1833年9月6日云南嵩明8級(jí)大地震強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬與震害啟示?

陳學(xué)良 郭金萍 高孟潭 李宗超（中國(guó)地震局地球物理研究所，北京 100081）

1833年9月6日云南嵩明8級(jí)大地震強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬與震害啟示?

陳學(xué)良 郭金萍 高孟潭 李宗超
（中國(guó)地震局地球物理研究所，北京 100081）

1833年9月6日，在云南省嵩明楊林南發(fā)生了8.0級(jí)大地震，震后調(diào)查顯示：震中烈度為Ⅹ度，影響烈度為Ⅶ度。其中，嵩明、河陽(yáng)（今澄江）、宜良、尋甸、蒙自、昆明、呈貢、晉寧、江川、開遠(yuǎn)等十州縣嚴(yán)重受災(zāi)，造成6 707人死亡，受災(zāi)人口達(dá)153 385人。最高烈度在嵩明楊林與四營(yíng)、宜良湯池及澄江陽(yáng)宗一帶。另外，昆明、路南、個(gè)舊等30個(gè)州縣均遭受不同程度破壞，波及云南全省26個(gè)州縣及四川部分地區(qū)。但由于存在的歷史資料很少，至今對(duì)于嵩明地震的震源以及破裂過(guò)程還需要一定考究。本文采用嵩明、昆明、澄江、玉溪-江川-通海盆地和它鄰近區(qū)域作為研究區(qū)域，模擬計(jì)算嵩明地震的近場(chǎng)強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)、計(jì)算出相應(yīng)的烈度分布圖，并在此基礎(chǔ)上評(píng)估和分析該地震的震害分布特征，這對(duì)于減輕相似大型地震提供了初步的科學(xué)依據(jù)。

嵩明地震的極震區(qū)烈度Ⅺ度，其長(zhǎng)軸方向北北東，范圍南至陽(yáng)宗海，北至嵩明，長(zhǎng)約65 km。這次地震沿小江斷裂中段的西支斷裂形成了南起陽(yáng)宗海以南的大松棵，北至尋甸清水海以北，全長(zhǎng)126 km的地震地表破裂帶，造成的平均水平位移量約6.9 m。該地震破裂所屬的小江斷裂帶內(nèi)，自1500年以來(lái)，發(fā)生多次破裂活動(dòng)，而這次破裂是近500年以來(lái)最強(qiáng)的一次。選取小江斷裂帶作為斷層，建立有效的三維速度模型和地形數(shù)據(jù)，在設(shè)定斷層處3個(gè)全球凹凸體震源破裂過(guò)程模型和嵩明震源參數(shù)。采用三維有限差分程序（Ground Motion Simulator）模擬強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)，其原理主要利用離散網(wǎng)格有限差分技術(shù)。根據(jù)Cerjan吸收方法處理邊界條件，兩技術(shù)的結(jié)合使得模擬結(jié)果更加真實(shí)可靠。在研究區(qū)域內(nèi)選取計(jì)算模擬了本區(qū)域的代表性的44×40個(gè)臺(tái)站的強(qiáng)地震動(dòng)時(shí)程。本次模擬選取了全球strm 90 m digital elevation data地形數(shù)據(jù)和gtopo30地形數(shù)據(jù)。另外，速度介質(zhì)模型對(duì)強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)模擬結(jié)果有重要的影響，本文利用中國(guó)地震局地球物理研究所提供的地形分層結(jié)構(gòu)模型。通過(guò)分析44×40個(gè)測(cè)站強(qiáng)震數(shù)據(jù)，得到了這一地區(qū)模擬地震動(dòng)傳播的時(shí)程快照和地震烈度分布（圖1），與實(shí)際地震烈度圖進(jìn)行比較分析，結(jié)果表明：①地震能量主要以水平走向錯(cuò)動(dòng)為主，在斷層垂向上產(chǎn)生了能量較強(qiáng)的波動(dòng)，地震動(dòng)呈現(xiàn)雙側(cè)破裂模式。震源能量在50 s內(nèi)達(dá)到了完全的釋放。②地震動(dòng)分布長(zhǎng)軸呈北北東走向，這一模擬結(jié)果與歷史資料中記載的等震圖結(jié)果相似，說(shuō)明震源參數(shù)設(shè)置具有一定的真實(shí)性與可靠性。震中最大烈度為X度，主要集中在嵩明縣附近。③加速度時(shí)程曲線以及反應(yīng)譜曲線能夠從工程角度出發(fā)，較好地反應(yīng)地震力對(duì)建筑的影響。結(jié)果顯示，在水平方向上，地震特征周期主要集中在0.3 s～0.5 s之間，對(duì)低層建筑損害較大，更好地突出了嵩明等縣瓦房、亭閣破壞嚴(yán)重的事實(shí)。說(shuō)明模擬結(jié)果較好地重現(xiàn)了嵩明地震實(shí)際震源破裂過(guò)程。

圖1　模擬的地震烈度圖分布圖

基金項(xiàng)目：?國(guó)家公益性行業(yè)專項(xiàng)(201308011; 201408002)，國(guó)家自然科學(xué)基金(51278470; 90915012)，國(guó)家科技支撐項(xiàng)目(2012BAK15B01)，公益性科研院所基金(DQJB11C15)資助。