地震活动性模型在地震危险性分析中的方法研究及其应用

摘要

地震危险性分析,即通过各种现有的手段给出某地今后一段时间内遭受某种地震动破坏的可能性,它是采用工程措施减轻地震灾害的基础。进行地震危险性分析前首先必须确定潜在震源区以及潜在震源区内的地震活动性参数(b值、震级上限Mu、起始震级M0和地震年平均发生率)。地震资料是确定潜在震源区以及地震活动性参数最为基础的资料。在我国,地震资料包括历史强震资料、历史有感地震资料和仪器记录资料。历史地震的文献资料异常丰富,但是对地震宏观现象及等震线的利用显得不足,历史地震资源还待进一步开发；而且历史地震震中位置和震级的不确定性问题需要注意。1970年以来,由于观测技术的提高,地震观测精度得到很大程度地改善,仪器记录的中小地震资料也越来越丰富。作为地震活动的资料之一,近期中小地震活动资料应当作为反映地震活动性的基础资料加以利用。如何综合考虑这三种地震资料,本文引入了地震活动性模型。从过去地震资料划分未来破坏性地震发生的潜在区域的统计角度讨论了建立地震活动性模型的可行性；对历史地震资料处理方法,提出了一种新的方法,即网格搜索试算确定震源位置和震级的方法(GSTSL法),为地震活动性模型提供更加精确的地震资料；阐明了地震活动性模型的理论基础、技术思路和方法,并以湖南地区和华北地区作为样本区域进行地震活动性分析。
　　 在湖南地区,充分使用了该地区历史地震、有感地震和微震的资料,经完整性分析后,综合三种地震资料重新得到了该区域的地震活动性参数,并建立了地震活动性模型,并在区域内进行高斯光滑,更加精细地考虑了光滑半径,更加客观地分配了各模型间的权重系数。在衰减关系方面,选用了利用中小地震记录资料拟合的衰减关系,更加适用于弱震区,另外还增加了一条衰减关系,综合考虑了两条衰减关系,降低了单一衰减关系带来的不确定性。本文的结果表明,在50年10％超越概率下,常德地区的峰值加速度最大,区内峰值加速度大于0.5m/s-2的区域面积明显扩大,大于1m/s-2的区域在湖南的中部和南部有所增加,岳阳地区峰值加速度偏小,但本文所得的峰值加速度分布趋势与中国地震动参数区划图基本一致。结果表明地震活动性模型用于弱震区和中强地震区的地震危险性分析是可行的。
　　 以华北地区为例,选取了该区五百多年的地震数据,并分析了地震资料的完整性,建立了该区的分布式地震活动性模型。三个模型中地震数据时间区段的长短各异,从而加权因子的取值依赖于时间长短。另外,根据该区的地震资料合理地选择b值、震级上限和起始震级。求取了该区内地震动峰值加速度图及各大城市的危险性曲线。对比中国地震动参数区划图,表明此模型用于强震区震级M<7.0地震危险性计算中是可行的。
　　 最后讨论了地震活动性模型的不足,在较少甚至没有历史地震活动的区域,地震活动性模型就失效,依然使用地震资料得到这些区域的背景地震模型。在强震区域,地震活动性模型同样可以用来确定区内的潜在震源区和地震活动性参数,但是仅能较好地代表震级6.5或7.0级以下的地震危险性。对于震级6.5或7.0级以上的地震危险性分析,可以考虑另外两种模型,即大地测量和断层模型,从物理的角度,利用GPS数据和断层滑动速率来约束地震活动性参数。综合考虑四种模型,降低划分潜在震源区和确定地震活动性参数带来的不确定性,提高地震危险性分析的精度,为我国的工业与民用建设提供更为合理抗震设防标准。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

第二章 地震活动性预测并划分未来地震发生的潜在区域方法研究

引言

2.1 方法

2.2 命中次数百分数的统计分析

2.3 估计ρ值

2.4 对我国不同构造环境区域的分析

2.5 结论

第三章 历史地震资料用于震中和震级的定量估算

引言

3.1 方法原理

3.2 烈度数据

3.3 华北地区烈度-震级-震中距关系

3.4 烈度震级标定

3.5 震中区估算

3.6 震级估算

3.7 方法验证

3.8 讨论

3.9 结论

第四章 湖南地区空间光滑地震活动性模型在地震危险性分析中应用

引言

4.1 区域地震地质概况

4.2 地震资料及完整性分析

4.2.1 地震目录

4.2.2 余震删除

4.2.3 完整性分析

4.2.4 b值的选取

4.2.5 震级上限MU和起始震级MO

4.3 地震活动性模型建立

4.3.1 基本假设

4.3.2 地震年发生率的光滑处理

4.3.4 模型建立

4.4 地震危险性计算

4.4.1 衰减模型

4.4.2 计算方法

4.5 计算结果与分析

4.6 结论

第五章 华北地区地震活动性模型在地震危险性分析中的应用

引言

5.1 区域地震地质概述

5.1.1 区域地震构造概述

5.1.2 区域地震活动性概述

5.2 地震资料及地震活动性参数的确定

5.2.1 地震目录及余震删除

5.2.2 地震活动性参数的确定

5.3 地震活动性模型的建立

5.3.1 地震年发生率的光滑处理

5.3.2 模型建立

5.4 地震危险性计算

5.4.1 衰减模型

5.4.2 结果分析

5.5 结论

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文