一种耦合多种震源模型的概率危险性解析计算方法技术

本发明专利技术涉及地震工程技术领域，公开了一种耦合多种震源模型的概率危险性解析计算方法，包括断层源危险性计算法和面源危险性计算法，其中面源危险性算法具体将潜在震源区进行微分为子源，并分配地震活动性参数；其中断层源危险性计算法，是把断层迹线扩展为断层面，并把断层面进行网格化，然后根据震级

【技术实现步骤摘要】
一种耦合多种震源模型的概率危险性解析计算方法


[0001]本专利技术涉及地震工程
，具体为一种耦合多种震源模型的概率危险性解析计算方法。

技术介绍

[0002]国内以最新的第五代地震动参数区划图为潜在震源区模型、地震活动性参数模型和配套的地震动衰减关系参数为基本输入，采用地震活动性为泊松模型进行概率地震危险性分析，是进行地震危险性分析、工程场地区域安全性评价以及地震保险模型开发的主要手段。五代图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潜在震源区模型，并构建了相应的地震活动性模型。潜在震源区是地震宏观震中的集合，把地震看作一个点而不是一个地震破裂面，这种做法对中小地震或者远场大震是完全可行的，但是对于震级较大的地震其破裂面尺度也较大，在计算地震危险性的时候将地震考虑为破裂面更加合理能够体现大地震破裂面尺度对地震危险性的影响。目前，国内在地震区划、地震小区划、地震安全性评价和地震保险等工作上主要都是还是采用单一的面源模型，与之对应的地震危险性计算都是把地震考虑为一个点进行计算。
[0003]国内主要使用的是与五代图配套的程序
‑
CPSHA90，能够对映潜在震源区模型和地震活动性模型，再结合地震动预测模型计算地震危险性，其地震危险性结果是充分利用历史地震资料、地球物理资料、和地震资料等综合性产物，具有科学性和先进性。目前国内地震危险性分析程序都是把潜在震源区微分为点源进行计算，这对于中小震是适用，但对于大震尤其是近场大震就不那么合理。在openquake等软件中在地震危险性时候把地震事件考虑为一个破裂面而不是一个点，而地震破裂面具有走向、倾向、深度等空间参数不是单一点的位置信息这种假定对大震危险性的表达更加精准。国内的地震危险性研究和应用也从单一的面源模型向多模型源方向发展，是不能直接套用国外地震危险性分析软件，而且国外地震危险性分析软件或者程序也具有一定的局限性，比如，不与五代图模型匹配以及不便于导出计算中间过程量。所以开发一套满足国内中小震采用区划图面源模型，同时大震采用断层源模型的多模型耦合的地震危险性算法尤为重要，可以灵活选择点源和破裂面模型进行危险性计算，这对更加精准化刻画危险性具有极大帮助。在下一代地震区划图中潜在震源区划分技术路线将会采用多类型潜源的方式，因此耦合点源和破裂面模型的危险性算法，对区划图的发展有一定的参考意义。
[0004]国内目前进行地震危险性计算的软件是与第五代地震动参数区划图相匹配的程序，程序只能计算潜在震源区为面源的模型，并且将地震看作一点。随着目前断层资料累积和发展，单一的面源潜在震源区模型对地震地震活动性和危险性的刻面已经不能满足并且对于大地震破裂面积较大，在计算的时候把大地震看作一个点进行计算是不合适，所以就需要一种耦合多种震源模型的概率危险性解析计算方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种耦合多种震源模型的概率危险性解析计算方法，本专利技术能够更加精细化的描述场点周围不同潜在震源区的地震动影响。
[0006]本专利技术是这样实现的：
[0007]本专利技术提供一种耦合多种震源模型的概率危险性解析计算方法，包括断层源危险性计算法和面源危险性计算法，其中面源危险性计算法具体按以下步骤执行：
[0008]S1:将潜在震源区微分为子源，并分配地震活动性参数，使用全概率公式计算概率地震危险性；
[0009]S2:设地震统计区的面源内地震事件为随机事件，则地震震级m和距场点距离r都是随机变量，两者相关，联合概率密度函数为f(m,r)，区域内共划分出Nz个地震统计区，则在第k个地震统计区内随机发生的一次震级为m、距离为r的地震，在场点造成A≥a的概率如式(1)
‑
式(11)；
[0010][0011]其中，P(A≥a∣m,r)是衰减关系拟合方差导致的随机不确定性；
[0012][0013]其中，f(m)
k
为第k个地震统计区内的震级分布函数，f(r|m)k为其地震空间分布函数，假定第k个地震统计区内共有Nks个潜在震源区，且为离散化计算，将震级划分为Nm档；震级m
j
代表则式(2)变成如式(3)；
[0014][0015]其中，s
ki
表示第k个地震统计区内的第i个潜在震源区：As
ki
表示第K个地震统计区内的第i个潜在震源区面积；(s
ki
|m
j
)表示第k个地震统计区内的第i个潜在震源区m
j
档地震发生概率；设第k个地震统计区内震级频度关系为gn＝a
k
‑
b
k
m，n为大于等于震级m的地震数目，a
k
，b
k
为G
‑
R关系的系数；如式(4)；
[0016][0017]式中，m0为震级下限，m
uzk
为第k个地震统计区的震级上限，β
k
＝b
k
ln10，如式(5)；
[0018][0019]将P(s
ki
∣m
j
)简记为f
ki,mj
,则通过式(3)
‑
式(5)可得式(6)；
[0020][0021]令P(A≥a)
k
＝p
k
，且假定第k个地震统计区在单位时段内m0级以上地震发生次数满
足均值为v
mk0
的泊松分布，则根据泊松分布的随机选择特性，在场点发生地震动A≥a事件次数也符合平均发生率为p
k
v
m0k
的泊松分布，如式(7)；
[0022][0023]根据概率理论可推导得第k个地震统计区单位时段内所有地震对场点的地震动超越概率如式(8)；
[0024][0025]由全概率定理，综合场点周围所有地震统计区中地震对场点的影响，如式(9)；
[0026][0027]将式(8)代入(9)得式(10)；
[0028][0029]将式(6)代入式(10)式得到场点地震动参数A超越给定值a的超越概率如式(11)，通过式(11)计算出来的结果就是场点周围全部潜在震源区对场点的地震动影响；
[0030][0031]S3:面源危险性计算法具体按以下步骤执行；
[0032]S
3.1
:导入潜在震源区模型和地震活动性参数以及需要场点的坐标数据；
[0033]S
3.2
:读取场点的经纬度坐标并统计场点个数，超越概率曲线中预设PGA阈值，超越概率曲线中预设PGA阈值范围在1
‑
2000gal之间，衰减关系分为不同的震级和衰减方向，衰减关系模型形式如式(12)；
[0034]lgY＝A+BW+Clg(R+De
EM
)式(12)
[0035]其中，Y表示地震动参数，地震动加速度或速度，M表示面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耦合多种震源模型的概率危险性解析计算方法，其特征在于：包括断层源危险性计算法和面源危险性计算法，其中面源危险性计算法具体按以下步骤执行：S1：将潜在震源区微分为子源，并分配地震活动性参数，使用全概率公式计算概率地震危险性；S2：设地震统计区的面源内地震事件为随机事件，则地震震级m和距场点距离r都是随机变量，两者相关，联合概率密度函数为f(m，r)，区域内共划分出Nz个地震统计区，则在第k个地震统计区内随机发生的一次震级为m、距离为r的地震，在场点造成A≥a的概率如式(1)
‑
式(11)；P(A≥a)
k
＝∫
m
∫
r
f(m，r)
k
·
P(A≥a|m，r)d
r
d
m 式(1)其中，P(A≥a|m，r)是衰减关系拟合方差导致的随机不确定性；P(A≥a)
k
＝∫∫
m
f(m)
k
·
f(r|m)
k
·
P(A≥a|m，r)d
r
d
m 式(2)其中，f(m)
k
为第k个地震统计区内的震级分布函数，f(r|m)k为其地震空间分布函数，假定第k个地震统计区内共有Nks个潜在震源区，且为离散化计算，将震级划分为Nm档；震级m
j
代表则式(2)变成如式(3)；其中，s
ki
表示第k个地震统计区内的第i个潜在震源区：As
ki
表示第K个地震统计区内的第i个潜在震源区面积；(s
ki
|m
j
)表示第k个地震统计区内的第i个潜在震源区m
j
档地震发生概率；设第k个地震统计区内震级频度关系为gn＝a
k
‑
b
k
m，n为大于等于震级m的地震数目，a
k
，b
k
为G
‑
R关系的系数；如式(4)；式中，m0为震级下限，m
uzk
为第k个地震统计区的震级上限，β
k
＝b
k
ln10，如式(5)；将P(s
ki
∣m
j
)简记为f
ki,mj
,则通过式(3)
‑
式(5)可得式(6)；令P(A≥a)
k
＝p
k
，且假定第k个地震统计区在单位时段内m0级以上地震发生次数满足均值为v
mk0
的泊松分布，则根据泊松分布的随机选择特性，在场点发生地震动A≥a事件次数也符合平均发生率为p
k
v
m0k
的泊松分布，如式(7)；根据概率理论可推导得第k个地震统计区单位时段内所有地震对场点的地震动超越概
率如式(8)；由全概率定理，综合场点周围所有地震统计区中地震对场点的影响，如式(9)；将式(8)代入(9)得式(10)；将式(6)代入式(10)式得到场点地震动参数A超越给定值a的超越概率如式(11)，通过式(11)计算出来的结果就是场点周围全部潜在震源区对场点的地震动影响；S3：面源危险性计算法具体按以下步骤执行；S
3.1
：导入潜在震源区模型和地震活动性参数以及需要场点的坐标数据；S
3.2
：读取场点的经纬度坐标并统计场点个数，超越概率曲线中预设PGA阈值，衰减关系分为不同的震级和衰减方向，衰减关系模型形式如式(12)；lgY＝A+BM+Clg(R+De
EM
)式(12)其中，Y表示地震动参数，地震动加速度或速度，M表示面波震级，R表示震中距，A、B、C、D、和E为回归系数；S
3.3
:对潜在震源区进行网格化并分配发生率；S
3.4
:计算均...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘华，李昌珑，程江，
申请(专利权)人：中国地震局地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：