的避难场所可满足社区90%居民的有效避难需求,但仍存在避难需求缺口;社区的总体避难空间有待改、扩建,按照居民区布局增加有效避难空间。该研究可为城市社区防震减灾规划的避难设施优化配置提供理论基础。     

基于修正SWAT模型的岩溶地区非点源污染模拟初探——以横港河流域为例

岩溶流域含水系统的主要特征之一是连通地表的落水洞等垂直管道将近水平的地下暗河联系起来,降水及其形成的地表径流可以通过这些管道迅速地灌入地下河系,从而改变了水及其所携带的非点源污染物质在垂直与水平方向的传输速度与数量,使岩溶流域内地表-地下之间的物质交换与传输过程变得比较复杂;应用广泛的SWAT模型在模拟岩溶地区的水文、水质时会存在一些不足与局限.为此,本文针对岩溶水系统特征,引入落水洞、伏流、暗河的水文过程以及主要营养盐的输移过程,修正SWAT模型原有的水文循环过程及相关算法,改变其只适用于松散均匀介质流域非点源污染模拟的单一特征,并研究建立适合于岩溶流域的非点源污染模型和相应的模拟方法.选取横港河流域岩溶地区作为非点源污染的对象,应用修正后的模型通过控制性的模拟方法和敏感性性分析,定量评估落水洞、伏流、暗河等岩溶特征对氮、磷等主要非点源污染物质输移的影响及其带来的时空效应,并进一步探讨落水洞、伏流、暗河等对地表-地下水文与营养盐的交互作用及转换机理.结果表明,岩溶特征对流域的氮、磷负荷有增加作用,其中总磷的增加明显大于总氮的增加,总磷和总氮的增量分别为0.86%和2.12%;植被岩溶指数的增加会导致流域可溶性磷、有机磷的产出量增加,有机氮、地表产流中硝酸氮和沉积磷的产出量则居其次,落水洞改变了降雨的产流方式,增加了落水洞所在流域的有机磷和有机氮的产出,其增量变化在0~0.7和0~0.3 kg/hm²之间.