中长期地震危险性概率预测中的统计检验方法Ⅰ:Molchan图表法

对中长期地震危险性概率预测结果的统计检验是地震预测预报的重要研究内容,采用通用的统计检验方法是促进地震预测理论、模型"无障碍"交流和发展的必要条件。本文通过对青藏高原东北缘地区PI算法和RI算法回溯性预测结果统计检验的实例,介绍了如何运用CSEP计划中已常规采用的Molchan图表法进行地震概率预测统计检验和分析,并分别考虑了网格权重和地震活动权重两种算法计算"时空占有率"的情况。结果表明,Molchan图表法可通过显著性水平α和概率增益Gain有效地评价概率预测模型的预测能力。此外,对于同样的预测结果,在考察不同的预测策略时得到的统计检验结果也可能不同。其中地震活动权重相对网格权重采用更为严格的统计检验。

前兆异常区地震危险性概率的评估方法

讨论了根据前兆观测估计地震危险性概率的问题，给出了单学科观测异常区和多学科观测异常区地震的危险性概率的评估方法。利用３ 个先验概率值，即地震背景概率—Ｐ（Ｂ）、孕震条件下某学科观测发生异常的概率—Ｐ（Ａｉ／Ｂ）、非孕震条件下某学科观测发生异常的概率—Ｐ（Ａｉ／Ｂ），就可计算：①异常区有震概率（也称有震报准概率）Ｐ（Ｂ／Ａ） 或Ｐ（Ｂ／ ∩ｎｉ＝ １Ａｉ） 和异常区无震概率（也称虚报概率）Ｐ（Ｂ／Ａ） 或Ｐ（Ｂ／ ∩ｎｉ＝ １Ａｉ）；②非异常区有震概率（也称漏报概率）Ｐ（Ｂ／Ａ）或Ｐ（Ｂ／ ∩ｎｉ＝ １Ａｉ）和无异常无震概率（也称无震报准概率）Ｐ（Ｂ／Ａ） 或Ｐ（Ｂ／ ∩ｎｉ＝ １Ａｉ）。通过几组模拟数据的计算，可初步得出结论：①对于单学科观测，降低非孕震异常概率，即减小干扰，可提高报准概率；②多学科观测同时出现异常，将提高报准概率，但漏报概率也将显著增加。

沿海场点地震海啸危险性概率分析

地震危险性分析工作在我国已趋于成熟,而海啸危险性分析则刚刚起步。论文从介绍海啸危险性分析的基本原理和步骤出发,基于数值模拟技术,针对我国南部沿海的大鹏湾附近场点开展地震海啸危险性概率分析,给出了超越概率曲线,为实现我国沿海地区地震海啸危险性区划图具有一定参考意义。

海啸危险性概率分析的不确定性研究

针对海啸危险性概率分析(PTHA)存在的较大不确定性问题,对不确定性产生来源进行了归纳和分类,提出了基于逻辑树与事件树方法合理量化不确定性的思路框架,并以马尼拉海啸潜源为研究对象,给出了量化震级上限、破裂面参数不确定的过程示例。数值模拟分析结果表明:海啸潜源震级上限的改变对危险性评估结果产生了显著影响,通过逻辑树方法可合理量化这种不确定性;地震破裂面的倾角、滑移角和破裂面积的随机不确定性对海啸危险性分析结果产生较为显著的影响,经事件树方法处理后的危险性结果保证率远高于20%,略低于80%,可基本满足工程抗海啸设计要求。

地震海啸危险性概率分析的数值模型可靠性

随着地震危险性分析方法的成熟,地震海啸危险性评价工作也逐渐展开,并过渡为基于概率方法的危险性分析。对于没有足够历史海啸观测记录的地区,基于数值模拟的分析方法来评价该地区的海啸危险性是一种有效方法。本文选取了2010年以来发生的五次典型海洋地震,模拟海啸的产生和传播过程;对比分析模拟结果与观测数据后得出两者比较一致,从而验证了数值模型的可靠性,为今后我国地震海啸危险性概率分析提供了可靠的数值方法。

我国地震海啸危险性概率分析方法

日本、美国等国家在海啸危险性分析方面做了较多的研究,有相关的分析方法提出。我国地震海啸研究尚属于起步阶段,还没有形成公认的地震海啸危险性概率分析的思路和方法。简要综述了我国地震海啸的研究进展,借鉴我国已成熟的地震危险性分析方法,给出了地震海啸危险性概率分析的思路与方法,并对其关键技术问题进行了分析,为我国全面开展地震海啸减灾工作提供依据。

地震危险性概率分析方法:存在的问题和纠正(英文)

地震危险性概率分析(PSHA)是目前最广泛应用于地震灾害与风险性评估的方法。然而它在计算中却存在着一个错误:把强地面运动衰减关系(一个函数)的条件超越概率等同于强地面运动误差(一个变量)的超越概率。这个错误导致了运用强地面运动误差(空间分布特征)去外推强地面运动的发生(时间分布特征)或称之为遍历性假设,同时也造成了对PSHA理解和应用上的困难。本文推导出新的灾害计算方法(称之为KY-PSHA)来纠正这种错误。

融合三维断层源和二维潜在震源区的随机抽样概率地震危险性分析算法研发

文中采用蒙特卡罗随机抽样方法,研发了一套融合传统二维潜在震源区(下文简称“潜源”)和三维断层源的概率地震危险性算法。该算法不仅适用于传统的区域面源,同时还能考虑地震的破裂尺度并兼容三维断层源的概率地震危险性计算。文中研发的算法可高效实现断层源地震事件集的三维模拟,并将地震破裂尺度引入到概率地震危险性计算中,显著提高了近断层地区地震危险性计算的合理性。为了提高程序的执行效率,算法采用预先在平面潜源中充填网格点的方式随机模拟地震事件在潜源内的均匀分布。对于椭圆衰减的地震危险性计算,算法采用了预先构建不同震级、距离及不同场点与潜源长轴方向夹角下的短轴距的三维矩阵,通过查表和插值方式直接获得相应场点的短轴距,避免了循环迭代逼近短轴距计算效率低下的问题。分别利用五代图的概率地震危险性程序和文中研发的算法,计算了湖南长-株-潭(长沙-株洲-湘潭)城市群所处的中强地震活动环境的区域地震危险性以及近断层源的常德、株洲2个场点在不同概率水平下(重现期分别为50a、 475a和2 475a)的地震危险性。比较研究表明,五代图的程序低估了三维断层源附近的地震危险性,且随着概率水平的降低,低估的程度越来越高。最后,利用太平洋地震工程中心(Pacific Earthquake Engineering Research Center, PEER)验证概率地震危险性程序的算例(数据集1案例10)验证了文中算法的可靠性。

基于地震灾害风险普查的概率地震危险性分析--以从化区为例

为了厘定概率地震危险性分析方法在地震灾害风险调查与评估工作中的适用性,针对从化区,以中国地震动参数区划图(GB18306-2015)提供的信息为依托,给出其周边的潜在震源区划分、地震活动性参数及地震动衰减关系,基于地震灾害风险普查资料,利用概率地震危险性分析(CPSHA)方法对其进行地震危险性分析。确定了对从化区地震动峰值加速度起主要贡献的几个潜在震源区及贡献值,计算了从化区未来50年超越概率63%、10%、2%和100年超越概率1%的PGA分布,基于地理信息系统(Geographic Information System,GIS)平台绘制了从化区4种概率下的基岩及地表地震动峰值加速度值分布图。结果表明:背景源(17)、广州、佛冈、河源、担杆岛、珠海和东莞潜在震源区对计算区内PGA起主要贡献;区内50年超越概率10%地表地震动分布中间高两边低。

基于三维断层源的概率地震危险性分析——以马边-盐津断裂为例

以马边盐津断裂为例,旨在建立一种基于三维断层源的概率地震危险性分析方法。首先,根据马边-盐津断裂带的断层源模型,通过地震矩平衡原理和潜在震源区发生率转换两种途径分别建立了断层源模型的震级-频度关系,其中地震矩平衡原理综合考虑了特征地震模型和G-R模型两种震级频度关系,采用Openquake软件计算了断裂附近基于4种适用于断层源的地震动预测模型的未来50年地震危险性结果。结果表明,纯面源、断层源方案一和断层源方案二地震危险性依次增大,且采用不同的衰减关系所得结果存在一定离散性;两种基于断层源的计算结果均表明目前对地震危险性的估计偏低。该结果可对未来三维断层源的地震危险性分析工作提供一定的参考。

统计地震学在地震危险性概率预测方法研究中的应用与讨论

地震是给人民生命财产造成重大威胁的自然灾害之一,地震预测是推动现代地震学学科建设与发展的原动力.在地震的确定性预测迄今仍面临诸多困难的情况下,寻找地震发生的时空统计特征,构建地震危险性统计预测模型成为了评估地震风险并应用于城市与生命线工程等抗震规划设计实际需求的重要途径. 21世纪以来,以2008年汶川8级地震为代表的系列强震在一些低风险预测区发生,引起了世界各国地震学家对传统的地震危险性预测方法的反思.文章对统计地震学的发展进行了简要综述,着重分析了统计地震学在地震危险性预测中的研究成果及存在的问题,对其发展方向进行了讨论.分析指出:在大多数地区以现代地震目录为基础资料的地震危险性预测是有效的,尤其是在大型城市群地区及厚沉积、弱震区的地震危险性区划图的编制中,引入基于传染型余震序列模型的地震危险性概率预测应该是最为简便和有效的方法.

概率地震危险性分析、分解与设定地震及其在西安地区的应用

本文以Arc GIS为平台,以西安地区为研究对象,以西安地震局提供的信息为依托,给出西安地区的潜在震源区划分以及地震活动性参数,根据随机有限断层模拟得到西安地区地震动强度预测模型,基于离散算法平台,以潜在震源区为基本单位,将潜在震源区离散成栅格并看成点源,分别计算每个栅格对场地的地震动超越概率,即概率地震危险性分析。在此基础上进行概率地震危险性分解去确定某一最可能造成所需危险水平下的地震动强度参数的贡献率,最后根据加权方法确定设定地震。研究结果表明:在0. 2 s、1. 0 s和2. 4 s这3个周期的谱加速度值,相同危险性水平下,对场地贡献较大的潜在震源基本相同,但是各潜在震源的相对贡献率依然有差别;对于不同的危险性水平,对场地贡献较大的潜在震源区的数目区别很大,但基本都是靠近场地附近的几个潜在震源,且比较集中。

基于Newmark模型的概率地震滑坡危险性分析方法研究——以甘肃天水地区为例

本文以天水地区为研究区,结合地震潜在震源区模型和Newmark位移预测方程,采用概率地震危险性分析方法,计算了该地区50年超越概率10%水平下的Newmark位移。同时,根据天水地区50年超越概率10%下的阿里亚斯烈度,并结合Newmark位移与阿里亚斯烈度的关系式,计算了天水地区在遭受50年超越概率10%下的阿里亚斯烈度影响时,潜在滑坡体产生的Newmark位移分布。通过比较上述两种方法得到的天水地区不同Newmark位移的分布特征,本文认为二者虽然存在较大差异,但其空间分布特征均能反映天水地区每个场点处的相对滑坡危险性。对滑坡危险性水平进行分区的结果显示,天水地区60%以上的区域具有高地震滑坡危险性,50%以上的区域具有甚高地震滑坡危险性。本文的研究结果可以作为天水地区地震危险性及风险评估的参考资料,也可以作为天水地区城市规划、土地使用规划、地震应急准备以及其它公共政策制定的参考资料。

结构需求概率危险性分析中强震记录选取研究

目前结构性态地震工程中易损性曲线传统计算流程对强震记录选取不够重视,鲜有对目标场址地震概率危险性的考虑,因而以同时考虑地震概率危险性和结构自振周期特性的条件均值谱作为记录选取依据,将结果应用到IDA方法和条带法中,并与地震事件随机散布的传统云图法进行对比。以某八层平面框架作为算例,将云图法与IDA方法以及条带法在四种极限状态下的结构需求易损性曲线以及结构需求概率危险性曲线进行对比分析。其中,随机选取两组地震事件(M,R)分布范围相仿的强震记录进行云图法计算,二者结果由于不可控的地震动不确定性而存在显著差异,但IDA方法与条带法由于采用条件均值谱对地震动进行了控制,彼此结果基本一致,更符合实际工程场址的危险性需求,同时为后期不同区域的结构性态分析损失评估提供了依据。

余震时空丛集对概率地震危险性分析的影响

本文以东北、华北及川滇地区为例,系统研究了余震时空丛集对概率地震危险性分析的影响.采用基于传染型余震序列模型(ETAS)的蒙特卡罗模拟方法,模拟了包含余震和不包含余震的两套地震序列,然后以模拟地震目录为基础输入,采用基于空间光滑地震活动性模型的地震危险性分析方法计算了两套地震危险性结果——PGA(Peak Ground Acceleration,峰值加速度),通过分析比较这两套PGA的绝对差值和相对差值来研究余震时空丛集对概率地震危险性分析的影响.研究结果表明余震对50年超越概率10%地震危险性计算结果的影响均值为6%左右,最大可达10%,并且随着超越概率水平的提高,余震影响也越大.弱地震活动区余震对概率地震危险性分析的影响要高于强地震活动区.研究结果还进一步揭示两套PGA结果绝对差值的最大值约为15 cm·s^(-2),且出现在高PGA区,这意味着余震对概率地震危险性计算结果不会产生显著影响.因此在地震区划或一般性地震危险性分析中可考虑不用删除余震.

基于MAPGIS的概率性地震危险性分析

对工程场地的地震危险性分析是地震安全性评价的主要方法,并且为工程师提供抗震参数.在分析国内概率性地震危险性分析(PSHA)方法基础上,提出了基于GIS的概率性地震危险性分析的可行性方案.通过MAPGIS二次开发编写了地震危险性分析程序,并以三峡坝区某工程场地为例对程序进行了测试.基于MAPGIS的概率性地震危险性分析程序提供友好的人机交互界面,提高了地震危险性分析的可操作性,更重要的是帮助用户从空间数据中挖掘更多的信息.

基于阿里亚斯烈度估值的概率性地震危险性分析——以四川丹棱县及其周缘为例

以编制《中国地震动参数区划图》时所构建的地震潜在震源区模型和地震活动性模型为基本输入,在四川省丹棱县及其周缘地区开展基于阿里亚斯烈度的概率地震危险性分析,计算50年超越概率10%的阿里亚斯烈度(Arias Intensity,Ia)。结果表明:丹棱县及其周缘绝大部分地区的Ia值都在0.11m/s以上,部分地区在0.32m/s甚至0.54m/s以上,具有较高的地震诱发滑坡风险,应当加强人员密集区的地震诱发滑坡危险性评估。根据不同Ia预测方程计算得到的Ia分布有较大差异,因此在计算Ia时应考虑多个Ia预测方程,对最终结果进行加权平均,以减小Ia结果的不确定性。同时还发现Ia值与1.0s的谱加速度具有很好的相关性,这也印证了Ia和1.0s谱加速度与砂土液化的相关性。

中国大陆基于BPT模型的时间相依地震危险性分析

概率地震危险性分析是地震区划图编制、重大工程场地地震安全性评估以及地震风险管理等领域的重要依据,地震时间活动性模型则是概率地震危险性分析的主要理论基础.本研究中基于布朗过程时间(Brownian passage time(BPT))模型,计算了不同情况下中国大陆特征地震震源区时间相依的地震发生率,采用概率地震危险性计算方法,选择合适的地震动模型,评估了中国大陆地区时间相依的地震危险性,并与基于泊松模型的地震危险性做了比较.结果表明,时间相依的地震活动特征对概率地震危险性具有显著影响,在那些地震离逝时间相对较长,离逝率较大(大于1)的震源区,时间相依的地震危险性结果相较于基于泊松模型的地震危险性结果显著增大,增大幅度最大可达50%以上.相反,在那些刚发生地震不久,地震离逝时间较短的震源区,时间相依的地震危险性结果相较于泊松模型显著减小,减小幅度最大可达50%左右.地震复发间隔的变异系数对地震危险性结果也有显著影响,选择合适的变异系数对时间相依地震危险性分析十分重要,后续应该加强对地震复发间隔不确定性的研究.研究结果还表明,时间相依的地震活动特征对不同超越概率下的地震危险性结果的影响是一致的,不随超越概率水平的变化而变化.本文研究结果对地震风险管理、地震保险以及相关防震减灾政策的制定等方面具有重要的应用价值.

基于特征地震模型含时间的概率地震危险性分析方法及其应用研究

本文介绍了特征地震的对数正态分布模型、正态分布模型和布朗过程时间模型,提出了使用地震破裂面源模型的特征地震含时间的概率地震危险性分析理论和方法.通过具体算例对不同的特征地震模型进行了比较,并对特征地震危险性分析方法进行了系统探索.研究结果表明,特征地震含时间模型在复发周期早期的地震危险性低于不含时间模型,而在后期其地震危险性则高于不含时间模型.特征地震复发周期的对数正态分布模型与布朗过程时间模型计算得出的地震危险性差别不大.在未到期望复发时间时,正态分布模型与前两种模型计算的地震危险性差别不大;而接近期望复发时间及之后时段,正态分布模型计算的地震危险性则迅速增大.

潜在地震破裂面源模型及在概率地震危险性分析中的应用方法

目前国内外常用的概率地震危险性分析方法中,一般把未来可能发生的地震震源(潜在震源)简化为点源或者是线源.但对于较大震级的地震,仍然采用点源或线源模型来描述潜在震源显然是不合理的.为此,在概率地震危险性分析方法中本文提出了潜在地震破裂面源模型,并以1999年9月21日台湾集集7.6级地震的车笼埔断层为例,探讨了其在地震危险性分析中的应用方法.结果表明:①采用潜在地震破裂面源模型是合理的,因为它可以模拟地震破裂面与地震动影响场的三维展布特征,尤其适用于较大震级地震的近场区域;②潜在地震破裂面源的大小、产状,对近震源场点的地震危险性分析和地震区划结果有明显的控制影响.