江苏及邻区地震动衰减关系研究.docx

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江苏及邻区地震动衰减关系研究

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詹小艳+朱升初+王恒知

摘要：基于2006—2015年江苏省强震动台网记录到的大量强震动数据，根据近场距离饱和的加速度经验衰减模型，利用多随机变量回归分析方法、最小二乘法拟合确定出经验衰减关系模型中的各个系数，获取了江苏及邻区中小地震的地震动参数衰减关系。以2012年7月20日江苏高邮M49地震为例，结合新求取的地震动衰减关系计算其震源区的地震动加速度场，结果显示：相比于直接采用内插值方法的分布结果，采用衰减关系校正后的结果所显示的地震动加速度场的连续性分布特征更为明显，加速度场长轴走向更接近于实际调查得到的地震烈度分布。

关键词：峰值加速度；地震动衰减关系；烈度分布；江苏及邻区

：P31591：A：1000-0666（2017）01-0138-06

0引言

地震动衰减关系对于地震区划、地震安全性评价及烈度速报系统均是不可或缺的重要基础资料。受震源特性、传播路径及场地条件等因素影响，各区域的地震动衰减关系往往呈现出较强的差异性，因此开展区域性地震动衰减关系研究一直是工程地震学领域内十分重要的课题。目前，关于地震动衰减关系的研究可大致归纳为以下几类：（1）在地震动记录丰富地区，根据强震动记录资料，采用经验地震动衰减公式，利用回归统计方法，直接建立地震动参数和地震震级、距离及场地条件之间的关系；（2）在缺乏地震动记录地区，通过对地震烈度衰减规律进行研究，利用地震动记录丰富的其它地区的烈度与地震动参数的对应关系，换算得到所研究地区的地震动衰减关系；（3）根据地震学研究成果，利用震源力学和波动理论，研究地震动衰减规律。其中，前两种方法在目前被广泛使用（霍俊荣，胡聿贤，1992；Toroetal，1997；汪素云等，2000；石树中，沈建文，2003；崔建文等，2008；金星等，2009）。过去，我国大部分地区，尤其是中东部地区缺乏足够多的强震动记录，无法利用地震动资料直接得到本地区的衰减关系，于是采用转换方法来确定本地区的地震动参数衰减关系是较常见的做法，如吕坚等（2009）利用转换方法得到了江西及邻区的地震动衰减关系。

江苏及邻区是我国中东部地震活动较强的地区之一，在大地构造位置上跨越华北平原和鲁东―黄海2个Ⅱ级地块（张国民等，2005），历史上曾发生多次破壞性地震，如1974年、1979年溧阳55、60级地震，1982年南黄海62级地震，1990年常熟51级地震等。但2006年以前，由于强震动台站数量极少，缺乏足够的地震动记录资料，难以直接建立江苏及邻区的地震动衰减关系。在实际工作中，仍采用以美国西部地区的地震烈度和加速度反应谱的衰减关系为参考，根据我国历史地震资料和部分现代地震等震线资料统计得到了中国东部地区地震烈度衰减关系（陈国兴等，2002）。

随着强震动台站密度的大幅提高及科学研究水平的进步，中小震近场地震动衰减关系的研究正逐步引起关注，如李小军等（2005）对中小震近场的地震动衰减关系的适用性给出了详细分析；崔平安（2013）利用中小震记录研究了川滇地区的地震动衰减关系。江苏省强震动台网同时也是国家强震动东南区域强震动台网中心，自2006年投入运行以来，累积了大量中小地震的地震动数据，这使得直接探索建立江苏及邻区的地震动衰减关系成为可能。本文将尝试应用2006—2015年江苏省强震动台网记录的实际观测数据，研究江苏及邻区中小地震的地震动参数衰减关系。

1计算方法

11衰减模型

大量观测数据表明（胡聿贤，1999），在近震中区加速度衰减存在2种饱和现象：一是随着震中距的减小，加速度峰值可能并不随之增大，称为距离饱和；二是随着震级增大，如当震级接近7级或75级后，震中附近的加速度峰值并不随震级的增大而增大，称为震级饱和。江苏及邻区历史上虽发生过多次破坏性地震，但震级均在65级以内，因此，笔者在研究地震动衰减关系时，选用只考虑近场距离饱和的加速度衰减模型（霍俊荣，胡聿贤，1992）：

式中，Y为地震动参数，如峰值加速度（PGA）、速度（PGV）、位移（PGD）等，M为面波震级，R为震中距（单位为km），c1、c2、c4、c5、c6为回归系数。

12回归分析

式（1）中地震动参数Y与M、R均为具有不确定性的随机变量，在研究地震动衰减关系时，为了使回归方法所得结果能真实体现Y、M、R之间的相关关系，胡聿贤和霍俊荣（1988）提出了多随机变量回归分析的一致加权最小二乘法，对于由m个随机变量yi（i=1，2…，m）和l个确定性变量xi（i=1，2…，l）所构成的关系式

回归原则要求所有随机变量yi的归一化回归残差平方和综合最小，即

其中，ΔYik为随机变量yi在第k个样本点处的归一化回归残差，归一化的目的在于使参与最小二乘的变量同量纲化或无量纲化，并确保归一化后变量数值的量级相