基于能量的地震烈度速报系统方法研究

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自上世纪九十年代以来,国内外基于实时数字监测台网的地震烈度速报技术迅速发展。实时地震烈度速报技术在全球主要地震多发地区,如美国,日本,墨西哥,中国台湾已趋于成熟。地震烈度速报,即地震发生后通过对监测台网记录数据的即时处理在几分钟至几十分钟之内快速得到地震影响区域的烈度分布情况,为判断地震对不同区域的破坏严重程度提供依据。目前国内外烈度速报系统的计算原理,均采用地震记录峰值加速度PGA或等效峰值加速度Ap等地震动参数与烈度的统计关系式;这些参数受地表土层影响显著,由基岩台站地震记录数据得到地表地震动峰值参数必须考虑土层放大作用,但是不同场地条件下土层放大作用影响并不一致。本文尝试从不同于现有速报系统基于力的设计应用理念,由能量的角度提出能量参数概念,该参数E v2(t)dt充分利用了整条地震记录数据,同时考虑地震动幅值与持时的影响,土层放大作用的不一致影响被相对削弱。作为现有速报系统的补充完善,基于能量参数的烈度速报系统是本文的最终目标。本文首先详细介绍了由地震监测台网各台站仪器保存的地震记录数据求能量参数的方法,进而通过日本、汶川余震等总计8183台次的测震记录统计分析得到了能量参数与仪器烈度的经验关系式I1.397lg E (v2)4.088;为了验证该统计关系式,本文由单台烈度计算和区域插值烈度分布图两个方面将能量参数对应求得的结果与由福建省地方标准《DB35/T1308‐2012地震仪器烈度表》求得的结果进行了对比分析,通过一系列典型震例验证了基于能量原理的地震烈度速报系统的可行性。最后,本文根据点源地震各观测台站P波、S波到时规律,由现有两个震例的记录数据模拟了地震过程中地震累积能量分布的动态变化,结果表明本文的能量参数能较好地反映地震过程中地震能量分布的动态过程。
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