美国地震区划图的发展——地震危险性图与抗震设计图

在过去的数十年里,美国地震区划图随着建筑抗震设计需求而不断发展变化,从最初的一张图发展成现今抗震设计图和地震危险性图两图共生的形式。地震危险性图主要反映依据地震科学认识与基础观测资料评估得到的国土地震危险性分布,抗震设计图则继承了传统地震区划图的主要功能,反映国土范围内建筑抗震设计所需地震动设计参数的分布,服务于建筑设计。依据抗震设计需求,美国地震区划图的演化过程可划分为地震系数分区区划、设计地震地震动区划和最大考虑地震地震动区划3个阶段,各阶段均始于地震危险性图的改进,并以抗震设计理念与方法的更新换代以及与之相适应的抗震设计图的编制为标志。本文总结了美国地震区划图的演化历程,对地震危险性图与抗震设计图发生变革的技术原因、主要特征、应用意义及其影响进行了重点的分析与论述。     

新地震区划图的几个基本问题

我国新的地震区划图(1990年版)是采用地震危险性慨率分析方法编制的。该图给出的是场点地震烈度值,该值在50年内被突破的概率为0.1。人们普遍关注该图与我国曾经编制的地震区划图(1957年版,1977年版)的区别,该图超越概率概念的内含和外延以及超越概率水平为什么采用50年超越概率0.1。本文围绕这些问题进行了讨论。分析结果表明,前两张地震区划图编图的基本着眼点都是地震预测,而新的地震区划着眼于场点的地震动预测。新的地震区划图是按场点地震危险性分析方法给出的,它所表示的地震危险性只能针对具体的场点,不能完全反映区域的地震危险性特征。而弄清场点地震危险性和区域地震危险性的差异是正确进行区域防灾对策的基础。作者希望这些讨论能对正确使用新的地震区划图有所裨益。     

新版地震区划图地震活动性模型与参数确定

地震活动性模型和地震动预测模型是概率地震危险性分析的两个核心。在新版地震区划图中,依据板内地震活动空间不均匀性分布的特点,在概率地震危险性分析方法(CPSHA)中采用了由地震统计区、背景潜在震源区和构造潜在震源区构成的三级层次性潜在震源区模型,并构建了相应的地震活动性模型。本文在论述CPSHA方法及其地震活动性模型基本概念的基础上,重点介绍了新版地震区划图地震活动性模型的三级潜在震源区模型的构成、地震活动性假定和基本特点,同时,也对新版地震区划图地震活动性模型的重要参数确定思路、方法与结果进行了介绍。本文将为更好地认识与理解我国新版地震动参数区划图提供有益的参考。     

基于华北区域地震活动性分布的地震危险性评价模型

采用了分布式地震活动性模型. 该模型无需潜在震源区划分,同时简化了地震危险性概率分析方法. 根据破坏性地震目录建立了3个地震活动性模型,利用高斯光滑函数获得了华北区域内的a值分布特征,使用3种典型的衰减模型,分别计算了50年内超越概率10%, 5%和2%的地震动峰值加速度分布. 其分析结果显示了峰值加速度分布特征与我国第四代区划图大体一致,特定地震活动区（太原、 石家庄等地区）的峰值加速度略高于第四代区划图的结果,而这种峰值加速度分布特征与该地区较高的地震活动性特征是一致的. 概率危险性曲线结果表明,唐山、太原和北京等地区的潜在地震危险性比华北区域内其它城市高.      

设计近场地震和远场地震的确定方法

在建筑抗震设计规范(GBJ11-89)中，明确规定了要按近震或远震考虑场地的地震环境；并针对1977年版的地震烈度区划图，提出了确定近场地震和远场地震的方法．由于新颁布的中国地震烈度区划图(1990)，是采用地震危险性概率分析方法编制的，原有的确定近震和远震的方法已经不适宜．本文考虑到近场地震和远场地震的实质，根据地震危险性概率分析的基本思路，推荐了一种新的确定方法．该方法可以较为妥切地解决GBJ11-89规范与1990年版地震区划图之间的衔接问题．      

渤海地区地震危险性特征及对工程抗震设防的启示

本文分析了渤海海域地震构造环境及地震活动特征,总结了近年来对该地区潜在震源区划分的一些新认识,分析了地震危险性区划结果.在此基础上,引入地震危险性特征参数K对研究区进行地震危险性分区,通过不同场点的地震危险性曲线证明了地震环境造成的危险性差异,并以研究区内3个概率水准的地震动峰值加速度的比值统计证明了引入地震危险性分区的必要性.研究表明:(1)不同概率水准的地震动参数之间不存在固定的比例关系,受地震环境影响,地震危险性分区和地震动参数区划图结合使用可以更准确地反应地震危险性特征;(2)对于一般工程,根据地震动参数区划图所给的50年超越概率10%的地震动参数折算所得到的小震的地震作用不具有统一的概率水准,抗震设防目标的实现没有科学保证;海洋平台抗震设计中利用强度水平地震推算得到韧性水平地震作用也不具有统一的概率水准;(3)将地震危险性分区和地震动参数区划结合使用或编制统一抗倒塌水准的区划图是一般工程抗震设防的科学做法,对于海洋平台的抗震设防,宜明确韧性水平地震作用的概率水准.     

新版美国地震区划图源及其参数模型的分析与评述

2008年版《美国地震危险性图》（本文称“美国地震区划图”）采用5种类型震源区模型。本文全面分析了这些震源模型的划分目的、划分原则、基本特征、用途、各类型源间的相互关系,及其地震活动性参数确定的原则与基本方法。评述了美国地震区划图震源区模型及其地震活动性参数确定的特点和存在的问题。以期为我国新一代地震动参数区划图编制提供参考。     

巴基斯坦沿海地区地震危险性分析

通过确定性和概率性方法，对发展迅速的巴基斯坦沿海地区进行了地震危险性评估．根据该地区的地震构造和地质条件，确定了5个地震区域的11个断层作为该地区的潜在震源，计算了每个潜在震源的最大可能震级．根据与之相关震源的最大可信震级，计算了7个沿海城市的峰值加速度（PGA）．瓜达尔（Gwadar）和奥尔马腊（Ormara）的峰值加速度分别为0.21和0.25 g，处于地震危险性水平较高的地区；杜尔伯德（Turbat）和卡拉奇（Karachi）位于地震危险性水平较低的地区，峰值加速度小于0.1 g．同时，分别绘制了50年和100年超越概率为10％的PGA区划图，区划图的分区间隔为0.05 g．      

中小地震定量分析在地震区带划分中的应用——以龙门山地震带及邻区为例

采用中小地震能量密度值计算方法,定量分析龙门山地震带及邻区1970年以来现代中小地震空间分布图像特征,探讨其与历史强震震中分布、主要断裂展布和地震带边界的关系,验证了新区划图中龙门山地震带边界修改方案的合理性.同时基于震级—频度分布原理,对所使用的中小地震资料进行完整性分析,分别给出了区域内不同时段的最小完整性震级Mc.本研究为此地区地震区、带划分提供了定量依据,可供地震活动性分析和地震危险性评价研究时参考.     

西安-宝鸡高速公路地震危险性评价

本文划分了西宝高速公路研究区域地震区带和潜在震源区,采用历史地震资料计算了地震活动性参数,在PGA衰减关系、地震危险性概率计算方法和场地地震动影响分析的基础上,计算了西宝高速公路未来50年超越概率2%、10%和63%的PGA分布,基于Arc GIS绘制了西宝高速公路地震危险性分区图;从设计地震危险性和实际地震危险性2方面总结了公路结构物地震危险性评价方法,开展了漆水河大桥、千河大桥、沣河大桥和渭河大桥等典型结构物的地震危险性评价。研究结果表明:西宝高速公路PGA跨越Ⅶ度和Ⅷ度基本烈度区,评价结果略高于我国第四代地震区划图,这是与渭河断陷盆地地震活跃的现实一致的;漆水河大桥和千河大桥的地震危险性是可控的,沣河大桥和渭河大桥的地震危险性不可控,应采取工程措施进行抗震加固。     

我国地震海啸危险性概率分析方法

日本、美国等国家在海啸危险性分析方面做了较多的研究,有相关的分析方法提出.我国地震海啸研究尚属于起步阶段,还没有形成公认的地震海啸危险性概率分析的思路和方法.简要综述了我国地震海啸的研究进展,借鉴我国已成熟的地震危险性分析方法,给出了地震海啸危险性概率分析的思路与方法,并对其关键技术问题进行了分析,为我国全面开展地震海...     

我国地震区划图的初步检验

借助GIS的空间操作和空间分析的功能对我国四张地震区划图（1957年发表的中国地震区域划分图、1977年颁布的中国地震烈度区划图、1990年颁布的中国地震烈度区划图和2001年颁布的中国地震动参数区划图）分别用发表以后大陆地区发生的、经震害调查的5级以上浅源地震的等震线与之叠合,统计出相应时段中实际发生的不同烈度区超过区划图上烈度1度、2度或更多的总面积及相应的百分比;根据各个区划图表达的地震危险性定义制定标准检验了相应的可靠程度。通过与相应时段地震人员伤亡、经济损失的对比分析,指出了地震区划方法的进一步改进要把重点放在提高对7级以上大地震可能发生部位的识别上。     

四川及邻区抗倒塌地震区划图编制

通过数字试验,分析了不同编图方法对地震区划结果的影响.基于四川及邻区的地震地质环境、地震活动特征,K2值特征,△Tg分布特征,考虑到地震区划图的继承性和连续性以及与我国现行抗震设计规范的衔接,提出了抗倒塌地震区划图编制的编制原则和方法,编制了四川及邻区的抗倒塌地震区划图.     

基于空间平滑法的武汉城市圈地震危险性概率分析

以武汉城市圈为研究对象,利用空间平滑方法建立了区域的两个地震活动性模型,计算了50年超越概率10％的基岩峰值加速度分布图,与地震动参数区划图的对比表明,其结果能合理反映区域的地震危险性水平.在弱震活动区,基于空间平滑法的地震危险性概率计算能给出可靠的地震动参数.     

地震区划结果随机场特征

检验具有概率含义的地震区划图是人们比较关心的问题之一.如何用实际的地震样本资料直接检验区划图,目前尚无比较好的方法.作者从随机场的理论出发,首先定义了地震区划结果随机场的概念,然后采用蒙特卡洛方法证明了地震区划结果随机场的均值具有各点历经的特性,即在一定的条件下地震区划结果随机场的空间平均值以概率1收敛于集平均值,并等于地震区划图的超越概率值.据此,作者提出了用实际样本的空间分布的平均值,检验具有概率含义的地震区划图的方法.用近15年的实际地震产生的地震烈度资料和近50年的实际地震产生的烈度资料,按本文提出的方法,初步检验了中国地震烈度区划图(1990版),认为该地震区划图基本上是合理的.本文提出的方法也可以用于其它可以用随机场理论描述的场合.      

我国部分地区基本烈度的概率标定

文中根据对我国华北、西北和西南地区45个城镇的地震危险性分析结果,对中国烈度区划图上预报的基本烈度进行了初步的概率标定。结果发现区划图上所提供的基本烈度大致相应于50年内超越概率为0.14的烈度水平。 文中的计算是按照地震危险性分析的一般步骤进行的。以下是在实际应用中考虑的几个主要问题:1)根据地震地质条件和历史地震震中分布合理地划分潜在震源的位置和大小;2)确定与当前地震活动相一致的震级—频度关系;3)选用能够反映不同区域地质构造的烈度衰减规律。 本文结合图表对地震危险性分析的结果进行了分析和讨论。      

四川及邻区不同风险水平下地震动峰值加速度的比值特征

基于四川及邻区8181个控制点的地震危险性分析结果,统计得出了不同风险水平下中硬场地地震动峰值加速度的比值特征.文中重点分析了大震与中震地震作用的比值(K2值)的统计特征和空间分布特征,初步分析了影响K2值的因素.本文研究结果不仅可为抗倒塌地震区划图编图原则和编图方法的确定提供重要依据,还可为不同行业、不同工程的抗震设计和验算提供参考.     

地震区划图和工程应用

将1990年新编地震区划图与过去的区划图进行比较并对新编地震区划图的结果进行了分析,叙述了1990年编制的地震区划图的特点,介绍了编制新地震区划图的原则及其在工程中的应用.     

琼北地震区划工作概述

琼北地震区划工作是根据地震危险性分析的科学思路和分析方法来完成的。区划图是分别用地震烈度和基岩水平加速度峰值来编制区划的。该区划图主要是为国土规划和中小型工程抗震设计所用,因此设防标准取50年内超越概率为10％。本文仅介绍了琼北地震区划专项研究工作的概况。     

基于断层活动资料的鄂尔多斯块体周缘未来30年大地震危险性研究

鄂尔多斯块体周缘历史上多次发生大地震,同时该地区人口稠密,城市群集中,有必要分析该地区未来30年的大地震危险性,为该地区的应急备灾工作提供参考.本文利用块体周缘活动断层的滑动速率、历史地震古地震等资料,建立了考虑大地震发生率的时间非平稳性质和大地震危险性近断层分布特征的地震危险性模型.计算了块体周缘未来30年Ⅷ度地震动的超越概率分布图,并同《中国地震动参数区划图》的地震危险性模型进行了比较.本文研究认为,由断层滑动速率估算的断层地震活动性与基于地震目录统计的地震活动性总体差别不大,但断层源的地震危险性在沿断层破裂面地区增大明显.结果认为,鄂尔多斯块体周缘未来30年地震危险性最高的地区在块体西南缘,六盘山东麓断裂和会宁—义岗断裂及周边地区是未来30年地震危险性较高的地区.