海神应无恙 当惊世界殖 ——访台湾海峡隧道构想者吴之明教授

去冬今春以来,建设台湾海峡隧道的话题成为舆论的热点。各种新闻媒体竞相报道,海内外华人反应强烈。《海洋世界》编辑部就收到许多读者的来信、来电,要求介绍“台湾海峡隧道”的情况。为此,本刊编辑部派记者弟增智、金星宇专门采访了清华大学2 1世纪发展研究院台湾海峡隧道论证中心主任吴之明教授。现将采访内容如实奉上,以飨读者。     

基于卷积神经网络的地震震级测定研究

地震预警震级测定是地震预警系统最重要也是最困难的部分之一.本文提出了基于卷积神经网络的地震预警震级测定方法,将震级测定问题转化为震级分类问题,即将M_L>2.0的震级分成20个不同等级类别处理.收集了福建台网2012—2019年期间记录到福建、台湾海峡及台湾共1928个地震作为研究资料,经过台站记录截取、大震样本增强、标签制作、质量筛选等预处理共得到14644条三分向地震样本记录;构建了3 s波形输入的卷积神经网络震级预测模型,并用2012—2018年震例对模型进行训练,用2019年震例对模型进行测试.结果表明,单台震级偏差有85.6%可控制在±0.3以内,前三台平均的震级偏差有91.8%可控制在±0.3以内,其中震级较大偏差的事件多为缺乏历史样本.相较于传统方法,该模型测定的震级值更加稳定可靠,可为解决地震预警震级测定这一挑战性难题提供新的技术手段.

     

地震噪声异常实时监测

本文以福建省85个测震台站2012年全年噪声资料中的垂直向记录作为研究对象,将噪声记录以每5min为单位进行分段,求出每小段的功率谱,应用概率分布函数方法绘出台站的PDF图,之后利用网格概率法确定出台站的高低噪声参照线。另外,以85个台站的PDF图为基础,将噪声异常分成缺数异常、低噪处异常、高噪处异常、中噪处异常等4类。依据4类异常的特征分别找出每一类异常的遴选方法,再将这4种挑选方法相结合形成地震噪声实时监测系统。选取福建省85个测震台站2013年7月份的噪声记录进行验证,结果表明:85个台站应用地震噪声实时监测系统识别出来的异常正确率都达到90%以上,遴选效果很好,可用于对台站噪声实时监测。     

气枪信号触发台站的自动快速识别

气枪震源是高度可重复的人工震源,在深部探测工作中应用广泛。以福建省地震局组织开展的水库气枪实验为研究对象,面向未来技术的发展,提出基于气枪激发波形的相关性计算,自动获取气枪信号触发台站情况,并绘制触发台站的分布图。对处理结果分析认为:该方法能快速准确识别触发台站,可迅速作出分布图,直观地反应气枪激发效果,较好地为实验现场实验条件的调整提供依据。     

基于反向传播神经网络的闽台ML震级偏差分析与修正

选取我国台湾地区2012—2018年期间的浅源地震资料,将台湾气象局与福建地震台网中心测定的M_L震级进行对比分析,得出两机构测定的震级之间的差异主要是受地震震级大小、震源深度、震源地理位置等因素的影响,并采用线性回归方法对两机构测定的M_L之间的模型关系进行拟合。与此同时,引入反向传播神经网络技术对两机构测定震级之间的偏差进行预测训练,构建4?9?9?9?4的五层网络模型,利用2012—2017年台湾震例作为训练集进行学习训练,2018年数据作为测试集进行预测效果分析。测试结果表明,经过反向传播神经网络修正后,震级偏差较大改善,基本都控制在[?0.4,0.3]之内,预测效果优于传统的线性回归方法,特别是对多震、少震区域震例的修正效果更为显著,进一步验证了反向传播神经网络技术具有较强的非线性拟合能力和泛化能力。      

地震动相位特性的研究

本文首先从理论上确立了地震动的相位谱和相位差谱的定量关系,指出了相位谱与相位谱主值的本质差别,说明了地震动的相位信息是构成地震动强度和频率非平稳特征的主要因素。在改进量度地震动相位谱方法的基础上,从理论上阐明了在工程上感兴趣的地震波宽频带内,地震动相位谱和幅值谱一样具有规律性。本文的工作表明目前模拟低频地震动的工程方法尚需改进。     

单自由度系统地震动力反应的实时计算方法

本文对计算单自由度系统地震动力反应的频域方法和时域方法进行了分析比较。说明了目前时域方法所存在的问题,指出寻找一种在计算精度上与频域方法等价的时域算法是一个值得研究的重要课题。据此,本文提出了一套能较精确模拟单自由度系统传递函数的时域方法。其计算格式采用具有较高计算效率的递归格式。理论分析与数值试验表明,该方法具有精度优于其他时域算法、速度快的特点,可应用于强震观测台网中强地震动参数的实时计算。     

关于匀变速扩展的矩形断层的远场辐射理论

本文研究了断裂以匀变速扩展时的矩形断层所辐射的远场位移。求出了谱Fcm(ω),以及给出了位移因子 f_cm(t) 的解析表达式井指出 f_cm(t) 可由特殊函数类表出。本文假定破裂速度是时间的分段函数。     

黄骅坳陷港西断裂带流体包裹体的地球化学特征

通过对黄骅坳陷港西断裂带奥陶系灰岩和新近系沙河街组砂岩中11个钻井的岩心包裹体的特征,均一温度和组分等方面的分析,对其所反映的气体来源,形成环境,油气演化以及地质意义进行研究。研究区的包裹体均为次生成因包裹体,气液比在5％～10％之间,根据激光拉曼光谱技术分析组分主要为H2O,CO4和CH4。利用均一温度,结合古地温和埋藏史,发现奥陶系灰岩和新近系沙河街组砂岩中包裹体中流体均捕获于新近纪。对氦同位素的分析发现包裹体中均有幔源氦的侵入．侵入的份额受到NE向港西断层和NWW向徐庄子断层的控制靠近断裂带的灰岩和砂岩中的包裹体含有还原性气体,由断层交汇中心向四周减少。包裹体中烷烃气的成熟度也与断层活动相关,具有从断层交汇中心向四周减小的相似特征。研究区内港西断层和徐庄子断层交汇处不仅是幔源气体上涌的有利通道,也是地热活动强烈的地区,有利于烷烃气的成熟。     

水库大容量气枪震源激发条件优化实验研究

Through manual pickup of seismic phases,the number of recording stations,the farthest observation distance of station and received energy are determined,then optimal operating condition processing software is developed to evaluate the excitation effect of operating conditions. The optimal operating conditions in the Mianhuatan Reservoir are determined using this software. They are: optimal water depth 25 m,airgun array sink depth 9m and airgun array size 7m × 7m. At the same time,accumulative stacking results for every 10 times are analyzed for 300 fixed-point excitations. It is concluded that the excitation effect shows a rapidly rising trend at 10 to 90 times stacking,a slowly rising trend at 100 to 150 times stacking,a rapidly rising trend at 160 to 240 times stacking,and a slowly rising trend at 250 to 300 times stacking. As the number of stacking increases,the propagation distance and the number of recording stations also increase gradually.