速度模型对地震波场偏移成像的影响

由于地震偏移速度的不确定性,偏移成像的质量很难得到保证。长期以来,人们对速度误差的分析大多是定性的,而且针对的是较简单的地质构造模型。为了揭示速度模型对地震波场偏移成像的影响特征,提高偏移成像的精度,对一些复杂地质模型进行了波动方程正演和偏移,并从理论模型的数值模拟结果中,推导出了速度模型对地震波场偏移成像的一些影响特征,提出了相应的改进建议和一些有益的结论和认识。     

基于Hyposat和HypoDD的山东地区地震波一维速度模型

本文收集了2009—2016年山东地区M≥0.1的1 554次地震事件及其走时数据,对该地区地震波一维速度模型进行了研究。首先,使用走时曲线拟合、折合走时曲线分析等方法给出了山东地区地震波一维速度结构模型的初始模型以及参考变化范围;然后,精选55次震相较为丰富的地震事件,用Hyposat方法进行批量重定位,根据残差以及地球物理背景给出P波参考模型,之后对理论波速比加入合理的扰动,对所有P波和S波速度模型组合进行批量地震重定位,根据残差结果极小值获得了最优的P波和S波速度模型;最后,利用多重检验方法对最优模型进行检验,包括天然及非天然地震事件检验、3种定位水平差异检验、4种定位深度差异检验以及乳山和长岛震群的双差定位检验,最终获得了较为可靠的山东地区地震波一维速度模型:vP1=6.13km/s,vP2=6.88km/s,vP3=7.93km/s,H1=22km,H2=33km,vS1=3.54km/s,vS2=3.95km/s,vS3=4.46km/s。另外,本文发现,单纯型等非线性算法的定位结果对于速度模型依赖性较低,反之Geiger类型的线性迭代定位方法则较为依赖速度模型。     

具平行裂缝及定向裂隙介质内的弹性波传播

平倾斜界面模型可模拟大型紧密分布、定向交汇裂缝系统的特性,该模型认为:各种裂缝系列至各向异性:三斜(最常地)、单斜、正交或横向各向同性,而且可由3×3裂缝系统顺度矩阵形式表示。裂缝系统可体现在对各向异性类型没有限制的各向异性背景之中。为了计算裂缝介质的长波长等效模量至多需要两个3×3矩阵的逆。当我们假定裂缝一般为轴对称的(横向各向同性断裂系统特性),而且背景介质假定为各向同性的,则得到的等效介质为横向各向同性的,而且断裂系统的附加顺度效应可由两个参数表示(除各向同性背景的两个各向同性参数之外)。各向同性背景中的水平定向微裂隙系统会产生与具大节理各向同性背景介质相同形式的等效介质,也就是说,由于微裂隙的存在会出现两个附加参数。在等效介质应力应变关系中,这些微裂隙所起作用与由于大节理存在而产生的附加参数相同,因此,对描述这种裂缝介质各向异性的四个参数的总的了解,尽管不能告诉我们关于定向排列裂缝尺寸或密集程度,但确实包含了由于裂缝系列总的顺度及裂缝方位信息。假定考虑椭球状、定向裂缝系统,当增大纵横比时,等效介质的模量即开始偏离水平裂隙模量的标准形式,对于较大裂隙密度,偏离更快,但仅对于纵横比趋于0.3的微裂隙最为显著。     

地震波振幅对黄土-泥岩边坡动力响应规律的影响

研究地震作用下黄土-泥岩边坡动力响应特征,对边坡的稳定性评价和抗震设计具有重要指导意义。基于边坡的离心机振动台试验和数值模拟分析,研究地震波振幅对边坡地震动响应的影响规律,结果表明：由坡体深部至浅表层,黄土-泥岩边坡的水平向和垂向加速度放大效应呈非线性增加,且水平向大于垂直向,在坡体顶部到达最大,表现为趋表效应和高程效应;在边坡内部岩性接触部位,黄土层内动力响应较大,泥岩中动力响应较小,表现为岩性效应;随着输入地震波振幅的增加,坡体动力响应表现为先增大后减小的趋势,当输入振幅达0.3g时,坡体动力响应最大。黄土-泥岩边坡的变形破坏过程为：随输入地震波振幅增加,坡顶逐渐形成拉张裂缝,不断扩展,坡体中上部溜土,产生向临空面方向的位移,坡体中部发生鼓胀隆起,局部坡体振动松散,岩土体滑落至坡脚堆积。     

速度误差对时间偏移和深度偏移的影响分析

地震数值计算表明:地震速度模型出现误差,对时间偏移和深度偏移有不同的影响,且深度偏移结果的误差往往大于时间偏移的误差,影响了深度偏移方法的广泛应用。根本原因在于时间偏移使用的是均方根速度,而深度偏移使用的是层速度,因此在速度模型相同的情况下,层速度的变化远大于均方根速度的变化。地震数值模拟分析同时说明,深度偏移结果的误差还取决于地下介质的结构和岩性。当界面二边速度差异比较大时,速度摄动值δ引起深度偏移结果的误差,远大于界面二边速度平缓变化的情况。深度成像的误差等于速度摄动值δ和界面二边速度对比度vi+1/vi的乘积。     

地下水位对近震和远震异常响应的比较——以汶川地震和苏门答腊地震为例

地震引起的深层地下水位异常具有多样性和复杂性的特点。为了进一步探索深层地下水位动态与地震作用过程之间的联系机制,发挥深层地下水位对地震活动的指示作用,以2008年汶川Ms8.0地震和2007年苏门答腊Ms8.5地震为研究背景,对川、滇、陕、甘、渝地区井水位对两次地震的响应特征进行了比较。研究发现:地下水位远震响应形态主要以振荡型和阶变型为主,异常出现的时间较晚;地下水位近震响应形态比较复杂,以阶变型、脉冲型以及振荡型为主,异常出现的时间几乎与地震的发生同步。根据深层地下水位对地壳应力的响应机理,分析了各典型井水位对远震和近震不同响应的原因。结果表明:地下水位对远震的响应主要是由于含水层介质受到地震波应力的作用;对近震异常响应原因比较复杂,主要是含水层介质受到区域构造应力和地震波应力的共同作用的结果,震中距越小,含水层受到震源构造应力场的控制作用越大。     

速度结构误差对双差地震定位法的影响

在采用双差法获取地震相对位置时,需要对研究区域的速度结构有准确的认识,以防止在定位时得到人为的震源相对位置。速度结构决定震源和台站之间的射线路径,射线路径以及震源处离源角决定走时相对于震源坐标系的偏导数,这是反演过程的核心,即将双差映射     

降雨和地形地貌对水文模型模拟结果的影响分析

概念性水文模型数量众多,判断模型是否适合研究流域可以通过模拟结果来体现,但是熟悉流域的产汇流特性可以筛选模型,从根源上大量减少工作量,也可以解决相似流域无资料的问题。选取6种概念性水文模型,以马渡王、板桥和志丹这3个半湿润与半干旱流域为研究区域,探讨流域特性与模型结构之间的关系,并通过降雨和地形地貌分析其对模型模拟结果的影响。研究结果表明,流域地形及植被对产汇流过程有重要影响,由于局部产流现象严重,河道坡度影响大于流域平均坡度,当区域气候条件相差不大时,地形地貌比降雨对流域产汇流特性影响更大。因此对于水文模型的选择,可以在熟悉流域产汇流特性的基础上因地制宜,必要时可以增加适合研究流域的模块来获得更好的预报,在半干旱与半湿润流域,同时具有蓄满和超渗机制的模型能得到更好的应用。