基于DEM的場(chǎng)地放大因子計(jì)算方法研究及應(yīng)用

李永振 梁永朵 劉琳婷 常銀輝（遼寧省地震局，沈陽 110034）

基于DEM的場(chǎng)地放大因子計(jì)算方法研究及應(yīng)用

李永振 梁永朵 劉琳婷 常銀輝
（遼寧省地震局，沈陽 110034）

截止2014年，遼寧省累計(jì)建設(shè)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)站近93個(gè)，其中82個(gè)為實(shí)時(shí)通訊的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字臺(tái)站，具有了烈度速報(bào)的基礎(chǔ)。因此，針對(duì)遼寧地區(qū)實(shí)際情況，盡快建設(shè)適合遼寧地區(qū)特點(diǎn)的烈度速報(bào)系統(tǒng)成為必然。為了使結(jié)果更加貼合實(shí)際情況，必須首先考慮研究區(qū)的場(chǎng)地條件對(duì)地震動(dòng)加速度的影響。

1　數(shù)據(jù)下載

通過CGIAR-CSI官方網(wǎng)站進(jìn)行數(shù)據(jù)下載（http://srtm.csi.cgiar.org/SELECTION/inputCoord.asp），下載的數(shù)據(jù)文件是一個(gè)5°×5°的高程?hào)鸥裎募?，文件為ASC格式。

2　坡度計(jì)算

在計(jì)算坡度值時(shí)采用ARCGIS的三階反距離平方權(quán)差分方法對(duì)前述柵格文件進(jìn)行處理，處理步驟及結(jié)果如下：①用GMT對(duì)原始的高程?hào)鸥駭?shù)據(jù)繪制高程圖；②用ARCGIS的三階反距離平方權(quán)差分方法對(duì)高程?hào)鸥駭?shù)據(jù)進(jìn)行處理，求出相應(yīng)的坡度柵格數(shù)據(jù)；③用地下30 m的平均剪切波速與地形坡度的相關(guān)性，對(duì)每個(gè)格點(diǎn)賦于相應(yīng)的Vs30值；④再利用地下30 m的平均剪切波速與土層放大系數(shù)表，對(duì)每個(gè)格點(diǎn)賦予相應(yīng)的放大系數(shù)。

3　實(shí)際震例應(yīng)用

將計(jì)算的場(chǎng)地放大系數(shù)運(yùn)用到烈度速報(bào)系統(tǒng)中，校正震后理論計(jì)算所得到的基巖地震動(dòng)參數(shù)值，從而獲得其地表土層的地震動(dòng)參數(shù)分布。地震發(fā)生以后，首先獲得的是地震發(fā)生的震中位置和震級(jí)，選擇適宜的衰減關(guān)系，設(shè)定研究區(qū)域，計(jì)算研究區(qū)域內(nèi)30″間隔的網(wǎng)格化場(chǎng)點(diǎn)（虛擬臺(tái)站）的基巖地震動(dòng)參數(shù)值，從而得到基巖場(chǎng)地上地震動(dòng)參數(shù)的分布。考慮到場(chǎng)地放大系數(shù)的放大作用，可以將其轉(zhuǎn)換到地表，得到地表地震動(dòng)參數(shù)值，最后經(jīng)過插值得到地表地震動(dòng)參數(shù)的分布。由于根據(jù)前面計(jì)算出來的場(chǎng)地放大系數(shù)柵格文件數(shù)據(jù)量巨大，因此，在實(shí)踐中對(duì)該柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣優(yōu)化，即每隔10個(gè)點(diǎn)取值構(gòu)成600×600的一個(gè)柵格文件，這樣可以提高效率。

應(yīng)用2013年1月23日燈塔5.1級(jí)地震和2014年8月22日蓋州4.3級(jí)地震基巖臺(tái)站的強(qiáng)震記錄，繪制場(chǎng)地校正前（基巖地震動(dòng)數(shù)值）及其場(chǎng)地校正后烈度圖（略），可看出：①校正前后極震區(qū)不同。燈塔5.1級(jí)地震場(chǎng)地校正前極震區(qū)烈度為Ⅴ度，而場(chǎng)地校正后極震區(qū)烈度為Ⅵ度；蓋州4.3級(jí)地震，場(chǎng)地校正前極震區(qū)烈度為Ⅳ度，場(chǎng)地校正后極震區(qū)烈度為Ⅴ度。②烈度區(qū)域大小不同。各層級(jí)烈度區(qū)域面積場(chǎng)地校正后區(qū)域面積比場(chǎng)地校正前區(qū)域明顯偏大。由此可見，場(chǎng)地校正前后烈度圖有明顯不同，表明基巖場(chǎng)地與實(shí)際場(chǎng)地存在明顯差異(表1)。兩次地震的極震區(qū)烈度分別為Ⅵ度和Ⅴ度，這與場(chǎng)地校正后烈度相同。

表1　極震區(qū)烈度比較

4　結(jié)論

（1）應(yīng)用實(shí)際地震，通過計(jì)算得到場(chǎng)地校正后的烈度圖與場(chǎng)地校正前（基巖場(chǎng)地）烈度圖相比，場(chǎng)地校正后極震區(qū)烈度較場(chǎng)地校正前高了1度，且烈度區(qū)域面積更大；

（2）比較場(chǎng)地校正前、后烈度圖與實(shí)際調(diào)查烈度圖可見，場(chǎng)地校正前極震區(qū)烈度較實(shí)際調(diào)查烈度小1度，而場(chǎng)地校正后烈度與實(shí)際調(diào)查烈度相符。

由以上分析可見，本文通過計(jì)算得出最終校正后的地震烈度分布圖基本符合實(shí)際情況，也可能更符合相應(yīng)的地形地理特征。