ShakeMap系统的研究及应用

来源 :中国地震局工程力学研究所 | 被引量 : 15次 | 上传用户:gwxy110
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长期以来,我国大陆地区的地震监测台网建设进度缓慢,震后救援工作很大程度上依赖于现场调查结果。传统意义上的烈度调查需要大量的时间,加上存在的主观因素等无法满足震后应急救援策略的制定。如何有效地减轻破坏性地震所造成的人员伤亡和经济损失,是我国迫切需要解决的问题。美国ShakeMap烈度速报系统可以为该问题的解决提供一定的借鉴和思路。本文作者对ShakeMap系统的插值计算、场地校正和仪器烈度计算等关键技术进行深入的分析与研究,并在此基础上结合国内现有实际情况,对地震动衰减、仪器烈度标准等进行改造,使产品能更真实的反映出地震动的情况和烈度分布情况。此外本文还对ShakeMap系统的产品内容进行了必要的“汉化“工作,使产品以“中文”显示,有利于地震信息的发布。最后,本文将改造后的ShakeMap系统成功应用于福建地区。本文所做主要工作如下:1、阐述了ShakeMap系统的基本概况。作者介绍了ShakeMap系统背景、用途、产出产品和发布方式等内容,在此基础归纳总结了系统的基本处理流程。2、介绍了ShakeMap系统的编译与架设方法。ShakeMap系统开发测试的平台与国内现有系统平台不同,不能直接实现系统的编译和运行。本文作者通过修改ShakeMap系统部分源码和第三方软件等手段,解决了在编译过程中所遇到的问题,成功将ShakeMap系统运行国内现有系统平台上。3、ShakeMap系统的插值计算方法的研究。国内地震监测台网分布较为稀疏,因此在实际的烈度计算中可以借鉴美国ShakeMap系统的插值计算方法,通过插值在台站稀疏的地区建立一系列的“虚拟台站“,丰富台站的数量,使得产出的仪器烈度分布图更能反映出真实的地震动情况。这种方法在美国地区的实际应用中已被证实是可行的,这为国家科技支撑项目中的烈度速报系统研究提供一定的参考依据。4、ShakeMap系统场地校正方法的研究。目前,国内现有钻孔资料较少,开展此项工作的地区更少,因而大多数地区均以基岩上的地震动情况进行震动图的绘制,这并不能完全反映出地表真实的地震动情况。鉴于现有人力财力有限,短期内无法改善这种情况,本文对ShakeMap系统中利用地形坡度计算场地放大因子的方法进行了研究,并利用此方法制作了中国大陆地区和福建地区的地表以下30米的平均剪切波速(Vs30)分布图,并用于初步的场地校正。从实际的应用情况来看,利用地形坡度进行场地校正的效果非常明显,方法是可行的,这可以为国内烈度速报系统研究中的场地校正提供了一种思路。5、仪器烈度的研究。地震烈度是衡量地震影响程度大小的重要参数。传统的地震烈度评定由于建立在现场人工调查结果之上,对影响范围很大的强烈地震来说,往往需要数天甚至数十天才能完成,这远不能满足政府地震应急决策的需要。仪器烈度主要基于仪器记录来快速测定仪器烈度。ShakeMap系统能在震后很短时间内(几分钟内)自动快速的计算仪器烈度,并给出仪器烈度分布图等产品,能够为震后应急救援策略的制定提供一定的科学参考依据。因此本文作者对ShakeMap仪器烈度计算方法进行了分析与研究,给出了其详细的仪器烈度计算方法和流程图,并结合金星等人的研究结果,将研究中推荐的仪器烈度标准应用于ShakeMap系统中。6、ShakeMap系统在福建地区的应用。ShakeMap系统的相关标准等以美国标准为基础,不一定适合国内的实际情况。本文作者利用国内前人对地震动衰减的研究结果以及(金星等,2008)在《地震仪器烈度标准研究》报告中推荐的仪器烈度计算方法及标准,对ShakeMap系统进行改造,并将其成功应用于福建地区,使得产出产品能符合我国的标准,反映出更为真实的地震动情况。对福建地区历史地震的处理结果表明,这种改造是可行的。此外,作者对ShakeMap系统部分产品内容进行“汉化”处理,使产品实现“中文”显现,便于人们理解,有利于体现系统价值。最后,作者对全文的工作进行了总结,并对存在的问题以及下一步的工作进行了讨论。
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