核电厂扩建工程设计地震动参数校核研究

核电工程从预可行性研究到正式施工设计,往往有一个很长的周期。以泰山核电二期工程建设项目为例,地震动参数确定是在十多年前完成的,因此其设计地震动参数的校核工作应当在吸收这十多年来我国在活动构造识别、地震活动的不均匀性处理、地震区带划分、潜在震源区的识别和参数确定、地震动衰减等方面的最新研究成果的基础上进行。研究结果表明,新增的地震地质资料进一步补充了原工作报告对地震地质研究的结论,地震的活动特征则没有发生根本变化;工作区内破坏性地震的平均震源深度约为12km,与全国平均震源深度（约为15km）有差别。在对工作区地震地质、地震活动背景最新研究的基础上,考虑本地区有代表性的不同潜在震源区的划分方案,分别采用对应的地震动参数衰减关系进行地震危险性概率分析计算,校核后综合确定秦山核电二期扩建工程厂址的极限安全地震动SL-2为0．15g,这与1990年的结论一致。本文提出的核电扩建工程地震动参数校核工作的技术路线,可供类似的重大工程地震动参数校核参考。     

乌鲁木齐及周边地区潜在震源区的确定

根据"乌鲁木齐市活断层探测与地震危险性评价"项目的成果,确定了乌鲁木齐及周边地区的发震构造模型。在此基础上,结合地震活动特征,根据地震重复及构造类比原则对乌鲁木齐市周围的潜在震源区进行了重新划分。由此,采用地震危险性概率分析方法计算乌鲁木齐市及周围县市的基岩峰值加速度,并进行地震动峰值加速度复核。由复核结果可以看出,此潜在震源区划分方案对乌鲁木齐市的影响不大,但对阜康市的影响较大,使该市地震动峰值加速度由原来的0.15g变化为0.20g。     

青藏工程走廊地震危险性对比分析及区划

潜在震源区地震活动性参数、地震动衰减关系对地震危险性分析结果至关重要。以中国第五代地震动区划图潜在震源区划分方案为基础,采用2类震级分档分别建立自编及五代图潜在震源区空间分布函数,收集4组青藏高原及周缘地区地震动衰减关系,采用不同组合对青藏工程走廊沿线的81个场点进行概率地震危险性分析计算,得到50年超越概率10%(地震重现期475年)的各场点基岩地震动峰值加速度(PGA),并转换为一般场地(Ⅱ类)PGA,对计算结果进行对比分析,并与第五代地震动区划图归档上下限值进行比较。结果显示:采用我国西部地区地震动衰减关系计算得到的PGA最大,采用云南地区地震动衰减关系得到的PGA最小,采用川藏地区及青藏高原东北缘地震动衰减关系时居中;在同一地震动衰减关系下,采用自编空间分布函数计算得到的PGA普遍略大于采用第五代图空间分布函数时;在震级上限为8.5的潜在震源区及附近地区,潜在震源区空间分布函数震级分档对计算结果有显著影响。综合分析表明,采用自编Ⅱ型震级分档空间分布函数方案与川藏地区地震动衰减关系组合方案的计算结果最为理想。最后,采用该组合方案对青藏工程走廊50年超越概率10%的基岩场地PGA及一般场地PGA进行了区划。     

地震动模拟过程中断层参数的敏感性分析

地震发生后通常无法快速获取较准确的断层参数,这可能会对采用地震动模拟方法进行地震动强度快速评估产生影响。选取美国西部两次地震,采用两种地震动模拟方法,通过改变断层走向、滑移角、倾角和震源深度等主要断层参数进行模拟计算,分析不同参数对地震动参数和反应谱值的影响以及不同方法计算结果的准确性。结果表明:GP方法模拟的结果比EXSIM方法更接近观测值;在参数误差范围内,相比于模拟方法本身的误差,各参数对模拟结果的影响较小,地震动强度快速评估时可以利用较合理的快速反演断层参数进行地震动模拟。     

江淮地区地震动区划的研究

尝试性地提出了基于地震动参数背景值的确定性方法,将概率性地震危险性分析和确定性地震危险性分析相结合,对江淮地区这一中强震过渡区的地震动参数特征进行了研究,并把地震动参数背景值的计算结果绘制成平面等值线图和立体等高线图。为中强震过渡地区的地震动区划研究提供了一个实例。     

江西九江—瑞昌地震灾区抗震设防参数研究

在对江西九江-瑞昌邻近地区地震构造和地震活动性研究的基础上,对该地区的潜在震源区划分方案进行了调整,按第4代区划图的方法重新计算了九江-瑞昌地震灾区的地震动参数,结果表明,该地区仍属于地震动峰值加速度0.05g的分区,该地区一般建筑的抗震设防参数取为0.05g是合适的。     

邯郸市工程地质场地条件与地震动参数关系研究

通过对所收集邯郸市地震安全性评价结果和钻孔资料的分析研究,完成邯郸市工程地质场地分区,并对地质分区和地震动参数的关系进行分析,得到土层结构对地震动参数影响的规律,为该区制定防震减灾规划提供参考和基础资料。     

《四川、甘肃、陕西部分地区地震动参数区划图》编制

为了满足四川汶川8级特大地震灾后恢复重建工作的迫切需要,编制了汶川地震灾区地震动参数区划图。该区划图是对全国地震区划图的局部修订,重点根据震后初步的发震构造现场调查获得的新资料,以及震后对龙门山断裂带地震构造条件的新的认识,对潜在震源区划分方案及其地震活动性参数进行了重点调整和修订,并据此对灾区地震动参数进行了计算,完成地震动参数区划。本文简要介绍了区划图编制的情况及其重要结果。     

具有地域特性的设计地震动参数确定——以武罐高速公路为例

分析了甘肃陇南武罐高速公路所处陇南地区强震动记录的地形效应及频谱特征,研究了在地震危险性概率计算中地震动地域特性的简化与抽象过程,应用地震动记录地形效应及地域频谱特征对重大工程地震危险性计算结果进行调整,从而给出具有地域特性的设计地震动参数。结果表明:地震危险性概率分析计算结果与地域地震动特征分析结果之间有一定差异,根据地震动特征分析结果,对危险性计算结果中动力放大系数βmax和特征周期T进行一定的调整,以给出适合本区特征的抗震设计地震动参数。     

软土地基深开挖对场地设计地震动的影响

本文根据南京河西地区所处的地震地质环境、地震活动环境及基岩地震动衰减规律,在场址区地震危险性分析基础上确定该地区的基岩地震动参数,并选取河西地区某个典型工程场地,根据场地上的静、动力性能参数的测试结果,进行场地上层地震反应分析,研究软土地基条件下地基深开挖场地的地震动效应及其对场地设计地震动参数的影响．文中给出了设计基准期为５０年及１００年时对应不同抗震设防水准的设计地震动参数,该结果对河西地区其它高层建筑的抗震设计也有一定的参考价值．     

工程场地影响烈度调查

本文以1918年南澳7．3级地震对粤东核电乌屿厂址影响烈度调查为例,探讨了重大工程场地影响烈度调查方法。其调查结果不仅为该厂址评定历史地震最大影响烈度提供了依据,也为修定1918年南澳7．3级地震的等震线准备了条件。本文所采用的方法,将有助于类似的工程场地开展影响烈度调查。     

地震映像勘探在工程场地地震安全性评价近场区工作中的应用

在第四系覆盖区工程场地地震安全性评价近场工作中,活动断层的探测是一项重要工作,在目标层埋深几十米的情况下,地震映像勘探是进行断层探测的有效物探手段,结合唐山北郊热电2×300MW机组建设场地、沽源电厂建设场地的地震安全性评价中的应用实例,表明该方法进行断层探测具有明显的效果。     

2007年7月16日日本新潟地震对柏崎刈羽核电站的影响

2007年7月16日日本新潟县柏崎市附近海域发生MW6.6地震(日本气象局震级MJMA6.8)。该地震引发世界最大核电厂——柏崎刈羽核电站多起核安全事件,是世界范围内有记载的对核电站影响最为严重的一次地震。本文根据收集到的资料,详细介绍了该地震对柏崎刈羽核电站造成的影响,文章最后概述了日本、国际原子能机构对该地震的反思以及我们应该从中吸取的经验教训。     

A regional simulation study on dispersion of nuclear pollution from the damaged Fukushima Nuclear Power Plant

A nuclear accident involving the leaking of radioactive pollutants occurred at the Fukushima Nuclear Power Plant in Japan,following an earthquake and subsequent tsunami on March 11,2011.Using official Japanese data on pollutant emissions during the accident,this study simulates the dispersion of nuclear pollutants.The source term of the nuclear leakage of radioactive material is designed using PM2.5as the tracer of radioactive pollutants,and the study considers dry and wet deposition processes.A coupled-model system is constructed from the air-quality model Models-3/CMAQ and the Weather Research and Forecasting atmospheric model.The transport path and distribution of radioactive pollutants over long and short distances are simulated with different model horizontal resolutions of 30 and 4 km respectively.The long-distance simulation shows that,following the Fukushima nuclear accident,under the effect of westerly winds,radioactive pollutants are transported generally towards the eastern Pacific and reach the American continent after 5 days,but their concentration is only about 10–7 times the concentration near the Fukushima Nuclear Power Plant.The time required for pollutants to reach the United States is basically consistent with measurements made in California on March 18.Because the upper westerly wind is faster than the lower westerly wind,the distribution of pollutants tilts eastward in terms of its vertical structure.The short-distance(local)highresolution simulation indicates that strong winds and precipitation associated with a cyclone can accelerate the deposition,diffusion and transport of pollutions,and local cyclonic circulation can change the transport path of pollutants,even resulting in repeated effects of pollution in some areas.Pollutants disperse to southeastern Honshu,Japan,on March 14,2011,agreeing well with the timing of local observations of increases in the absorbed dose rate.Results also show that radioactive pollutants from the Fukushima nuclear accident are mainly transported and diffuse eastward,resulting in a relatively short-term impact on the Japanese mainland even under the influence of the cyclone system.Therefore,in terms of atmospheric conditions,the location of the Fukushima Nuclear Power Plant is appropriate and could serve as a reference to site selection and protection of other nuclear facilities.     

秦山核电站厂址地震动加速度时程预测研究

本文研究了建立设计地震震源模型和用理论地震学方法预测基岩场地震震加速度的技术途径，预测了四相设计地震事件在秦山核电站厂址的加速度时程和反应谱，文中根据对地质和历史地震资料的研究，确定不同性质的设计地震事件，建立设计地震震源和工作区介质的确定性模型，针对未来地震的不可完全预见性，以及对地球介质和震源性质现有认识的局限性，文中发展了确定性和随机性组合的综合分析方法，在用确定的介质模型和设计震源计算地震     

2006年12月26日台湾恒春海外地震及其对核电厂的影响

2006年12月26日台湾恒春海外MS7.2地震具有两个引人瞩目的重要震害特点,一是造成十数条国际海底通信光缆中断,二是造成台湾第三核电厂紧急停机。本文首先介绍了该地震地震参数厘定、震源机制、发震构造背景、地震动特征等方面的基本情况,然后重点介绍和讨论了该地震对台湾地区核电厂的影响及其带给我们的启示。     

Use of offshore wind farms to increase seismic resilience of Nuclear Power Plants

One of the challenges faced by the engineering profession is to meet the energy requirement of an increasingly prosperous world. Nuclear power was considered as a reliable option until the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (NPP) disaster which eroded the public confidence. This short paper shows that offshore wind turbines (due to its shape and form, i.e. heavy rotating mass resting at the top of a tall tower) have long natural vibration periods (>3.0 s) and are less susceptible to earthquake dynamics. The performance of near-shore wind turbines structures during the 2011 Tohoku earthquake is reviewed. It has been observed that they performed well. As NPPs are often sited close to the sea, it is proposed that a small wind farm capable of supplying emergency backup power along with a NPP can be a better safety system (robust and resilient system) in avoiding cascading failures and catastrophic consequences.     

Seismic fragility assessment on the post-mainshock damaged shield building considering aftershock duration and damage ratio

In general, historical earthquake events have shown that a strong mainshock might trigger several aftershocks, which can cause additional damage and seismic risk to the structures. This work tries to investigate the aftershock duration on seismic fragility of the shield building in consideration of initial damage. For this purpose, a three-dimensional finite element model of shield building is established using a concrete damage plastic model. A series of mainshock-aftershock sequences with different durations are selected and scaled to match the target spectrum. A damage ratio of tensile damage is developed to evaluate the additional damage caused by mainshock and aftershocks. Aftershocks with three durations, namely, 20 s, 40 s, and 60 s, are used to study the effect of initial damage levels and aftershock durations on the accumulative damage and seismic fragility of the shield building. The results indicate that those aftershocks with longer durations may wreak more worse cumulative damage to the post-mainshock damaged structure and significantly affect the probability of exceedance. It is also indicated that the initial damage levels have a significant impact on the fragility curves of the shield building. This work can directly incorporate the influence of mainshock-damaged states into the fragility assessment for Nuclear Power Plant.

     

上海及周边潜在震源区对上海长周期基岩地震动参数影响分析

针对上海及邻近区域划分的46 个潜在震源区,采用概率地震危险性分析方法计算上海中心地区基岩地震动参数,分析对反应谱不同周期起主要影响的潜在震源区,并研究主要潜在震源区对不同周期反应谱的概率贡献。研究结果表明:对于长周期反应谱,远距离高震级潜在震源区概率贡献随着周期的增加而增大,甚至超过场地所在潜在震源区的概率贡献;在上海地区进行长周期项目地震安全性评价中,应充分考虑150 km以外的高震级潜在震源区的影响;对于上海地区的超高层建筑等长周期建筑物而言,长江口、南黄海等地区的地震影响风险较大,郯城地区的地震影响也不容忽视,应引起重视。