基于随机有限断层模型的西安地区概率地震危险性分析

摘要

我国近年来大震频发，因此有必要对我国地震活跃区的地震危险性进行准确的定量化评估。西安地区位于我国西北地震高发区，因此本文将以西安地区的地震危险性作为主要研究目标，分别基于下一代衰减关系（Next Generation Attenuation,NGA）模型以及随机有限断层（Stochastic Finite Fault,SFF）模型得到西安地区地震动预测方程，基于ArcGIS Engine开发平台，研究得到了西安地区的概率地震危险性曲线、一致危险性反应谱和地震动小区划。
　　本文主要研究内容如下：
　　（1）基于NGA模型的西安地区地震动预测方程。对于缺乏强震记录的地区，国内常采用转换法得到目标地区的地震动预测方程。但是国内广泛应用的俞言祥模型只考虑到了震级和距离的影响，本文采用NGA-West2中的BSSA13（Boore，Stewart，Seyhan，Atkinson，BSSA13）模型作为西安地区的地震动预测方程，可以考虑除震级和距离以外的其它因素，如断层类型、场地类型等。
　　（2）基于SFF模型的西安地区地震动预测方程。对于缺乏强震记录的地区，利用SFF模型得到的地震动预测方程是更为合理、可靠的方法。向比较转换法而言，随机模拟方法不是单纯的统计分析，而是考虑到震源信息以及场地信息，包括震级、断层破裂面积、断层破裂深度、剪切波速、介质密度、距离、场地覆盖土层厚度等因素。本文选用西安近场范围内影响巨大的活断层临潼—长安断裂带的断层信息，采用EXSIM软件进行数据点模拟，得到了N组（Mn,Rn,Tn）数据点，从而获得了西安地区的地震动预测方程。
　　（3）基于SFF模型和离散算法的西安地区概率地震危险性分析。与国内区划图编制中使用的方法CPSHA90不同，离散算法是将潜在震源区离散成栅格，并看做点源进行处理，分别计算每个栅格对于计算场点的地震动超越概率，使得结果更加精细化，可以得到每个栅格的贡献，在对衰减关系的不确定性进行校正时此方法更为清晰明了。而CPSHA90则是以潜在震源区为最小单位，虽然计算量小，但无法考虑叠加过程以及空间上各点、各震级对危险性分析的具体影响。本文采用SFF模型和离散算法，研究得到了西安地区控制场点具有不同超越概率的概率地震危险性曲线、一致危险性反应谱和西安地区的地震动参数小区划图。
　　与规范的设计反应谱相比，一致危险性反应谱曲线不同周期具有相同超越概率。与西安市地震局给出的结果相比，由于本文分析中考虑了西安地区具体场地因素影响，因此本研究得到的西安地区概率地震危险性分析结果更符合实际情况。

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目录

第1章 绪 论

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要研究内容

第2章 基于NGA-West2模型和转换法的西安地区地震动预测方程

2.1引 言

2.2西安地区地震烈度的预测方程

2.3地震动预测方程与地震烈度衰减关系的转换

2.4基于BSSA13模型的西安地区地震动预测方程

2.5应用与比较

2.6本章小结

第3章 基于随机有限断层模型的西安地区地震动预测方程

3.1引 言

3.2随机有限断层模型的基本原理

3.3西安地区随机有限断层模型参数的确定

3.4基于随机有限断层模型的西安地区地震动预测方程

3.5两种地震动预测方程的比较

3.6本章小结

第4章 西安地区概率地震危险性分析

4.1 引 言

4.2 概率地震危险性分析方法

4.3 潜在震源区的划分及其活动性参数确定

4.4 概率地震危险性分析

4.5 一致危险反应谱

4.6本章小结

第5章 西安地区地震动模拟与概率地震危险性分析的ArcGIS实现

5.1引 言

5.2系统框架

5.3概率地震危险性分析系统流程

5.4西安地区地震小区划图的ArcGIS实现

5.5本章小结

结论

参考文献

附录A 西安市地震动衰减关系参数表

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