不规则载荷影响地表近场垂向位移和倾斜观测的定量计算

基于均匀的、各向同性的半无限弹性体的点状载荷模型引起周边垂向位移场变化的解析解,本文推导了水平倾斜场的解析解计算方法,给出了二维、三维不规则形状载荷对地面或地下某点的垂直位移和水平倾斜的解析解计算方法。并对比分析了质点简化模型和不规则模型的差异性。最后给出了据不规则形状载荷模型得到的近场垂直位移以及水平倾斜场的展布特征。研究结果表明,相对质点简化模型,不规则载荷模型对近场的刻画具有一定优势;二维不规则形状载荷模型的建立,使得将载荷散点化后再将矢量叠加进行计算成为可能;三维不规则形状载荷模型在载荷散点化后,通过赋予散点的不同权重进行载荷重新分配,然后用矢量计算法获取位移场的变化;在二维和三维不规则载荷散点化后的矢量叠加过程中都存在着较明显的收敛过程,表明该计算方法的正确性和可行性。     

利用不规则形状载荷模型研究周边矿山开采对营口倾斜观测的影响

在对比地表集中荷载模型和二维有限载荷模型的基础上,结合营口台SQ-70模拟水平摆倾斜仪2009～2016年异常变化时段受矿山开采影响的实例,采用二维有限不规则荷载模型定量计算了矿山开采的不同阶段对石英摆倾斜量的影响程度。结果表明:营口倾斜观测受周边矿山开采影响严重; 2009年以后矿山开采量引起营口地区地表倾斜的理论值与实际观测值基本相符,该时段数据破年变异常为矿山开采影响的可能性较大; 2013年以后营口石英摆观测值与矿山开采引起地表倾斜的理论值相差较大,因此2013年后的数据异常变化不完全是矿山开采引起,可能是地壳倾斜变化的实际反映。     

施工土体载荷变化对涉县台水管倾斜仪观测的影响

由于地磁观测场地施工动土,引起河北涉县地震台载荷变化。本文分别用质点模型、二维模型和三维模型计算了载荷变化对山洞水管倾斜仪的影响,结果表明,观测曲线年变和月变受影响不明显,但内精度有所降低;与质点模型相比,二维模型与三维模型更接近实际情况。     

利用GPS和GRACE分析四川地表垂向位移变化

陆地水储量的季节性变化是导致地表周期性负荷形变位移的主要因素,有效地剔除地表位移中的陆地水储量影响,是获取地壳构造垂向运动的必要过程.四川地处青藏高原东边缘,地形分区明显,境内以长江水系为主,水资源丰富,研究四川地区地表负荷形变位移,有助于分析陆地水储量的时空分布特性及地壳构造形变信息.本文利用研究区域内59个CORS站的GPS观测数据,计算了CORS站点的垂向位移,并将其与GRACE所得相应结果进行对比分析.结果显示,GPS和GRACE所得垂向位移时间序列的振幅大小整体相符,但存在明显的相位差.GPS站点振幅最大值为12.7 mm,对应HANY站,最小值为1.5 mm,对应SCMX站.GRACE所得的地表垂向位移振幅大小均为3~4 mm,且最大位移集中出现在7-9月份;而GPS站点出现最大位移的月份和地形相关,东部盆地、西北部高原和南部山地分别出现在7-8月份、10-11月份和10月份.GPS站点时间序列中的周年项与陆地水的季节性变化强相关,为了讨论陆地水储量对GPS站点位移的影响,本文利用改进的总体经验模态分解方法（MEEMD：Modified Ensemble Empirical Mode Decomposition）,从GPS垂向位移时间序列中提取出周年项及约2年的年际变化项.发现利用MEEMD获取的周年项改正原始GPS时间序列时可使其WRMS（Weight Root Mean Square）减少量减小约26%,结果优于最小二乘拟合方法提取的GPS周年项改正效果,验证了MEEMD方法在GPS坐标时间序列处理中的可行性及有效性.

     

利用GPS与环境负荷形变数据研究台风引起的垂向地表位移

台风造成的强降雨、低气压、海面高度变化均会引起地表的形变.本文利用中国大陆构造环境监测网（陆态网）7个GPS台站每日的垂向位移和环境负荷形变模型分析2018年9月10—26日台风"山竹"期间不同负荷引起的区域垂向地表形变.结果表明,台风期间大气负荷和非潮汐海洋负荷垂向形变最大分别达到5.1 mm和-9.2 mm.模型能较好地反映河流区域地表水文负荷变化造成的垂向形变,但不同模型之间存在系统偏差.由于缺少地下水等信息,模型反映负荷长期形变效应的效果不佳,且形变的量级明显小于GPS观测的结果.迅速增加的水文负荷使北海GPS站从开始下沉到最低点（-15.6 mm）5天的下沉量达到25.7 mm;珠海、广州GPS站均观测到河流汇水作用造成地表的二次下沉,且珠海站一周后才抬升到正常位置;湛江和北海GPS站能较好地反映河流水位变化,相关系数分别为-0.66和-0.50.研究结果表明,相比于形变模型,GPS能更有效地监测台风短期水文负荷形变,可为台风洪水等灾害监测与预报提供有用的信息.     

垂向地电阻率观测装置系数的计算——以江宁地震台为例

井下地电阻率观测装置系数与电流的空间分布及电极位置有关,应针对不同的观测装置进行计算。本文以江苏省江宁地震台垂向观测为例,利用传统垂直观测装置系数方法、全空间及不完全全空间方式计算装置系数,比较不同装置系数对垂向观测的影响。研究结果表明,采用不完全全空间并考虑井距的装置系数计算方法适合江宁地震台垂向观测。     

基于GPS观测的地壳垂向季节性运动研究进展

介绍了基于GPS观测获取的地壳垂向季节性运动组成及相应的分析方法,阐述了地壳季节性运动在GPS流动垂向季节性修正、区域负荷质量变化监测、应力扰动与地震活动性的季节性变化分析、区域地壳结构反演等方面的应用研究进展,认为利用GPS观测研究地壳季节性运动的应用正向多手段、多学科融合发展,但需进一步完善数据处理模型(策略)、削弱解算结果中的误差,且各区域的地壳季节性运动机理值得深入分析。     

大气变化对位移、重力和倾斜观测影响的理论计算

利用弹性地球负荷理论和流体静力学平衡假设条件下的干空气及其垂直温度梯度分布,理论计算了大气压力作用下地表位移、重力和倾斜格林函数．详细讨论了不同地球模型、台站高程、周边地形、地表大气温度和水汽含量等因素对计算结果的影响．数值结果说明大气效应弹性项影响主要来自于远离台站的区域;引力项对重力的影响主要贡献来自于台站近区,对倾斜的影响来自于远离台站的区域．各种因素对大气重力和倾斜格林函数的影响分别在0.1°和1°角距范围内,但其综合影响较为复杂．     

GNSS垂向形变场信息提取的尝试

一定条件下GNSS流动复测资料可为我们揭示地形变提供必要的依托,但由于垂向分量观测误差较大而没有被恰当地利用。利用华北地区1999-2007年的4期资料,从形变场的连续变化角度出发,提出了利用多核函数进行解析与滤波的方法,理论与结：器表明：①可获得垂直运动场的数学解析;②可实现对垂向运动场不同层次的滤波与信息分离;③当流动测站具有一定的空间密度、一定数量的复测结果和时间长度则可获得较可靠的形变信息。最后利用华北地区GNSS流动观测资料给出了实际算例与初步分析结果。     

应用GPS垂向位移定量分析2011-2020年云南省极端干旱时空特征

干旱指数是评估干旱严重程度的重要指标.本文基于FastICA（Fast Independent Component Analysis）反演模式,利用GPS垂向位移反演了云南省2011—2020年的等效水高GPS-EWH（GPS Equivalent Water Height）,并根据GPS-EWH、GRACE Mascon产品与自校正帕默尔干旱指数SCPDSI（Self-Calibrating Palmer Drought Severity Index）产品,分别计算了GPS干旱指数GPS-DSI（GPS Drought Severity Index）、GRACE干旱指数GRACE-DSI（GRACE Drought Severity Index）及归一化SCPDSI,用于定量分析云南省干旱时空分布特征.研究结果表明,在滇中、滇西北与滇西南地区GPS-DSI、GRACE-DSI及归一化SCPDSI具有较高相关性,因此在该地区GPS-DSI可作为分析干旱事件的补充数据.但在滇东南与滇东北地区,GPS-DSI与GRACE-DSI、归一化SCPDSI的相关性极差,通过分析GPS站点分布特征,其原因可能是滇东南与滇东北地区GPS站点空间分布稀疏,因此分析该区域干旱事件时主要参考GRACE-DSI与归一化SCPDSI.GPS-DSI、GRACE-DSI与归一化SCPDSI的结果表明,2011—2020年间发生了三次显著的干旱事件,其中2019—2020年特大干旱事件持续的时间最长,共持续约20个月.具体分析此次干旱事件的时空特征,2019年全区以中度干旱为主,2020年大部分地区以极端干旱为主,其中滇西南地区2020年为异常干旱.

     

RZB型深井宽频带地形变综合观测系统的垂向应变测量单元

目前钻孔应变观测一般为水平应变,使用无限岩石平板中的钻孔应力集中模型,可反演出水平应力场分布及变化.如果在此基础上加上垂向应力测量,就可反演出三维应力场分布.本文介绍的RZB型深井宽频带地形变综合观测系统的垂向应变测量单元,外钢筒为波纹管结构,并通过螺旋刻丝、热处理等技术,其垂向等效弹性模量比耦合水泥低一个数量级,同时垂向应变钢筒的水平向等效弹性模量高于垂向弹性模量一个数量级.垂向应变探头的力学结构可以被形象地看成是一个螺旋柱形弹簧,其轴向极易产生弹性形变,而水平向的硬度却得到了极大的加强,因此可在竖井中较为准确地测量轴向应变.     

雷诺数对藻类垂向分布特性的影响

为研究紊流水体中藻类的垂向分布特性,依据三峡水库次级河流回水段的水动力状况,自行设计了水流实验装置,选取次级河流回水区水华高发时段的气候状况和营养盐水平为实验条件,研究了雷诺数对蓝藻、绿藻和硅藻垂向分布的影响以及雷诺数对不同水深处藻类的悬浮和聚集行为的作用.研究结果表明:在水温为20℃、光照强度为5000 lx的富营养水体中,当断面平均流速在0～0.005 m/s、雷诺数在0～1750时,蓝藻主要悬浮聚集在0.2～0.8 m的表层水体中;而当断面平均流速在0.1～0.5 m/s、雷诺数在35000～175000时,硅藻主要悬浮聚集在0.2～0.8 m的表层水体中;与蓝藻和硅藻相比,绿藻适宜的雷诺数范围更宽,当断面平均流速在0～0.05 m/s、雷诺数在0～17500时,绝大部分的绿藻都能悬浮聚集在0.2～0.8 m的表层水体中.     

宽城地震台地倾斜观测的气压响应分析及排除

将宽城地震台地倾斜观测和气压观测数据,通过小波变换分析提取气压对地倾斜观测的干扰时段,再对气压干扰时段观测数据进行线性拟合去趋势、别尔采夫滤波获得观测数据的日漂移信息,最终获得地倾斜观测和气压观测的相关系数,通过线性拟合进行气压干扰的排除研究。结果表明：宽城台地倾斜观测与气压观测具有正相关性,通过此方案对地倾斜观测受气压干扰的观测数据进行干扰排除,可以取得较好的效果,提高观测数据可靠程度。     

利用GPS和水文负载模型研究云南地区垂向季节性波动变化和构造变形

去除GPS垂向位移中水文负载引起的非构造形变是获取云南地区地壳构造运动垂向成分的必要过程.本文利用云南地区在2011年1月—2020年9月间观测的27个GPS连续站数据和0.5°×0.5°的格网全球地表流量模型(Land Surface Discharge Model,LSDM)得到的水文负载形变数据,详细分析了 GP...     

群体大小对微囊藻细胞昼夜垂向迁移的影响

针对群体形态对微囊藻昼夜间上浮下沉规律的影响问题,利用柱状培养装置对室内培养的单细胞、群体细胞以及在太湖采集的群体细胞进行了昼夜间分层观测实验,探讨了细胞形态对微囊藻垂向迁移的影响.实验结果表明:单细胞表现出一定的昼夜迁移规律,但无论是室内培养群体细胞还是太湖采集的群体细胞,都未观察到显著的昼夜上浮下沉的变化规律.另一方面,太湖采集的群体细胞表现出显著的漂浮特点.由此认为,室内培养的细胞与实际湖泊细胞之间存在比重上的差异,群体的大小对于上浮有明显的影响.     

滑雪场载荷对通河体应变影响的定量计算

<正>1异常出现通河形变观测井位于哈尔滨市通河县铧子山林场,周围地形地貌特征属花岗岩类构造低山,岩性为坚硬完整的燕山期花岗岩,探头埋深85 m。2017年11月以来,每年冬季一定时段内通河体应变均出现异常变化。调查发现,     

基于倾斜摄影的野马滩大桥震害位移评价

2021年5月22日青海玛多Ms7.4级地震中,野马滩1号、2号大桥结构严重震损,导致共玉高速交通中断.这是较为典型的近断层简支梁桥震害,为全面记录和保存震害信息,采用无人机倾斜摄影测量方法构建了两座大桥的精细震害三维模型.与上行线施工图对比显示,模型一致性较高.结合三维模型的关键尺寸与桥梁构件几何关系,量化分析了两座...     

青藏高原东缘岩石圈结构对现今地表垂向运动影响的数值分析

参考青藏高原东缘松潘-甘孜地块至四川盆地陡变地形起伏和地壳密度结构的横向差异,本文建立了二维牛顿黏性流体有限元模型,计算分析构造加载、陡变地形和重力效应控制下青藏高原东缘岩石圈变形特征,探讨横向不均匀的地壳密度结构、陡变地形和岩石圈流变性质对区域现今垂向运动的影响.计算结果显示：在构造加载作用下,松潘-甘孜地块至四川盆地地表抬升微弱.区域横向不均匀的地壳密度结构驱使松潘-甘孜地块地壳整体抬升,速率高达2 mm·a^-1,四川盆地整体下沉,速率约1 mm·a^-1,与龙门山两侧现今观测到的地表垂向变形模式相近.龙门山地区陡变地形驱使柔性地壳流动,调整区域地壳局部变形;岩石圈流变结构影响重力驱动作用下的模型变形量值和岩石圈变形耦合程度,松潘-甘孜地块较低的中地壳黏滞系数引起上、下地壳的变形解耦;模型较高的岩石圈地幔黏滞系数使重力驱动作用下区域垂向变形量降低.因此,青藏高原东缘地壳密度结构差异、地形起伏和岩石圈流变性质是现今区域垂向变形的重要动力学控制因素.

     

GNSS垂向分量用于地壳动态形变的研究

GNSS (GPS)对地观测技术在我国发展迅速,“中国地壳运动观测网络”和“中国大陆构造环境监测网络”等重大工程项目均将GNSS作为主要技术观测手段之一.目前GNSS用于地壳水平运动的监测比较成熟,精度高、应用广,产出了一大批基础研究和应用研究成果.     

基于GOCI数据的太湖蓝藻垂向迁移特征及关键影响因素

蓝藻水华频繁暴发是太湖面临的主要环境问题之一,蓝藻聚集上浮是表层水华形成的前提。为探究蓝藻垂向迁移与水华日变化之间的关系,阐明蓝藻垂向迁移的关键影响因素,基于2015-2020年地球静止海洋彩色成像仪(GOCI)数据,分析了太湖不同湖区蓝藻水华日变化过程,发现太湖蓝藻水华垂向迁移的日变化主要呈现上升、下降、先上升后下降三种类型,且不同湖区存在差异。统计分析和偏最小二乘法结构方程模型(PLS-SEM)结果表明,水环境因子对蓝藻垂向迁移过程影响较小,累积光辐射是驱动蓝藻垂向迁移的主要气象因子。气温升高有利于蓝藻持续维持上浮能力,前一天风速较大且当天风速较小会加速蓝藻上浮。相较于沿岸湖区,湖心区受累积光辐射、风速的影响更大,蓝藻水华日变化过程更剧烈。本研究水环境因子数据为逐月数据,为深入探究水环境因子对蓝藻垂向迁移的影响后续还需进行高频监测研究。本文结果有助于探明浅水湖泊蓝藻水华形成机制,为富营养化湖泊蓝藻水华预测预警及治理提供理论支撑。