[發明專利]基于地震波分解提取前兆信息的地震預測時域分析方法

在審

• 申請號: 201911214672.1
• 申請日: 2019-12-02
• 公開（公告）號: CN111443379A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 何宗路
• 申請（專利權）人: 李想
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 趙紅霞

1.一種基于地震波分解提取前兆信息的地震預測時域分析方法，其特征在于，所述基于地震波分解提取前兆信息的地震預測時域分析方法包括：

使用非線性自回歸整合過程對地震波在地殼介質中傳播進行動力學建模以及通過模型參數分解地震波技術，提取先于應變的地殼應力和巖石摩擦力的初期變化信息，來預測未來地震的時間、地點和強度；

再基于該地震動力學模型的參數分解地震波技術，使用地震期全程數據對建立的動力學模型參數估計，獲得反映該地震從開始的發育、中間的演化、直到結束的全過程的動力學參數時序列。

2.如權利要求1所述基于地震波分解提取前兆信息的地震預測時域分析方法，其特征在于，所述基于地震波分解提取前兆信息的地震預測時域分析方法具體包括以下步驟：

步驟一，使用地震儀測得的數據，對數據進行縮小化處理、數據排序得地震時序列；

步驟二，改寫地震動力學模型；

步驟三，對改寫的地震動力學模型使用地震時序列做最小二乘法估計，獲得地震動力學參數估計值集；

步驟四，使用過去地震初期數據確定地震預報閾值；

步驟五，使用當期地震初期的時序列數據，基于地震動力學參數集估計方法計算地震預測值；

步驟六，對比地震預報閾值與地震預測值，當地震預測值大于或等于地震預報閾值時，進行地震預報并輸出地震震級參考值。

3.如權利要求2所述基于地震波分解提取前兆信息的地震預測時域分析方法，其特征在于，步驟一中，所述使用地震儀測得的數據，對數據進行縮小化處理、數據排序得地震時序列具體包括：

使用地震儀測得的數據{X_t|t＝1，...，T}，按作縮小化處理，再將數據Y_t按時間先后順序等分為n個時期或n個時間序列在t_i＝(i-1)m+q，q＝1，...，m作為i＝1，...，n(n是T/m的最大整數)地震時序列

進一步，步驟二中，所述地震動力學模型具體包括：

將地殼或上地幔某區域受到鄰近區域釋放的地震能量視為外力；地震前夕該區域的靜態摩擦、地震發生后運動的巖石間滑動·滾動·流體摩擦之和被視為巖石摩擦阻力，根據虎克定律摩擦阻力將地震近似為一個線性摩擦力；將該區域累積受到由地震波產生的壓縮、拉伸、剪力和約束應力和視為一個驅使地殼在新位置上達到平衡的非線性地殼應力；

則地震波在介質中傳播可以特定為：

上式即為地震動力學模型，可反映地震波沿南北，東西，上下方向的傳播；

其中：

j是區域指標，j＝0，1,…,p表示從震源到區域p；

t是時間指標，t＝1，2,…,T表示地震儀測到的時序列從1開始到T結束；

Y_t，j是時間t第j區域的地震波的位移；反映該區域對來自前一個區域的地震波Y_t，j-1的刺激產生的響應，初始值Y_t，0＝ε_t、Y_-1，j＝Y_0，j＝0；

ε_t反映時間t從震源投射出的地震能量輻射；加速度儀的記錄值即為εt的值；

Y_t，j-1＝ε_t；

σ_j是地震能量輻射指標，作為第j區域的地震能量輻射標準差反映了該區域受到的能量輻射強度；

α_j是巖石摩擦系數，該值的突然變化反映第j區域的巖石靜態摩擦、滾動或滑動摩擦的突然變化，它的突然增大到減小暗示第j區域的地殼可能經歷了突然斷裂或破裂；

β_j是地殼應力系數，該值的急劇增大表明第j區域的地殼受到極大的應力，它的突然減小反映大量地震能量的釋放，或者暗示第j區域有發生巖石斷裂或破裂的可能；

γ_j＝β_j/(4-2α_j)是地殼穩定性系數、反映第j區域的地殼重新回到平衡的能力。當0＜γ_j＜1，表示第j區域處于穩定不動點；

η_2j＝σ_j/β_j既是地震波幅指標、也是分形指標。通常、大的指標值反映第j區域具有高幅的地震波，小的指標值反映第j區域具有強的長期相關性的地震波；

κ_2j是時間延遲指標，表示第j區域地殼應力響應上的時間延遲；

上述參數構成地震動力學參數集，記為Ω＝{σ_j，α_j，β_j，γ_j，η_2j，κ_2j}其中j＝1，2，...，p代表p個區域；對于給定的一個區域，地震動力學參數集記為Ω＝{σ，α，β，γ，η₂，κ₂}。