日本地震预警系统研究综述

为深入了解日本地震预警系统在防震减灾中的有效应用,本文首先,介绍了日本地震预警系统的研究现状,包括铁路地震预警系统、陆域和海域地震预警系统以及长周期地震预警系统;其次,阐述了预警发布标准、发布方式和发布后的避险措施,总结了地震预警的特点、局限性和注意事项,讨论了我国在地震预警系统建设时遇到的问题。通过对日本地震预警系统的全面介绍和深入分析,有利于了解该系统的运行机制、应用效果以及面临的挑战,为我国地震预警事业的发展提供重要参考。

强降雨下无黏性土坡破坏的影响因素试验研究

利用自行研制的室内水槽模型试验系统,对日本#6,#7和#8硅砂试样开展了固定降雨强度(90 mm/h)下诱发无黏性土坡破坏的模型试验;描述了强降雨条件下无黏性土坡的破坏过程,探讨了坡体厚度、前缘卸荷、土样颗粒尺寸及细颗粒含量对破坏过程的影响规律,分析了土坡破坏过程中的孔隙水压力响应特征。结果表明:①在持续强降雨作用下,无黏性土坡的破坏过程可分为3个阶段,即入渗、初始破坏与主要破坏阶段。②主要破坏阶段拉裂缝自坡脚向坡体中部、坡肩及坡顶渐次出现,且破坏模式受土颗粒尺寸和细颗粒含量的控制,控制机制为土体剪胀效应的强弱。③坡体厚度越小,其破坏过程的持续时间越短,但滑动距离和速率也将越小;前缘卸荷可加速土坡的破坏,并使其具有更长的滑动距离和更大的滑动速率。④当饱和土坡加速变形时,滑动面处会产生超静孔隙水压力,进而诱发突然滑动。与此同时,滑动面处的孔隙水压力由于坡体厚度减小和剪胀效应的发生而急剧降低。

基于半解析法有效和快速估计GRACE全球重力场的精度

首先基于半解析法建立了新的GRACE卫星K波段测量系统星间测速、GPS接收机轨道位置和加速度计非保守力误差联合影响累计大地水准面的误差模型;其次,基于各关键载荷精度指标的匹配关系,论证了误差模型的可靠性;最后,基于美国喷气动力实验室(JPL)公布的2006年的GRACE Level 1B实测误差数据,有效和快速地估计了120阶全球重力场的精度,在120阶处累计大地水准面的精度为18.368 cm,其结果和德国地学研究中心(GFZ)公布的EIGEN-GRACE02S全球重力场模型符合较好.本文的研究为将来国际卫星重力测量计划(如GRACE Follow-On,360阶)中高阶全球重力场模型精度的有效和快速估计提供了理论基础和计算保证.

基于实码加速遗传算法的投影寻踪方法在砂土液化势评价中的应用

探讨了利用实码加速遗传算法的投影寻踪方法建立的地震砂土液化势评价模型,并给出了相应算法和流程。实例表明,应用投影寻踪方法来评价砂土液化势是有效可行的,且取得了理想的结果,也为地震液化可视化评价提供可能。

卫-卫跟踪测量模式中轨道高度的优化选取

利用改进的能量守恒法基于不同轨道高度恢复了120阶GRACE地球重力场。模拟结果表明：1）卫星轨道高度每降低100 km,大气阻力提高约10倍,不稳定的卫星平台工作环境将影响GRACE核心载荷的测量精度;2）地球重力场高频信号衰减较快,基于500 km轨道高度,在20阶处重力场衰减因子为0.221,衰减效应分别在50阶、80阶、100阶和120阶处增大了9.621倍、92.857倍、418.957倍和1 895.369倍;3）降低轨道高度有利于提高重力场恢复精度,采用美国JPL公布的GRACE其他指标,在120阶处基于500 km轨道高度恢复累计大地水准面精度为17.316 cm,分别基于450 km、400 km和350 km轨道高度恢复精度提高了1.566倍、4.502倍和10.871倍;4）如果卫-卫跟踪测量模式中轨道高度设计为350～400 km有利于120阶地球重力场的恢复。

藏北高原地表能量和边界层结构的数值模拟

利用耦合了NCAR LSM陆面过程的中尺度模式MM5V3.7和2002年8月CAMP/Tibet加强期的观测资料,对藏北高原地区地气交换过程进行了48 h模拟研究。模式较好地模拟了该地区的山谷风环流;并将模拟的地表通量在中尺度区域上与NCEP/NCAR全球大气再分析格点资料(NNRP)获得的结果进行了比较,同时也与单站的实测值进行了比较,结果显示:模拟的地表通量与NNRP得到的结果比较吻合,同时可以得到雨季时藏北、藏东地区潜热通量大于感热通量,而高原西部感热通量大于潜热通量,这与观测试验分析结果一致;与单站试验结果比较,模拟的感热通量与实测值一致,潜热通量的模拟值和实测值有一定差别。模拟的边界层位温廓线与实测值比较,模式模拟的对流混合层和夜间残留层都与实测结果吻合,但模拟的混合层高度较实测值高。由此来看,中尺度模式MM5V3.7能够较好地模拟藏北高原的地表能量和边界层结构特征,但还需要进一步完善陆面过程和物理过程参数化方案。

桂北地区寒武系黑色页岩化学风化特征

以桂北地区广泛分布的寒武系清溪组黑色页岩为对象，采集该区的黑色页岩和风化产物及酸性环境水，对岩样的矿物与化学成分、微观结构特征及酸性水的水化学特征进行分析，探讨该区黑色页岩的化学风化强度和风化产物的形成条件及其共生序列。研究结果表明：在桂北地区气候条件影响下，富含黄铁矿等硫化矿物的清溪组黑色页岩整体处于中等化学风化程度，并且其风化过程导致周围环境水的严重酸化（pH为2～3），还生成白铁矾、叶绿矾和黄钾铁矾等次生有害矿物。因此，在酸性水和次生膨胀性硫酸盐的共同作用下，黑色页岩发育区的岩体工程性质将极度弱化。

全球非静力GRAPES_YY高分辨率模式对一次梅雨锋降水过程的模拟分析

为开展全球高分辨率数值天气预报和模拟,以中国气象局现有业务模式GRAPES为基础,发展了水平0.1°×0.1°分辨率的球面准均匀阴阳网格全球非静力模式GRAPES;Y。选择2020年7月6—8日出现在安徽南部的一次强降水个例作为研究对象,利用0.1°×0.1°分辨率GRAPES;Y模拟结果,结合FNL 0.25°×0.25°再分析资料、逐时降水融合产品和雷达资料,对模拟结果进行分析和检验。结果表明,此次强降水受高空槽、低涡切变线、低空急流的共同影响,由稳定梅雨锋上的不断东移的中尺度对流系统形成,模拟的大尺度环流系统的位置及强度与FNL 0.25°×0.25°再分析结果基本一致。模式较好模拟出24 h累积降水雨带的大值区位置和走向,但强降水强度和弱降水雨带分布有差异,强降水区维持明显的低层水汽辐合以及西南水汽通道。模拟结果显示,强降水和对流中心对应异常强的500 hPa假相当位温的大值区,其位置的南北摆动保持一致,表现在剖面图上为梅雨锋对流区的深厚对流中性区和锋区南北为对流不稳定区,锋区的850 hPa以下的边界层内表现为一致的对流不稳定。

国际卫星重力梯度测量计划研究进展

本文首先阐述了重力梯度测量原理、从20世纪初到21世纪初重力梯度仪的研究历程、卫星重力梯度仪(静电悬浮重力梯度仪、超导重力梯度仪和量子重力梯度仪)的技术特征以及卫星重力梯度测量的特点;其次,介绍了基于卫星重力梯度技术恢复250阶GOCE地球重力场以及论证首先开展一维径向重力梯度仪的研制进而恢复高精度和高空间解析度中高频地球重力场可行性方面的研究进展;最后,建议我国尽早开展基于时空域混合法解算中高频地球重力场和卫星重力梯度测量系统误差分析的预先研究。

可液化土中格栅加筋土挡墙地震变形特性大型振动台试验

为了研究地震中饱和回填砂里土工格栅加筋土刚性挡墙的变形特性以及土工格栅在加筋结构里的抗震作用,建立了土工格栅加筋和无格栅加筋的土墙结构模型,并展开振动台试验研究。通过量纲分析理论的Froude常数推定加筋土墙体结构和未加筋墙体结构的几何相似比以及其他变量的相似设计,采用地震侧胀仪测试模型场地剪切波速;考虑地震动强度影响,测试了2个模型的墙体侧向水平变形反应特征、回填土表面沉降和孔隙水压力特性,并得到格栅加筋墙体地震残余变形与超静孔隙水压力比的关系。研究结果表明:加筋墙体地震侧向变形和加筋区回填土表面沉降因土工格栅的存在而显著降低,墙体变形呈现类似倾斜并带有屈曲外鼓的变形模式;土工格栅的存在消减了加筋区孔隙水压力的增长。

基于砾钢渣+橡胶颗粒的新型填料动剪切模量与阻尼比特性试验

为了解决固体废弃物循环利用问题,提出将废旧轮胎橡胶颗粒掺入废弃钢渣中形成新型土工填料。为了了解该新型填料的动力特性,采用共振柱试验对基于钢渣+橡胶颗粒的新型土工填料的动剪切模量和阻尼比特性开展研究。首先分析围压与橡胶颗粒含量对新型填料动剪切模量和阻尼比的影响,试验结果表明:动剪切模量和阻尼比与剪应变的关系类似传统土类,动剪切模量随着剪应变的增大而减小,阻尼比则随着剪应变的增加而增大,变化曲线趋势基本一致;新型填料的动剪切模量随着钢渣含量的减少和橡胶颗粒含量的增加而逐渐减小,橡胶颗粒含量达到20%时,动剪切模量与剪应变的关系曲线低缓显著,新型填料中橡胶颗粒不宜掺入太多。然后,基于Hardin-drnevich双曲线模型建立新型填料的动力特性理论模型,Hardin-drnevich双曲线模型能够较好地模拟新型填料动剪切模量归一化的数据,并对新型填料参考剪应变随橡胶含量的变化趋势进行了预测。最后,将新型填料的最大动剪切模量与纯钢渣、南京砂和福建标准砂的最大动剪切模量进行比较。分析结果表明:新型填料的橡胶颗粒含量不宜超出15%,这种新型填料动剪切模量适中,阻尼比较大,具有较好的抗震减震能力,能够替代砂土成为一种回填材料。