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。

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。

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.

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。

地震损失概率预测研究中的地震危险性分析方法探讨

本文基于假定未来某段时间内研究地区或场地上地震烈度影响事件遵从贝努利（Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ）随机独立试验过程，利用历史地震烈度一频度统计关系，提出了一种适用于地震损失概率预测的危险性分析方法。

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.

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.

地震危险性概率分析中不确定性因素的研究

自从地震危险性概率分析方法问世以来，不确定性就突出地存在．从该方法本身分析，认为潜在震源区范围、地震动衰减关系、震级上限、年发生率、ｂ值、起算震级是６个不确定性因素．计算结果表明，不确定性因素对地震烈度的影响较小，对峰值加速度的影响较大．由于不确定性因素对计算结果造成系统偏差，可通过权系数Ｐ进行校正，并给出了具体的校正公式．

地震危险性估计中不确定性的概率分析

本文首先介绍了地震危险性估计中存在的随机、知识不完备(模型)、模糊这三类不确定因素以及当前对这三类因素处理的几种方法;然后提出了作者自己的见解,即这三类看来性质不同的不确定因素,归根到底,都来自知识不完备,或为了简化而不求完备;接着说明了这三类因素的不确定性都可以用概率密度表示,随机因素用客观概率,后两类用主观概率;最后指出,在地震危险性分析中,这三类因素可以统一按Bayesian方法综合处理,从而避免了过去采用的超越概率曲线的分位数曲线这种概率的概率的困难。

基于GIS的概率性地震危险性分析(英文)

介绍了地理信息系统的主要特征、概率性地震危险性分析的一般步骤及其在MapGIS软件上的实现方法。并以三峡坝区某工程场地为例对程序进行了测试。GIS的用户界面使用户易于掌握概率性地震危险性分析的流程和数据。更重要的是它提高了用户对复杂地震危险性分析过程的认知能力,可以帮助用户在地震危险性分析中从空间数据中挖掘更多的信息。

2017年九寨沟M_S7.0地震余震危险性概率分析

本文介绍了余震危险性概率分析的概念,完整列出其相关公式的解析表达式并阐述了余震危险性概率分析的具体方法。以2017年九寨沟M_S7.0地震为例,首先,求得该地震余震序列的相关参数,结果显示:九寨沟M_S7.0地震余震序列理论最大余震震级约为ML5.3;b值约为0.784 1,明显低于中国西南地区同类型的其它地震,表明九寨沟地震余震区应力水平相对较高;p值约为1.109 7,明显高于中国西南地区同类型的其它地震,表明九寨沟地震余震序列随时间衰减较快。其次,计算此次地震余震与主震释放能量的比例关系,结果显示:在九寨沟M_S7.0地震事件中,截止到10月22日约99.69%的能量为主震所释放,0.31%的能量为余震所释放。最后,利用九寨沟M_S7.0余震序列参数结果并结合衰减关系,分别计算了主震后0—1天、1—10天、10—30天和90—100天内不同断层距内不同水平的峰值加速度和峰值速度的超越概率,结果显示:随着断层距增加,在相同时间间隔内超越概率的值呈下降趋势;在震后第一天内余震危险性最高,随着震后时间增加,相应的超越概率值呈现出明显下降趋势,表明九寨沟M_S7.0地震余震危险性主要来自早期余震。本文的相关成果可以为震后地震危险性分析提供参考,并为短时间内应急救援及灾后重建提供辅助决策意见。

地震危险性概率分析在核电站设计中的应用研究

地震危险性概率分析是结合对地震地质条件的认识和地震活动性资料,以定量的方式给出将来遭遇到超过给定地震动参数的概率。结合核电站的特殊性,采用点源地震危险性分析模型及经改进的方法根据场地条件可得到供设计参考的地震动参数。最后通过我国东部某核电站的实例进行了地震危险性分析,结果表明该方法可以较为简便地应用于工程实践。

概率性地震危险性分析中两种模型研究

概率性地震危险性分析是地震危险性分析中普遍采用的分析方法,这种方法以地面运动参数的年超越概率与平均复发周期关系的形式给出。它综合了所有地震潜源和它们的平均地震活动率对场点的影响。在输入对场点的影响时往往需要建立一定的数学模型。而不同的数学模型又有不同的适用范围。本文通过对概率性地震危险性分析方法中两种数学模型的对比研究,为在地震发生的时空不均匀性和不同地震资料精度的地震危险性分析时确定模型适用范围提出参考意见。

新疆昆仑山地区某大型水利枢纽工程场地地震危险性概率分析

利用地震危险性概率分析方法对大(I)型一等工程—某大型水利枢纽工程所在的场址进行地震危险性分析;该拟建工程场址所在的西昆仑地震带是新疆境内地震活动强度最高、频度最大的地震带,拟建工程坝高库大,为了进行准确的地震危险性分析研究,本研究根据区域地震活动性及地震构造研究成果,确定了地震活动性参数,按照构造类比、历史地震重演原则划分了潜在震源区;在分析了区域地震活动环境和地震构造等因素后,综合评价其对场地地震危险性的影响;根据确定的地震动衰减关系及地震带、潜在震源区的地震活动性参数,应用概率方法计算得出了场地不同概率水平的水平向基岩峰值加速度。其结果做为适合该水库的工程场地地震危险性分析结论,用于指导工程选址、设计、抗震设防。

基于概率地震危险性分析的重大工程结构设计地震的研究

本文提出了一种基于概率地震危险性分析 (PSHA)确定重大工程结构设计地震的方法 ,建议设计地震在场地产生的地震动应满足以下条件 :(1)加速度峰值等于PSHA确定的给定超越概率加速度峰值 ;(2 )反应谱值不能超越PSHA确定的一致概率反应谱 ,同时又不小于某一给定下限值。由本方法确定的设计地震是相对合理的 ,工程设计人员容易接受。

珠江三角洲地震烈度概率危险性分析

根据我国东南沿海区域地质构造背景、地震活动的时空分布特征，对珠江三角洲地区的地震烈度水平进行概率危险性分析。基于区域内各统计单元及其潜在震源之间地震活动的时空非均匀性，本文给出的结果具有特定的统计意义。

地震动参数之阿里亚斯烈度和累积绝对速度的特征及其在概率地震危险性分析中的应用

地震动参数是表征地震动特性(振幅、频率和持时)的重要度量参数。目前使用最多的地震动参数主要有峰值加速度和谱加速度等,然而,任何单一地震动参数都不能全面有效地反映所有的地震动破坏特征(如峰值加速度仅反映振幅)。为了更加全面地描述地震动特征及其潜在的破坏作用,满足工程应用的需求,科学家们一直在寻找能够表征地震动多种属性和特定地震破坏的地震动参数。经研究发现,阿里亚斯烈度Ia(Arias Intensity)、累积绝对速度CAV(Cumulative Absolute Velocity)及Newmark位移在地震诱发滑坡预测、沙土液化评估、地震灾害损失估计以及地震危险性分析等方面优于峰值加速度,因此,开展Ia、CAV和Newmark位移的特征研究及与其相关的地震危险性分析方法研究对于拓展我们对地震动特性的认识和提高地震灾害预测水平具有重要的科学意义和应用价值。本文我们根据汶川地震的177个台站的528条可用记录的强震数据,在对地震记录进行基线校正后计算了地震动参数Ia、CAV及Newmark位移,并研究了这些地震动参数的相关特征,最后我们还开展了基于Ia、CAV及Newmark位移的概率地震危险性分析方法研究。我们研究了汶川地震la的空间分布特征、衰减特征、近断层特征以及la与其他地震动参数的相关性。在空间分布特征研究中,我们比较了竖向和水平向la值的差异,统计了二者的比值分布及随距离的变化特征;对于垂直断层走向和平行断层走向的la值也做了同样的工作。在衰减特征方面,我们主要研究了3种场地类型下的la衰减特征及其与现有la预测模型的比较,指出了他们之间的差异并分析了导致差异的原因。在近断层特征方面,主要研究了上盘效应和方向性效应对1a的影响。最后我们研究了la与PGA和Housner烈度的相关性,建立了la与PGA和Housner烈度之间的经验关系式,并分析了场地条件对地震动参数之间相关性的影响。我们对CAV也同样研究了其空间分布特征、衰减特征、近断层特征以及CAV与其他地震动参数的相关性。特别地,我们还研究了标准CAV的衰减特征和其与PGA的相关性,分析了场地条件对它们的影响。另外,我们简要分析了汶川地震Newmark位移的衰减特征及其与PGA和la的相关性。本文中我们还开展了基于Ia、CAV的概率地震危险性分析方法研究,开展了基于Newmark位移的概率地震滑坡危险性分析方法研究,梳理了相关的理论、方法,建立了相关的技术框架,编制了计算程序并在典型地区进行了试算。本文的研究对我们认识汶川地震乃至我国西部地震地质构造环境下地震的Ia、CAV及Newmark位移的相关特征具有重要的科学意义。建立的相关概率地震危险性分析方法的技术框架对于提高我国的概率地震危险性分析水平和地震灾害预测水平具有重要的应用价值。

基于自适应空间光滑模型和三维断层模型的概率地震危险性分析方法研究

概率地震危险性分析(PSHA)直接为工程建设提供抗震设计参数,其重要性不言而喻。进行相关研究的核心科学问题在于,如何优化参数、改进模型来更好地描述地震的中长期活动规律和破坏特征,从而提高结果的可靠性。目前在该领域,我国现行的方法体系与美国国家地质调查局(USGS)提出的基于空间光滑模型和三维断层模型的方法存在较大差异,两种方法的特征和适用性也存在一定的差异。因此,本人在各位老师的指导下开始学习国外先进的理论和技术,将其用于国内研究区,并与国内常用的方法进行对比分析,总结各自的特点。在此基础上尝试做一些改进和创新,目前已经取得部分进展和成果。