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Earthquake Research Advances 2023年第1期3卷 52-60页

作者： Jindong Song Jingbao Zhu Yongxiang Wei shuilong li Shanyou li Key Laboratory of Earthquake Engineering and Engineering Vibration Institute of Engineering MechanicsChina Earthquake AdministrationHarbin 150080China Key Laboratory of Earthquake Disaster Mitigation Ministry of Emergency ManagementHarbin 150080China Fujian Earthquake Agency Fuzhou 350003China

It is critical to determine whether a site has potential damage in real-time after an earthquake occurs,which is a challenge in earthquake disaster ***,we propose a real-time Earthquake Potential Damage predictor(EPDor)based on predicting peak ground velocities(PGVs)of *** EPDor is composed of three parts:(1)predicting the magnitude of an earthquake and PGVs of triggered stations based on the machine learning prediction models;(2)predicting the PGVs at distant sites based on the empirical ground motion prediction equation;(3)generating the PGV map through predicting the PGV of each grid point based on an interpolation process of weighted average based on the predicted values in(1)and(2).We apply the EPDor to the 2022 M_(S) 6.9 Menyuan earthquake in Qinghai Province,China to predict its potential *** the initial few seconds after the first station is triggered,the EPDor can determine directly whether there is potential damage for some sites to a certain ***,we infer that the EPDor has potential application for future ***,it also has potential in Chinese earthquake early warning system.

关键词： Earthquake early warning Potential damage Machine learning 2022 M_(S)6.9 Menyuan earthquake Magnitude estimation On-site peak ground velocity prediction

Methods for estimating rotational components of seismic ground motion and their numerical comparisons

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Earthquake Science 2020年第4期33卷 201-208页

作者： Chang Chen Yun Wang Yongxiang Wei shuilong li Qisheng Zhang MWMC Research Group School of Geophysics and Information TechnologyChina University of GeoscienceBeijing 100083China Fujian Earthquake Agency Fuzhou 530001China

Rotational components play an important role in natural earthquake research,engineering seismic investigation,building monitoring,seismic exploration and other *** researches mainly focus on three translational components,but less on rotational *** the precision of rotational sensing techniques has increased,many scholars have paid more attention to the seismic rotational *** the rotational observations are not very popular before and now,approximately converting the translational components into rotational components is utilized in rotation *** on numerical six-component seismic data with the finite difference method,we compare three different conversion methods,the travelling-wave,frequency-domain and the difference method,to analyze their characteristics and feasibilities when they are applied to estimate rotational components with translational observations.

关键词： rotational components travelling-wave method frequency-domain method difference method

基于机器学习预测模型的现地警报级别地震预警试验——以2022年9月5日四川泸定6.8级地震为例

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地球物理学报 2024年第8期67卷 3004-3016页

作者：宋晋东朱景宝李水龙王士成韦永祥李山有中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室哈尔滨150080 福建省地震局福州350003

2022年9月5日12时52分四川省甘孜州泸定县发生6.8级地震,造成严重的经济损失和人员伤亡.本文利用此次地震中台站记录到的强震动数据,离线模拟基于机器学习预测模型的现地警报级别地震预警方法.该方法首先构建基于支持向量机的震级预测... 详细信息

2022年9月5日12时52分四川省甘孜州泸定县发生6.8级地震,造成严重的经济损失和人员伤亡.本文利用此次地震中台站记录到的强震动数据,离线模拟基于机器学习预测模型的现地警报级别地震预警方法.该方法首先构建基于支持向量机的震级预测模型与现地地震动速度峰值(peak ground velocity,PGV)预测模型,而后将每个台站的震级和PGV预测值分别与震级阈值5.7和PGV阈值9.12 cm·s^(-1)做比较,进而得到现地警报级别(0,1,2,3),并用于判断台站附近是否发生潜在破坏.其中,警报级别3为预测震级和预测PGV都超过了阈值,表明在该台站附近有潜在地震破坏且震级偏大.此次地震的离线模拟结果表明:使用P波到达后3 s时间窗,基于支持向量机震级预测模型的单台震级估计标准差为0.35、平均绝对误差为0.27;基于支持向量机PGV预测模型的现地PGV预测标准差为0.34、平均绝对误差为0.32;震级估计误差和PGV预测误差主要分布在±2倍标准差范围内.在不考虑数据打包与传输延时的条件下,地震烈度Ⅶ度区域内的触发台站在震后8 s几乎都发布了警报级别3.在此次地震的震后初期,基于机器学习预测模型的现地警报级别地震预警方法可以得到可靠的警报预测结果,并为中国地震预警系统升级提供了潜在参考.

关键词：现地地震预警机器学习震级预测 PGV预测泸定地震

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黏弹性介质地震波吸收衰减研究进展

石油物探 2021年第2期60卷 238-250页

作者：张壹王赟王祥春李水龙中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院MWMC研究组北京100083 福建省地震局福建福州530001

实际地下介质的复杂多样对地震探测技术提出严峻的挑战。黏弹性介质理论的发展及其应用,使得波场衰减信息的利用成为地下油气储层预测的重要技术之一。在概要回顾介质非弹性吸收衰减的一些经典黏弹性模型、黏弹孔隙介质理论和黏弹各向... 详细信息

实际地下介质的复杂多样对地震探测技术提出严峻的挑战。黏弹性介质理论的发展及其应用,使得波场衰减信息的利用成为地下油气储层预测的重要技术之一。在概要回顾介质非弹性吸收衰减的一些经典黏弹性模型、黏弹孔隙介质理论和黏弹各向异性理论的基础上,重点介绍了介质中地震波衰减机理的研究进展、衰减各向异性以及强衰减介质理论的提出和发展现状;通过数值模拟对比强调了强衰减模型介质中地震波的衰减特征,指出了强衰减模型综合考虑介质的多种物理因素建立耗散系数来描述地震波黏滞衰减特征的有效性。认为:由于衰减机制研究尚不完善,波场强衰减是值得攻关研究的重要方向,但需要大量岩石物理实验的支撑,并充分结合流体流动机制和各向异性理论建立一般性的衰减介质理论。

关键词：黏弹性油气储层预测黏弹孔隙介质黏弹各向异性强衰减

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利用深度学习与物理特征预测仪器地震烈度

地球物理学报 2024年第7期67卷 2712-2728页

作者：郑周林彬华金星于伟恒李军韦永祥王士成李水龙周施文中国地震局工程力学研究所哈尔滨150088 福建省地震局福州350003 中国地震局地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150088

快速准确地预测记录台站的仪器地震烈度,并在地震预警过程中向潜在用户提供及时和准确的警报至关重要.本文提出了一种结合深度学习和物理参数特征的算法,用于更可靠地预测仪器地震烈度.收集并处理了2001—2021年日本K-NET和KiK-net强震... 详细信息

快速准确地预测记录台站的仪器地震烈度,并在地震预警过程中向潜在用户提供及时和准确的警报至关重要.本文提出了一种结合深度学习和物理参数特征的算法,用于更可靠地预测仪器地震烈度.收集并处理了2001—2021年日本K-NET和KiK-net强震仪台网记录的3386次地震事件作为研究样本.对这些地震事件进行截取、基线校正、质量筛选等预处理,共得到25714条三通道地震波形.使用18000条地震记录(90%训练,10%验证)构建了一个窗长为3秒的仪器地震烈度预测模型(CNN-PP),并对7714条地震记录进行了测试.结果表明,CNN-PP模型在预测仪器地震烈度方面优于传统的单一特征参数方法.此外,离线震例测试结果显示,CNN-PP模型的报警成功率达到95.03%,没有出现误报情况,为解决地震预警仪器地震烈度的测定提供了一种潜在方法.

关键词：地震预警仪器地震烈度深度学习卷积神经网络物理参数特征

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台网密度对地震烈度速报的影响研究

地震工程与工程振动 2017年第6期37卷 162-168页

作者：王士成金星张红才韦永祥李水龙福建省地震局福建福州350003 中国地震局工程力学研究所黑龙江哈尔滨150008

国家地震烈度速报和预警工程实施后,地震台网密度将发生很大变化,这将对地震烈度速报产生影响。本文以台湾简易烈度计网(P-alert)记录到的高雄M6.7级地震为基础,模拟了全国重点预警区、日本和美国等四种密度的台网,通过比较和分析四种... 详细信息

国家地震烈度速报和预警工程实施后,地震台网密度将发生很大变化,这将对地震烈度速报产生影响。本文以台湾简易烈度计网(P-alert)记录到的高雄M6.7级地震为基础,模拟了全国重点预警区、日本和美国等四种密度的台网,通过比较和分析四种台网的烈度速报结果,研究台网密度变化对地震烈度速报造成的影响,并讨论可能存在的问题。结果表明:台站分布均匀的情况下,台间距越小,控制烈度空间分布的总体趋势越好;密度较高的台网能更好勾画地震能量的释放过程,有助于评判破坏性地震中断层的破裂过程和方向等参数。本文研究结果可为国家工程中烈度速报研究提供一定参考和借鉴。

关键词：国家地震烈度速报与预警工程简易烈度计网模拟方法台网密度烈度速报

基于人工神经网络的仪器地震烈度预测模型研究

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地震工程学报 2023年第1期45卷 181-190页

作者：李水龙陈以伦于伟恒周施文福建省地震局福建福州350001 上海逸舟信息科技有限公司上海200065

地震发生后,针对能够快速预测震中附近的烈度分布情况的问题,首先对632次地震触发的台站进行筛选,对2 231个台站触发后20 s内有效的7个地震动参数以及震级和震源距的信息进行提取,并利用人工神经网络对所选数据样本进行训练,建立三种有... 详细信息

地震发生后,针对能够快速预测震中附近的烈度分布情况的问题,首先对632次地震触发的台站进行筛选,对2 231个台站触发后20 s内有效的7个地震动参数以及震级和震源距的信息进行提取,并利用人工神经网络对所选数据样本进行训练,建立三种有效的预测模型。研究结果显示模型一所选的输入参数为7个,不利用震源参数,在预测中有着较好的时效性,从第1 s到20 s,预测的平均烈度差值逐渐减小到0.45;模型二所选的输入参数为8个,利用了震源距信息,可以用于烈度级别的预测,预测的平均烈度差值逐渐减小到0.36;模型三所选的输入参数为9个,预测结果较好,可用于震后烈度场的实时预测,平均烈度差值逐渐减小到0.31。利用提出的3种模型对两次地震事件进行烈度预测,预测烈度差值取整后分别有95%和76%以上在1以内,有着较好的结果,可以用于地震预警当中。

关键词：地震预警烈度预测人工神经元网络初始P波

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基于有限断层识别方法(FinDer)快速计算断层破裂长度及方向

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地震学报 2024年第5期46卷 865-876页

作者：于伟恒王士成周跃勇周施文李水龙福建省地震局福州350003

为了快速计算震后断层的破裂参数、适应场地特征和减少模板匹配的时间,对美国加州ShakeAlert地震预警系统中断层破裂参数实时测定方法FinDer方法中的台站性质判别和模板匹配两个环节进行了改进和优化,并基于我国大陆的六次M4.5—8.0地... 详细信息

为了快速计算震后断层的破裂参数、适应场地特征和减少模板匹配的时间,对美国加州ShakeAlert地震预警系统中断层破裂参数实时测定方法FinDer方法中的台站性质判别和模板匹配两个环节进行了改进和优化,并基于我国大陆的六次M4.5—8.0地震对改进后的FinDer方法进行了验证。计算结果表明:对于4.5≤M≤5.5地震,利用FinDer方法能够快速得到断层的破裂方向和长度,但由于断层破裂长度有限,所计算的断层方向准确度不高;对于M>5.5地震,在首台触发后开始使用FinDer方法计算断层的长度和方向,计算过程持续数秒至1分钟左右,断层破裂长度和方向与野外调查结果基本一致;当地震引发多条断层破裂时,该方法只能计算一个综合的断层方向和长度。

关键词： FinDer方法大震断层破裂参数地震预警系统国家地震烈度速报与预警工程

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福建省地震台网预警能力评估

地震学报 2023年第1期45卷 126-141页

作者：游秀珍林彬华李军郭阳于伟恒李水龙福建省地震局中国福州350003 中国地震局厦门海洋地震研究所中国福建厦门361021

由于常用的均方根值法和噪声功率谱法不能消除不同传感器记录的噪声干扰,为提高噪声水平计算的准确度,本文选用最大概率峰值位移作为背景噪声评估指标。基于可靠的噪声数据,借鉴震级-最大距离监测能力法并考虑预警时效,提出了地震预警... 详细信息

由于常用的均方根值法和噪声功率谱法不能消除不同传感器记录的噪声干扰,为提高噪声水平计算的准确度,本文选用最大概率峰值位移作为背景噪声评估指标。基于可靠的噪声数据,借鉴震级-最大距离监测能力法并考虑预警时效,提出了地震预警最小震级评估方法,系统评估福建三类传感器网及其融合网的地震预警最小震级和预警首报时间。结果表明:测震强震融合网的地震预警最小震级高于单测震网,但明显低于强震网;强震烈度计融合网与单烈度计网的结果相近;三网融合后95%区域的地震预警最小震级约为M_(L)3.2。由于烈度计网比测震和强震网密集,其预警首报时间最短;三网融合相对于单测震网或单强震网,其震后地震预警首报时间得到了明显缩短,预计95%区域的首报时间为4—6 s。本文研究为福建省的台网布局的优化和重点区域监测能力的提升提供了参考依据。

关键词：噪声水平烈度计地震预警监测能力时效性

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三种常用叠加方法提取气枪信号的效果分析

地震工程学报 2021年第3期43卷 512-522页

作者：游秀珍李军邵平荣赵文波李水龙福建省地震局福建福州350003

基于安砂水库气枪震源实验资料,采用线性叠加、频谱白化叠加和相位加权叠加三种常用叠加技术进行处理,从信噪比、波形相关性和震相走时差等方面,分析评估三种叠加方法的实际应用效果。结果表明:(1)相位加权叠加方法提高信噪比的能力最强... 详细信息

基于安砂水库气枪震源实验资料,采用线性叠加、频谱白化叠加和相位加权叠加三种常用叠加技术进行处理,从信噪比、波形相关性和震相走时差等方面,分析评估三种叠加方法的实际应用效果。结果表明:(1)相位加权叠加方法提高信噪比的能力最强,但是与线性叠加一样,两者都无法有效地消除强干扰,而频谱白化则可以削弱强干扰的影响,有利于信号准确识别;对低信噪比波形,频谱白化提高信噪比的效果优于线性叠加,反之亦然。(2)以线性叠加结果为参考,相位加权的相关性高,走时差基本为零,但波形中较小幅值的信号可能会被压制,影响小幅值波形信号的判别;频谱白化在台站信噪比高时,波形相关性较差,且存在一定走时差,可能出现震相到时前的波形被放大,使震相初至变得模糊,影响到时拾取精度。

关键词：大容量气枪震源线性叠加频谱白化相位加权