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.

     

夏垫断裂荣家堡探槽揭示的断裂活动特征及未来地震危险性概率评价

时间相依的活动断裂地震危险性概率评价以地震地质学定量研究为基础,采用随离逝时间增长的发震概率和预测震级共同描述断裂段的地震危险性,对地震预防和灾害管理具有重要的现实意义。传统概率方法中泊松分布(Poisson)模型的时间不相关性与活动断裂上大地震的活动特征不符,不能直接用于计算上次大地震离逝时间较短的活动断层的地震危险性。曾于1679年发生过三河-平谷8级大地震的夏垫断裂即是典型实例,现有的泊松模型可能高估了该断裂的潜在地震风险,应考虑该地震之后的应力积累和时间因素来评估其地震危险性。文中基于野外探槽古地震和地貌测量等调查工作,揭示该断裂晚全新世以来发生过2次古地震事件:事件E1即1679年三河-平谷大地震,距今341a;另一次古地震事件E2的年龄限定为距今(4.89±0.68) ka,平均同震位移约为(1.4±0.1) m。与前人的研究数据进行对比可发现,最近一次大地震的离逝时间约341a,预测未来的最大震级为8.0级。同时,文中采用时间相依的布朗模型(BPT)、随机特征滑动模型(SCS)和通用模型(NB)表述断层破裂源上特征型地震活动的时间相依特征,综合计算了该断裂带未来30a的强...     

时间相依的地震危险性概率分析

阐述了基于泊松模型以及时间相依的特征地震模型的地震危险性概率分析的基本原理与方法 .以祁连山中东段为例 ,对 2种不同模型的地震危险性概率分析结果做了对比研究 ,指出时间相依的地震危险性概率分析在理论上可能更为合理 ,并且可以应用于强震的短临预测研究 .     

基于时间相依地震活动性模型的地震时间序列模拟

模拟地震时间序列在地震危险性分析和地震灾害预测等领域中具有重要作用,地震活动性模型是模拟地震序列的重要理论基础.本文以时间相依地震活动性模型为理论模型,系统梳理了现有时间相依地震活动性模型理论与方法,研究了断层（震源）上最新地震发生时间已知、未知以及地震历史开放间隔已知三种情况下地震发生概率的计算方法,分析了地震复发间隔的变异系数对时间相依地震发生概率的影响.研究了基于布朗模型的特征地震准周期发生的物理原理,建立了时间相依地震时间序列的模拟方法.研究结果表明,在地震离逝时间较长的情况下,基于时间相依地震活动性模型计算的地震发生概率要显著大于泊松模型;在地震历史开放时间已知情况下,计算的地震发生概率要高于地震离逝时间未知的情况.地震复发间隔的变异系数越小,模拟的地震时间序列越呈现周期性.本文研究结果可提高长期地震概率预测水平,模拟的具有时间相依特征的地震时间序列可用于地震预测、概率地震危险性分析以及地震灾害预测等领域.

     

华南地区中强地震重复特征初步分析

运用时间相依的布朗过程时间模型和泊松模型,分别计算了炉霍潜源和道孚潜源7.0≤M<7.5和7.5≤M<8.0震级档未来50a的发震概率,并将其与根据中国地震动参数区划图(2001)潜在震源区划分综合方案且运用分档泊松模型所得的计算结果进行对比分析。结果表明:①应用地震矩率方法得到的各断裂段特征化地震复发间隔,无论是BPT模型或泊松模型所得到的炉霍和道孚潜源在7.0≤M<7.5震级档的发震概率计算结果,均远大于根据中国地震动参数区划图(2001)潜在震源区划分综合方案所得的计算结果;②对于使用同样的由地震矩率方法得到的各断裂段特征化地震复发间隔数据,BPT模型和泊松模型所得的计算结果也不相同。     

使用新模型的巴颜喀拉块体东部的概率地震危险性分析

巴颜喀拉块体及周边近年强震活动频繁,对块体东部及周边地区进行新的概率地震危险性分析意义重大.本文对巴颜喀拉块体东部重新进行了概率地震危险性分析.使用的新模型和数据主要包括新的大地震发震构造的断层震源模型和时间相依的地震活动性模型.本文的研究表明,与使用潜在震源区模型相比,使用断层震源模型在近断层处的地震危险性较高.使用时间相依的地震活动性模型时,接近大地震复发期望时间的断层的地震危险性较高.巴颜喀拉块体东部2016-2065年地震危险性较高的地区包括磨西断裂、安宁河断裂、哈南-青山湾-稻畦子断裂等.2066-2115年地震危险性较高的地区包括鲜水河断裂炉霍段、折多塘段、安宁河断裂等.如果使用旧的时间独立的概率地震危险性分析模型,未来50年的地震危险性被低估的地区包括磨西断裂、安宁河断裂、哈南-青山湾-稻畦子断裂、德钦-中甸-大具断裂、东昆仑断裂等.未来50年的地震危险性被高估的地区有龙门山断裂、岷山断裂、虎牙断裂、鲜水河断裂炉霍段等.磨西断裂是使用新模型计算的未来50年巴颜喀拉块体东部地震危险性最高的地区.     

地震危险性分析中的双态泊松模型

本文从双态泊松模型的基本概念出发,给出了它应用于地震危险性分析中的简化公式。通过数值算例说明了地震活动状态参数(包括两态下的平均发生率、相互转移概率和初始状态参数)对地震危险性分析结果的影响。文中并讨论了该模型与简单泊松模型和一般非齐次泊松模型的关系以及它在地震危险性分析应用中的若干问题。     

对地震危险性分析中地震发生概率模型的几点认识

对地震危险性分析中地震发生概率模型的几点认识现行的地震危险性分析中广泛使用地震发生时间过程的泊松模型。这种模型的基本假定是：①两次相继地震发生的时间、空间和大小是相互独立的。②在单位时间内，地震发生的次数的期望值是一个常数。。这个常数υ可由工作区（带...     

泊松与更新复合模型及其在地震危险性分析中的应用

利用更新模型描述大地震的记忆特性,用泊松模型描述小地震的无记忆性,同时考虑了由于采用时间记忆模型而引起的震级分布随时间的变化,克服了目前研究中时间、震级分布模型相互独立的缺陷.文中利用实例计算了震级分布随时间变化对地震危险性分析结果的影响,所得结果对目前研究大地震时间记忆模型具有一定的意义.      

混合地震模型的建立及其科学意义

利用中国西部古地震和历史地震资料建立了特征地震模型并与分档泊松模型结合组成混合地震模型。研究了青藏高原东南缘的重要地震带鲜水河－小江断裂地区的地震危险性,并与1990年出版的中国地震区划图结果进行了比较,表明在1786年曾经发生过73／4级地震的康定地区（离浙时间为213a,地震复地周期为320a）的地震概率大于后,Ⅷ度区面积同样是前大于后。这说明地震离逝时间与地震复发周期关系对地震危险性计算是有影响的,特征地震与混合地震模型的引入解决了泊松模型无记忆性的缺陷,使计算的结果更科学、合理。     

陇南市活断层地震危险性评估

在甘肃省陇南市活断层探测与地质填图研究的基础上,归纳了开展地震危险性评估所需的主要活动断裂的基本活动性参数;采用震级—破裂尺度关系、震级—频度关系等方法评估了陇南市相关断裂（带）的潜在最大震级和平均复发间隔;利用时间相依的地震潜势概率模型和泊松分布模型评估了各断裂或断层小区在未来50、100、200年内发生破坏性地震的概率。同时利用b值空间图像扫描的方法给出了研究区的b值图像,分析了高应力区的地震危险性。通过对以上结果的综合分析,结果表明盖山—迭山断裂或光盖山—迭山断层小区的西端表现为高应力累积区,且发生破坏性地震的概率较高,是未来危险程度较高的断裂段。     

陇南市活断层地震危险性评估

在甘肃省陇南市活断层探测与地质填图研究的基础上,归纳了开展地震危险性评估所需的主要活动断裂的基本活动性参数;采用震级—破裂尺度关系、震级—频度关系等方法评估了陇南市相关断裂（带）的潜在最大震级和平均复发间隔;利用时间相依的地震潜势概率模型和泊松分布模型评估了各断裂或断层小区在未来50、100、200年内发生破坏性地震的概率。同时利用b值空间图像扫描的方法给出了研究区的b值图像,分析了高应力区的地震危险性。通过对以上结果的综合分析,结果表明盖山—迭山断裂或光盖山—迭山断层小区的西端表现为高应力累积区,且发生破坏性地震的概率较高,是未来危险程度较高的断裂段。     

地震巨灾模型中的随机地震事件集模拟

地震巨灾保险是降低地震灾害风险的有效手段之一,而地震危险性分析是地震巨灾模型的主要分析模块之一。传统的概率地震危险性分析主要是基于潜在震源模型、地震活动性模型和地震动衰减模型等并采用概率方法得到场点的地震危险性值,该危险性表示的是未来所有地震对场点的综合影响。然而,在使用地震巨灾模型进行地震风险分析时需要用到单个地震事件对场点的影响,这就需要根据潜在震源区生成一系列单个地震事件,并计算每个事件对场点的影响。本研究采用蒙特卡洛方法,基于第五代中国地震动参数区划图中所采用的地震活动性模型(潜在震源区及其地震活动性参数),模拟符合我国地震活动时间、空间和强度分布特征的地震事件集。模拟时遵从的基本理论为:地震发生在时间上符合泊松分布,震级分布可用古登堡-里克特定律来描述,空间分布特征则用潜在震源区及其地震发生率来描述。模拟得到的地震事件包含以下参数:时间(年、月、日)、地点(经度、纬度)、深度、震级、断层走向以及衰减特征等。该模拟地震事件集可满足地震巨灾模型中地震风险分析的需求,已应用于我国地震巨灾模型中。     

双态泊桑模型及其在地震危险性分析中的应用

对地震事件的统计预报是地震危险性分析中的一项基本工作。因此,近十几年来,地震学和工程地震学方面的研究者们发展了多种预报地震的概率模型。但由于在这些模型中需要较多的参数,因而大大限制了这些模型的应用。本文在前人工作的基础上,提出了一种新的双态泊桑模型。本文提出的模型较目前人们所常用的平稳泊桑模型有所改进,且方便、实用,在一定条件下可转化为平稳泊桑模型。双态泊桑模型能较好地反映出地震活动的高潮期和低潮期,因此,在预测地震危险性时效果较好。本文还以海原断层为例,用双态泊桑模型计算了未来50年内该断层对兰州市的影响,並将所得结果与用平稳泊桑模型计算的结果进行了比较。     

考虑断层震源的南天山—帕米尔地区地震危险性模型协调统一研究

分析中亚—中东地震危险性模型和中国模型在南天山—帕米尔地区的地震危险性模型特点,重新划分面源潜在震源区,重新确定新潜源的地震活动性参数。使用南天山—帕米尔地区的断层资料建立了断层震源模型,并计算断层震源的地震活动性参数。将面源和断层源结合,使用协调后的模型计算该地区的地震危险性。研究表明,使用断层源模型后,帕米尔高原几条主要断裂附近的地震危险性有所降低,喜马拉雅地震带、南天山北坡和中亚地区的地震危险性有所升高。     

考虑断层震源的南天山一帕米尔地区地震危险性模型协调统一研究

分析中亚—中东地震危险性模型和中国模型在南天山—帕米尔地区的地震危险性模型特点,重新划分面源潜在震源区,重新确定新潜源的地震活动性参数.使用南天山—帕米尔地区的断层资料建立了断层震源模型,并计算断层震源的地震活动性参数.将面源和断层源结合,使用协调后的模型计算该地区的地震危险性.研究表明,使用断层源模型后,帕米尔高原几...     

中国城市直下型地震危险性分析研究

本文根据泊松模型,并采用第四代区划图综合潜源区数据方案,计算了我国(不包含港、澳、台湾地区)大部分城市未来50年发生6级左右和7级以上直下型地震的危险性。并初步探讨如何计算城市和城市群的直下型地震概率。结果表明:我国很多城市都可能发生直下型地震,而且危险性比较高。     

利用非稳态泊松模型对云南地区地震危险性进行概率预测

针对强震中长期概率预测问题,提出基于非稳态泊松过程的概率计算方法,通过稳态与非稳态模型对比研究,发现非稳态泊松模型随时间而变化的地震发生率能更好地描述强震发生规律。利用非稳态泊松模型计算了地震发生的理论概率,发现理论概率受到预测精度、平静时间、最近地震大小等诸多因素影响,利用权重集成法计算了强震发生的综合概率。结果表明:①地震发生的累积频度随时间的非线性变化可用幂指数函数来描述;②基于非稳态泊松模型的地震发生率随时间而变化,与地震发生率恒定不变的稳态模型相比,前者对地震活跃-平静韵律状态更加敏感;③云南地区9个地震带强震发生的综合概率计算结果显示:以2019年12月31日为截止时间,小江地震带和通海—石屏地震带综合概率较高,大于0. 6;其次为中甸—大理地震带、楚雄—南华地震带和澜沧—耿马地震带,综合概率范围为0. 5～0. 59,其它地震带综合概率均小于0. 5。     

时间相依的概率地震危险性分析研究现状及其在我国的发展前景

通过综述时间相依的概率地震危险性分析的研究历史、发展现状,以及对未来在我国发展和应用前景的展望。本文认为,未来我国时间相依的概率地震危险性分析的发展趋势体现在地震活动性模型参数的确定、特征地震模型的适用性及判断准则、重复地震思想的应用、影响特征地震危险性计算因素的研究、大型构造上特征地震震源段落的识别划分、相邻构造相互影响机制研究等方面。未来时间相依的概率地震危险性分析在我国的应用领域主要是给定时间段内的地震风险评估、应急备灾、地震保险等方面。     

基于特征地震模型含时间的概率地震危险性分析方法及其应用研究

本文介绍了特征地震的对数正态分布模型、 正态分布模型和布朗过程时间模型, 提出了使用地震破裂面源模型的特征地震含时间的概率地震危险性分析理论和方法. 通过具体算例对不同的特征地震模型进行了比较, 并对特征地震危险性分析方法进行了系统探索. 研究结果表明, 特征地震含时间模型在复发周期早期的地震危险性低于不含时间模型, 而在后期其地震危险性则高于不含时间模型. 特征地震复发周期的对数正态分布模型与布朗过程时间模型计算得出的地震危险性差别不大. 在未到期望复发时间时, 正态分布模型与前两种模型计算的地震危险性差别不大; 而接近期望复发时间及之后时段, 正态分布模型计算的地震危险性则迅速增大.