Spatial and temporal variability of pore‐water pressures in residual soil slopes in a tropical climate

It is critical to understand and quantify the temporal and spatial variability in hillslope hydrological data in order to advance hillslope hydrological studies, evaluate distributed parameter hydrological models, analyse variability in hydrological response of slopes and design efficient field data sampling networks. The spatial and temporal variability of field‐measured pore‐water pressures in three residual soil slopes in Singapore was investigated using geostatistical methods. Parameters of the semivariograms, namely the range, sill and nugget effect, revealed interesting insights into the spatial structure of the temporal situation of pore‐water pressures in the slopes. While informative, mean estimates have been shown to be inadequate for modelling purposes, indicator semivariograms together with mean prediction by kriging provide a better form of model input. Results also indicate that significant temporal and spatial variability in pore‐water pressures exists in the slope profile and thereby induces variability in hydrological response of the slope. Spatial and temporal variability in pore‐water pressure decreases with increasing soil depth. The variability decreases during wet conditions as the slope approaches near saturation and the variability increases with high matric suction development following rainfall periods. Variability in pore‐water pressures is greatest at shallow depths and near the slope crest and is strongly influenced by the combined action of microclimate, vegetation and soil properties. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

中国西南及邻区上地幔P波三维速度结构/

利用ISC报告以及中国和NEIC基本测震台网报告中的80974条P波初至到时资料（地震数为7053，台站数为165，且地震和台站都分布在研究区内），对中国西南及邻区（北纬10～36、东经70～110）的深至400km的上地幔三维速度结构进行了研究，分辨率达22．初步结果表明:①研究区速度的横向不均匀性，虽随深度增加而减弱，但至400km深度时仍很明显；②在北纬16和24的纵剖面上，可以看到与印度板块向东和欧亚板块相碰撞挤压相对应的速度结构，以及印度板块与欧亚板块速度结构的差异．在东经90的纵剖面上，与印度板块向北俯冲到欧亚板块（青藏高原）之下相对应的速度结构也比较明显；③在90ｋｍ深度的横剖面上，由缅甸的密支那至越南的洞海的低速条带，可能与红河断裂带有关；④ 提出并使用了能够更为准确直观地描述分辨率好坏的图示方法．      

2001年1月2 6日印度古杰拉特(Gujarat)Ｍem>Ssub>7.8地震时空破裂过程

从全球数字地震台网的长周期记录中，选择了震中距小于90的27个台站的54个P波震相和44个S波震相资料．首先，用波形反演方法确定了2001年1月26日印度古杰拉特(Gujarat)ＭS7.8地震的地震矩张量、震源机制、震源时间函数和时空破裂过程等震源参数．通过矩张量反演，并根据Kutch Mainland断层的走向、地震烈度的空间分布、余震震源的空间分布和震害的空间分布，确认2001年1月26日印度古杰拉特ＭS7.8地震的发震断层的走向为92、倾角为58、滑动角为62，即一走向近东-西向、断层面向南倾斜、以逆冲为主的左旋-逆断层．这次地震所释放的地震矩为3.51020 Nm，矩震级ＭW＝7.6．然后，借助合成地震图，采用频率域求谱商的方法，得到了依赖于台站方位的27个P波震源时间函数、22个S波震源时间函数以及平均的P波震源时间函数和S波震源时间函数．对震源时间函数的分析表明，这次地震是一次连续的破裂事件，开始比较急遽，但结束比较迟缓，总持续时间约19 s．最后，以所提取的P波和S波震源时间函数为资料，采用时间域的反演技术得到了断层面上滑动的时空分布．滑动量在断层面上的静态分布表明，断层面上的最大滑动量约为7 m．断层面上的最大应力降约为30 MPa，平均应力降约为7 MPa．滑动量大于0.5 m的区域在走向方向长85 km，在断层面倾斜方向宽约60 km(相应地，在深度方向约51 km)．破裂向东扩展约50 km，向西扩展约35 km．滑动量大于0.5 m的区域的主要部分呈椭圆形，其长轴取向与断层滑动方向一致．表明此区域破裂扩展的方向即是断层错动的方向．这种现象对于走滑断层情形是多见的，但对逆冲断层情形却少见．断层面上初始破裂点以东、以上部分面积大于初始破裂点以西、以下部分的面积，这是破裂非对称性的表现，表明破裂具有自西向东、自下向上单侧破裂的特征．从滑动率随时空变化的快照可以看出，滑动率在第4 s达到最大值，此时滑动率约为0.2 m/s，滑动基本上发生在破裂起始点及其周围．从第6 s开始，起始点的破裂基本结束，破裂开始向外围扩展．破裂向西的扩展速度明显小于向东的扩展速度．在第15 s，这种环形的扩展基本结束．自16 s以后，主要是一些零星的破裂点分布在破裂区的外围．从滑动量随时空变化的快照看，破裂自起始点开始后，逐渐向四周扩展．主要的破裂(滑动量大于5 m的区域)在6～10 s，具有明显的自西向东、向上的单侧破裂特征．在第11～13 s，破裂的西端向西、向下有所扩展．整个破裂过程持续约19 s．在整个破裂过程中的平均破裂速度约为3.3 km/s．      

中国与美国西部平均构造剪应力值的比较

提出了一种估计一个地区平均构造剪应力值的方法．用这种方法，选取哈佛大学公布的1977～1999年共15 993次地震的矩张量数据，估计了美国西部19个地区、中国和邻区43个地区(每个地区为1010范围)的平均环境剪应力值．结果表明，美国西部南加州西部海域和南加州应力最高，达13.7和12.0 MPa，然后向北、向南和向东逐渐递减，但最小也达8.7 MPa，是最高值的63%．中国新疆西北部地区和西藏察隅地区应力水平最高，达17.2和12.9 MPa，比美国高．中国的华北、云南、四川、台湾和美国南加州的应力水平差不多．中国南北地震带的应力水平为13 MPa左右，比南加州略高．两个重要地区的平均剪应力值分布图，提供了地学的基本数据．这些结果可为研究地震活动的大背景提供依据，对研究强地面运动参数(如峰值加速度及反应谱等)的衰减关系也是有用的．      

用应变积累释放模型研究中国大陆地块分区地震活动

依据活动地块假说及活动边界的划分，对中国大陆地震活动进行分区．在此基础上，应用应变积累释放模型，通过地震应变积累释放的计算，研究了中国大陆各活动地块分区的地震活动性，初步探讨了各地块的地震活动阶段划分．此外，还对应变积累释放模型的应用前提条件进行了必要的讨论，并对模型结果中可能出现的问题给予一定分析．      

中朝地台东北缘地区的地震层析成像

根据中朝地台东北缘地区 (东经 1 1 7°0 0′— 1 2 6°0 0′ ,北纬 36°0 0′— 44°0 0′) 1 980— 1 997年的 380 0 0余条P波走时数据 ,利用正交投影法重建了该区地壳和上地幔的三维速度结构 .通过分析及同人工地震测深剖面的详细对比 ,证明了成像结果的可靠性 .结果表明 :中朝地台东北缘地区地壳上地幔介质存在显著的横向不均匀性 ,直至 1 2 0km深度处依然明显 ;地壳上部的速度图像清楚地反映了不同岩石单元的分布与该区不同性质的基岩分布基本吻合 ;从上、中地壳的速度图像中发现了研究区存在海城、朝阳、义县、丹东南、唐山等几个低速异常区(即速度逆反层区 ) ,其中海城、唐山、朝阳等地区的壳内低速层已由深地震测深资料所证实 ;研究区陆地发生的几次强震均发生于壳内低速层上方的高速脆性介质内 ,而渤海发生的强震 ,此现象不明显 ,但都发生于横向介质速度显著突变的位置 ;在地壳不同深度上发现了普兰店至山海关横跨渤海的北西向低速异常带 ;地震层析二维速度图像与深地震测深资料的对比表明 ,研究区利用地震层析成像技术 ,在一定条件下可以获得与人工地震测深相似的效果     

Predicting average annual groundwater levels from climatic variables: an empirical model

On the basis of one-dimensional theoretical water flow model, we demonstrate that the groundwater level variation follows a pattern similar to recharge fluctuation, with a time delay that depends on the characteristics of aquifer, recharge pattern as well as the distance between the recharge and observation locations. On the basis of a water budget model and the groundwater flow model, we propose an empirical model that links climatic variables to groundwater level. The empirical model is tested using a partial data set from historical records of water levels from more than 80 wells in a monitoring network for the carbonate rock aquifer, southern Manitoba, Canada. The testing results show that the predicted groundwater levels are very close to the observed ones in most cases. The overall average correlation coefficient between the predicted and observed water levels is 0.92. This proposed empirical statistical model could be used to predict variations in groundwater level in response to different climate scenarios in a climate change impact assessment.     

Interpretation of charging on fracture or frictional slip surface of rocks

Fracturing and frictional sliding of quartz and granite under dry condition generates fractoluminescence, charged particle emission and electromagnetic radiation. Various kinds of experiments indicate that surface charge density on fracture or frictional slip surface of quartz and granite is 10⁻⁴ to 10⁻² C/m² which is larger than bound charges induced by the disappearance of piezoelectricity due to the release of stress. Hole and electron trapping centers, which is found in semiconductor devices with the Si–SiO₂ system, are causes of surface charging on fracture or frictional slip surface of quartz crystal. The quantity of the surface charge is enough to cause corona discharge that can generate earthquake lights. The mechanism considering the hole and electron trapping centers has a probability to explain why non-piezoelectric minerals or rocks generate electromagnetic phenomena. It can be one of origins of seismo-electromagnetic phenomena (SEP).     

结构动力反应分析的三阶显式方法

本通过对传统动力反应分析方法的总结，阐明了建立隐式和显式方法的一般思路及数学本质，提出了使用系统位移反向向量三阶导数的隐工和实用显式积分方法－3阶显式方法，分析了该显式方法的精度和稳定性，并对建立更高阶隐式和显式方法以及方法的精度和稳定性作了初步讨论。最后，通过算例对本方法、献[1]方法和经典的常平均加速度法（隐式方法、视为精确解）的精度和稳定性进行了比较分析。结果表明，本方法具有明显的优点。     

地震次生毒气泄漏与扩散的数值模拟与动态仿真

文章对破坏性地震中可能发生的次生毒气泄漏与扩散灾害进行了数值模拟与动态仿真研究，设定了几种有实际意义的数值分析模型，分别进行了结构地震破坏，有毒有害气体泄漏，在一定泄漏和气象条件下的向周围空间扩散的动态仿真研究，给出了典型毒气扩散过程中可致人员死亡，严重危险和有感区域的范围的动态变化结果，作者认为地震次生毒气泄漏与扩散研究对大地震应急、城市和大型企业防灾都有重要的意义和广阔的应用前景。