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Ground motion prediction is important for earthquake early warning systems, because the region’s peak ground motion indicates the potential disaster. In order to predict the peak ground motion quickly and precisely with limited station wave records, we propose a real-time numerical shake prediction and updating method. Our method first predicts the ground motion based on the ground motion prediction equation after P waves detection of several stations, denoted as the initial prediction. In order to correct the prediction error of the initial prediction, an updating scheme based on real-time simulation of wave propagation is designed. Data assimilation technique is incorporated to predict the distribution of seismic wave energy precisely. Radiative transfer theory and Monte Carlo simulation are used for modeling wave propagation in 2-D space, and the peak ground motion is calculated as quickly as possible. Our method has potential to predict shakemap, making the potential disaster be predicted before the real disaster happens. 2008 M S8.0 Wenchuan earthquake is studied as an example to show the validity of the proposed method. 相似文献
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Yang Qi-qiang Lin Chan Zhong Cheng Zhang Shulu Wang Changlong 《Journal of Applied Geophysics》2010,70(2):169-180
Numerical methods using the Hartley transform are described for the simulation of 3-D wave phenomena with application to the modeling of seismic data. Four topics are covered. The first deals with the solution of the 3-D acoustic wave equation. The second handles the solution of the 3-D two way nonreflecting wave equation. The third involves modeling with an areal source. The fourth treats wave phenomena whose direction of propagation is restricted within ± 90° from a given axis.The numerical methods developed here are similar to the Fourier methods. Time stepping is performed with a second-order differencing operator. The difference is that expressions including space derivative terms are computed by the Hartley transforms rather than the Fourier transforms. Being a real-valued function and equivalent to the Fourier transform, the Hartley transform avoids computational redundancies in terms of the number of operations and memory requirements and thus is more efficient and economical than the Fourier transform. These features are crucial when dealing with 3-D seismic data. The numerical results agree with the analytical results. The use of areal source in modeling can efficiently provide data for testing some schemes that deal with the areal shot-records. Using the transform methods, we can impose constraints on the direction of the wave propagation most precisely in the wavenumber domain when attempting to restrict propagation to upward moving waves. The implementation of the methods is demonstrated on numerical examples. 相似文献
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为实现从注重灾后救助向注重灾前预防转变,如何提高地震灾害监测预警和风险防范能力成为我们关注的重点.本文给出了国际上GNSS位移记录、强震动加速度记录、测震速度记录在地震预警中的应用现状,并总结了各自的特点,归纳出围绕高频GNSS地震学在震级与破裂过程实时反演中的几个需要进一步研究的关键问题：（1）引入北斗系统,基于高频GNSS（GPS/BDS）双系统的实时位移解算方法来提高实时单站位移解算精度,使实时解算精度达到厘米级;（2）开展强震仪加速度记录基线偏移校正研究,弥补地震近场GNSS站密度不足问题;（3）强震仪加速度记录与GNSS位移记录特点不同,开展强震仪加速度数据与GNSS位移数据实时融合处理研究,快速获得包含丰富地震形变和速率的波形数据;（4）测震学方法可快速估算震级,但是在强震发生时会出现震级饱和现象,造成震级估算偏低.需要开展基于GNSS位移时间序列的多种方法相结合的实时震级估算方法研究,通过与地震学方法比较和结合,来得到精度高、计算快的震级估值算法;（5）基于高频GNSS、断层初始模型快速选取、断层尺度、参数自适应调整是快速判断断层破裂方向的基础,在断层破裂过程自适应准实时反演算法方面需要进一步加强.通过国内外研究现状调研、分析,表明基于高频GNSS地震学的震级快速确定、震源破裂过程准实时反演算法的发展将对我国地震预警系统从"二网融合"到"三网融合"提供坚实的技术支撑. 相似文献
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R. Uzuoka M. Cubrinovski H. Sugita M. Sato K. Tokimatsu N. Sento M. Kazama F. Zhang A. Yashima F. Oka 《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》2008,28(6):436-452
The 1995 Kobe earthquake seriously damaged numerous buildings with pile foundations adjacent to quay walls. The seismic behavior of a pile group is affected by movement of quay walls, pile foundations, and liquefied backfill soil. For such cases, a three-dimensional (3-D) soil–water coupled dynamic analysis is a promising tool to predict overall behavior. We report predictions of large shake table test results to validate 3-D soil–water coupled dynamic analyses, and we discuss liquefaction-induced earth pressure on a pile group during the shaking in the direction perpendicular to ground flow. Numerical analyses predicted the peak displacement of footing and peak bending moment of the group pile. The earth pressure on the pile in the crustal layer is most important for the evaluation of the peak bending moment along the piles. In addition, the larger curvatures in the bending moment distribution along the piles at the water side in the liquefied ground were measured and predicted. 相似文献
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谱元法已成为区域性乃至大陆性尺度地震波场模拟的重要工具.对于区域或大陆尺度层析成像而言,地球曲率不可忽略,此时模拟地震波传播采用球坐标系更为合适.本文从球坐标系下弹性波动方程弱形式出发,基于球坐标系变分原理给出了球坐标系下求解三维地震波方程的谱元法.另一方面,计算Fréchet敏感核是进行全波形反演的关键,本文借助伴随原理,推导了全波走时层析成像三维Fréchet敏感核表达式.为了验证球坐标系下谱元法的精度,我们将数值模拟结果与normal mode方法得到的解析解在1-D PREM模型下进行了对比.同时,我们将此方法应用到华北克拉通区域,以期获得地球内部结构精确成像.基于3-D全球径向各向异性地幔模型S362ANI和3-D地壳模型Crust1.0,我们建立了华北克拉通初始3-D背景模型,并将数值模拟结果与实际观测台站记录波形资料进行对比分析,利用互相关方法提取走时残差,最后给出了Fréchet敏感核在3-D空间中的分布,这些工作为下一步开展球坐标系下三维大尺度全波形反演奠定了基础. 相似文献
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采用美国南加州地震委员会(SCEC)Steven Day博士提供的三维有限差分断层瞬态破裂动力学模型(3D-FDM),以1976年唐山M_S7.8地震为例,从简化的断层双侧破裂模式出发,对该地震发震断层的动态破裂过程及近断层地表运动特征进行了仿真模拟和计算.研究区域为围绕发震断层200 km×140 km×40 km(深度)的长方形块体组成,模拟计算的空间分辨率和时间分辨率分别为200 m和0.012 s,形成的空间网格节点数为1051×701×201.在DELL小型上作站上,我们实现了对源程序的移植和并行计算.同时,通过引进计算机可视化技术,对模拟数据进行了3D/4D解释分析.另外,在对源程序修改过程中,实现了对京津唐地区三维地壳速度结构的嵌入,在一定程度上增强了对地震波传播以及地面运动模拟的真实性,并讨论了地震破裂的方向性对近断层地表运动的影响.最后根据初步研究结果结合京津唐地区活动断层构造特征,对唐山M_S7.8级主震后随之而来的1976滦县M_S7.1级余震及宁河M_S6.9级余震的动态触发机制提出了新的解释.由于受主震破裂方向性作用的影响,使得主震对后续两个较大余震产生的动态应力变化的峰值在断层的走滑方向上较大,为2～3 MPa,在逆冲方向上较小,为0.1～0.2 MPa.即唐山主震的发生使得其周边的应力场有一个瞬态的应力调整,唐山主震对后续余震的发生有促发作用. 相似文献
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采用美国南加州地震委员会（SCEC）Steven Day博士提供的三维有限差分断层瞬态破裂动力学模型（3D-FDM）,以1976年唐山MS7.8地震为例,从简化的断层双侧破裂模式出发,对该地震发震断层的动态破裂过程及近断层地表运动特征进行了仿真模拟和计算.研究区域为围绕发震断层200 km×140 km×40 km（深度）的长方形块体组成,模拟计算的空间分辨率和时间分辨率分别为200 m和0.012 s,形成的空间网格节点数为1051×701×201.在DELL小型工作站上,我们实现了对源程序的移植和并行计算.同时,通过引进计算机可视化技术,对模拟数据进行了3D/4D解释分析.另外,在对源程序修改过程中,实现了对京津唐地区三维地壳速度结构的嵌入,在一定程度上增强了对地震波传播以及地面运动模拟的真实性,并讨论了地震破裂的方向性对近断层地表运动的影响.最后根据初步研究结果结合京津唐地区活动断层构造特征,对唐山MS7.8级主震后随之而来的1976滦县MS7.1级余震及宁河MS6.9级余震的动态触发机制提出了新的解释.由于受主震破裂方向性作用的影响,使得主震对后续两个较大余震产生的动态应力变化的峰值在断层的走滑方向上较大,为2~3 MPa,在逆冲方向上较小,为0.1~0.2 MPa.即唐山主震的发生使得其周边的应力场有一个瞬态的应力调整,唐山主震对后续余震的发生有促发作用. 相似文献
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反射地震勘探中的偏移成像技术是获取地下介质构造形态最有效的手段之一.在叠前深度域偏移方法中,目前工业界采用的方法包括基于射线理论的波动方程积分解法和基于波动理论的微分波动方程单程波解法,这两类方法难以处理地震波横向速度变化剧烈的高陡倾角构造成像问题.近年来勘探地震学研究领域发展起来的叠前逆时偏移采用了双程波求解微分波动方程的算法,这种方法具有相位准确、不受介质横向速度变化和高陡倾角构造的影响、成像精度高、可以利用回转波正确成像等优点,从理论上弥补了当前工业界常规地震偏移所面临的成像缺陷.然而,叠前逆时偏移成像方法从理论走向实用尚需解决如下问题:计算速度和数据存储空间的节省、初始速度模型的建立、震源子波的选择、数值模型边界条件的定义和假像的消除等等.对于计算速度和存储量大的问题,随着计算机硬件的快速发展,将会不断得到改善,同时可以采取一些计算技术和存储策略来加以缓解.本文主要针对初始速度模型的建立、震源子波的选择、数值模型边界条件的定义和假像的消除这些因素,利用简单模型进行了分析.对于反射波造成的传播路径上的假像,给出了一种振幅补偿滤波方法.对勘探地球物理学界给出的SEG/EAGE二维盐丘模型、Marmousi模型和本研究设计的崎岖海底模型进行了叠前逆时偏移成像,均取得了较好的成像效果. 相似文献
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The development of seismic wave study in China in the past four years is reviewed. The discussion is divided into several aspects, including seismic wave propagation in laterally homogeneous media, laterally heterogeneous me-dia, anisotropie and porous media, surface wave and seismic wave inversion, and seismic wave study in prospect-ing and logging problems. Important projects in the current studies on seismic wave is suggested as the develop-ment of high efficient numerical methods, and applying them to the studies of excitation and propagation of seis-mic waves in complex media and strong ground motion, which will form a foundation for refined earthquake haz-ard analysis and prediction. 相似文献
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The development of seismic wave study in China in the past four years is reviewed. The discussion is divided into several aspects, including seismic wave propagation in laterally homogeneous media, laterally heterogeneous media, anisotropic and porous media, surface wave and seismic wave inversion, and seismic wave study in prospecting and logging problems. Important projects in the current studies on seismic wave is suggested as the development of high efficient numerical methods, and applying them to the studies of excitation and propagation of seismic waves in complex media and strong ground motion, which will form a foundation for refined earthquake hazard analysis and prediction. 相似文献
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本文应用断裂力学和流变介质中波的传播理论来研究震前长周期形变波的波动源以及这类波传播的一些主要特征,在理论研究结果的基础上,对我国多次较大地震前观测到的短临地震前兆进行了剖析,并从中识别出一些可能与长周期形变波有关的短临地震前兆.首先,从粘滑与破裂这两类主要地震机制出发,提出了粘滑前的预滑与破裂前断裂的预扩展(亚稳态扩展)可能是产生震前长周期波的两类波动源的看法,并着重从理论上讨论了后一类波动源.其次,以地壳流变介质模型为基础,对长周期形变波的传播特性进行了理论研究.选用地壳的广义流变介质模型,求解了所述的两类波动源在这种流变地壳介质中引起的长周期形变波传播的动力学问题,从理论上得出了长周期形变波在地壳内传播的某些一般特征.然后,专门分析了我国多次大地震前实际观测到的短期和临震地震前兆资料,并着重讨论了唐山地震的短临前兆.在这些不同类型的短临地震前兆中,我们得出地下水位、地倾斜及潮位自动记录曲线等的某些振动式及阶跃式短临地震前兆与长周期形变波的理论探讨结果基本相符,因而可以认为它们属于由长周期形变波所反映的地震前兆.在理论研究与实际资料分析的基础上,本文归纳了由长周期形变波所引起的短临地震前兆的一些基本特征,包括传播速度、衰 相似文献
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基于单程波深度延拓方法,发展了一种地震波入射角度计算方法.入射角度的计算仅利用简谐波场,可得到整个成像区域内所有点的入射波波前面方向.该方法具有较高的计算效率,可服务于合成角道集等深度偏移方法;与偏移算法相比,其计算量几乎可以忽略.与射线法或基于走时梯度的入射角度计算方法相比,本文方法更稳健,避免了速度场的微小变化导致的入射角较大变化,因此更适用于实际偏移速度模型,也与波动方程深度偏移方法更匹配.数值算例表明,本文方法既有较高的计算效率又有很好的精度,且有很好的稳定性. 相似文献
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基于活动断层的地震危害性综合评价可为城市规划和工程建设提供科学依据， 强地面运动数值模拟则是进行地震危害性预测和评价的重要方法， 而建立以第四系为主体的符合真实地层结构的三维物理模型是保证数值模拟结果可靠性的必要条件之一. 本文以昆明盆地为例， 综合利用地震地质、钻孔、地形地貌、DEM、地震勘探、波速测试等资料，以剪切波速为主要分层指标，参考地层层序， 结合ArcGIS等多种软件和相关的编程技术，采用将相邻介质分界面（层网）在深度方向上逐层叠加的方法建立三维物理模型；详细阐述了建立三维物理模型的主要技术思路和实现过程， 同时建立三维物理模型的数据库，为强地面运动数值模拟提供模型数据和参数. 文中还针对不同类型的探测、实验数据，总结了相应的技术处理方法和需要注意的问题. 相似文献
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华北GPS地形变监测网的建立 总被引：4，自引：4，他引：4
全球定位系统GPS是利用监测地壳运动进行地震预测的新手段。华北是一个重要的地震监视区。应用GPS技术在华北布设了一个四维地形变监测网。由于采取了一系列先进的方法和措施,首次观测获得了高精度的成果,为今后大震预测和地球动力学的研究奠定了基础。 相似文献