丁 娟于書媛王 義

1） 中國(guó)合肥230031安徽省地震局

2） 中國(guó)合肥 230601 安徽省地理信息工程中心

安徽分區(qū)地震烈度衰減關(guān)系研究

丁 娟1）,2）于書媛1）,2）王 義1）,2）

1） 中國(guó)合肥230031安徽省地震局

2） 中國(guó)合肥 230601 安徽省地理信息工程中心

根據(jù)“斷塊學(xué)說(shuō)”觀點(diǎn)，將安徽分成華北斷塊區(qū)、秦嶺—大別山斷褶帶及下?lián)P子斷塊區(qū)3個(gè)區(qū)域。利用安徽及近鄰區(qū)24次4級(jí)及以上地震的53條等震線資料，采用多元線性回歸方法進(jìn)行擬合，得到安徽3分區(qū)的地震烈度衰減關(guān)系，并與中國(guó)東部地區(qū)進(jìn)行比較。結(jié)果表明，3分區(qū)的地震烈度衰減關(guān)系具有一定合理性，但因資料有限，需積累資料進(jìn)一步研究。

地震烈度；衰減關(guān)系；參數(shù)擬合；分區(qū)

0 引言

地震烈度衰減關(guān)系對(duì)地震災(zāi)害快速評(píng)估、地震區(qū)劃及工程場(chǎng)地的地震安全性評(píng)價(jià)工作十分重要（汪素云等，2000；詹小艷等，2014）。在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中無(wú)論考慮哪些地震動(dòng)參數(shù)，均離不開地震動(dòng)衰減關(guān)系，烈度衰減關(guān)系是地震動(dòng)參數(shù)確定的前提和基礎(chǔ)。

汪素云等（2000）大致以105°E為界，將中國(guó)分為東部、西部?jī)蓚€(gè)區(qū)，分別對(duì)地震烈度衰減關(guān)系進(jìn)行研究，并進(jìn)一步將中國(guó)東部細(xì)分為華北及華南兩個(gè)子區(qū)，西部地區(qū)細(xì)分為甘寧青、云川藏及新疆3個(gè)子區(qū)，分別進(jìn)行地震烈度衰減特征研究。王曉軍等（2012）將陜西分為陜北、關(guān)中及陜南3個(gè)區(qū)分別進(jìn)行研究，給出陜西分區(qū)烈度衰減關(guān)系。受以上研究啟發(fā)，考慮到安徽地質(zhì)構(gòu)造特征，在丁娟等（2015）前期研究基礎(chǔ)上，對(duì)安徽進(jìn)行分區(qū)烈度衰減關(guān)系研究。

1 大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐?/h2>

根據(jù)“斷塊學(xué)說(shuō)”觀點(diǎn)，安徽分屬華北斷塊區(qū)、秦嶺—大別山斷褶帶及下?lián)P子斷塊區(qū)3個(gè)大地構(gòu)造單元（圖1）（安徽省地震局，2015），安徽境內(nèi)淮河中游地區(qū)處于華北斷塊區(qū)南緣，南以韓擺渡—肥西斷裂為界，東止于郯廬斷裂帶；安徽西南部位于秦嶺—大別山斷褶帶東段，南部是大別群，北部是佛子嶺群和梅山群地層；安徽郯廬斷裂帶及嘉山—響水?dāng)嗔褞б詵|部分處于下?lián)P子斷塊區(qū)中段。3個(gè)大地構(gòu)造單元的地質(zhì)發(fā)展、地殼結(jié)構(gòu)、活動(dòng)強(qiáng)度與方式及基底固結(jié)時(shí)期、蓋層發(fā)育均存在明顯差異，震源特性、傳播介質(zhì)與場(chǎng)地條件的不同，導(dǎo)致地震烈度的衰減差異懸殊，表現(xiàn)出較強(qiáng)的地域性。因此，根據(jù)安徽地區(qū)地質(zhì)情況，進(jìn)行分區(qū)域地震烈度衰減關(guān)系研究。

2 資料選取

筆者選取安徽及近鄰區(qū)（29°—35°N，114°—120°E）作為研究區(qū)，對(duì)該區(qū)域內(nèi)破壞性地震資料進(jìn)行收集與整理。地震烈度衰減關(guān)系通常是利用等震線資料擬合取得，選用的資料要求震級(jí)M和烈度I均獨(dú)立測(cè)定（國(guó)家地震局，1996；蔡輝騰，2008）。汪素云（2000）對(duì)中國(guó)東部烈度衰減關(guān)系進(jìn)行研究時(shí)未使用5級(jí)以下地震資料，而地震烈度及地震動(dòng)參數(shù)衰減具有較強(qiáng)的地域特征（胡聿賢，1999；呂堅(jiān)，2008），研究區(qū)內(nèi)4—4.9級(jí)地震的震中烈度通常可達(dá)Ⅵ度，5—5.9級(jí)地震可達(dá)Ⅷ度，具有典型低震級(jí)高烈度的震害特點(diǎn)。此外，研究區(qū)地震活動(dòng)性總體水平不高，6級(jí)以上地震發(fā)生較少。因此，本研究震級(jí)下限取4.0級(jí)，筆者選取1917年以來(lái)安徽及近鄰區(qū)對(duì)安徽有影響的24次地震烈度資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體參數(shù)見表1。

表1 用于統(tǒng)計(jì)的地震烈度資料Table 1 Seismic intensity data applied to the calculation

3 數(shù)據(jù)處理

3.1 模型選取

考慮到安徽地區(qū)地震震級(jí)實(shí)際情況，選用點(diǎn)源模型。烈度衰減遵循橢圓模型，則選用的橢圓模型數(shù)學(xué)式為

式中，a、b分別代表長(zhǎng)、短軸；I為地震烈度；M為震級(jí)；R為震中距；A1、A2、A3和B1、B2、B3分別為長(zhǎng)、短軸回歸系數(shù)；Ra、Rb分別為長(zhǎng)、短軸震中距；R0a、R0b分別為長(zhǎng)、短軸方向烈度衰減的近場(chǎng)飽和因子，可通過(guò)回歸過(guò)程中使方差為最小的原則確定；ε為回歸分析中的隨機(jī)變量，其均值為0，標(biāo)準(zhǔn)差為σ。

3.2 等震線資料處理

通常烈度等震線圖勾畫的是各個(gè)烈度等級(jí)的外包線。本研究為達(dá)到極震區(qū)內(nèi)任一點(diǎn)烈度值相等的要求，參照汪素云等（2000）的做法，在極震區(qū)內(nèi)不同距離上適當(dāng)增補(bǔ)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行近場(chǎng)補(bǔ)點(diǎn)（近場(chǎng)補(bǔ)點(diǎn)工作只在震中烈度為Ⅶ度以上及最內(nèi)圈等震線半徑大于5 km時(shí)進(jìn)行）。另外，為了體現(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)發(fā)震構(gòu)造影響消失，等震線形狀趨于圓形的特點(diǎn)，在有感范圍半徑距離上以有感烈度值進(jìn)行遠(yuǎn)場(chǎng)補(bǔ)點(diǎn)（俞言祥，2004）。參考汪素云（1993）的研究，本文取有感烈度（3—4度）的平均值（3.5度）作為遠(yuǎn)場(chǎng)控制點(diǎn)。補(bǔ)點(diǎn)后，按照劃分的安徽省3個(gè)大地構(gòu)造單元，對(duì)震例資料進(jìn)行區(qū)域歸屬確定。

3.3 回歸分析

震例數(shù)據(jù)分區(qū)后，對(duì)烈度衰減關(guān)系進(jìn)行擬合。通過(guò)Matlab中多元線性回歸方法進(jìn)行參數(shù)擬合，利用最小二乘回歸獲得參數(shù)。為避免樣本誤差對(duì)回歸方程的破壞影響，增加回歸分析抗差性，本研究在回歸前對(duì)安徽3個(gè)分區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行殘差分析，結(jié)果見圖2，從殘差圖可以看出，除個(gè)別樣本外，其余數(shù)據(jù)的殘差離零點(diǎn)均較近，且殘差的置信區(qū)間均包含零點(diǎn)，說(shuō)明回歸模型與原始數(shù)據(jù)較為吻合，剔除異常樣本后即可進(jìn)行參數(shù)擬合。

圖2 安徽3分區(qū)地震數(shù)據(jù)殘差(a)華北斷塊； (b)秦嶺—大別山斷褶帶； (c)下?lián)P子斷塊Fig.2 The residuals of earthquake data of the three partitions in Anhui Province

4 對(duì)比結(jié)果

對(duì)剔除異常點(diǎn)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到華北斷塊、秦嶺—大別山斷褶帶、下?lián)P子斷塊區(qū)的擬合參數(shù)，烈度衰減關(guān)系見表2。將3個(gè)分區(qū)的烈度衰減關(guān)系進(jìn)行對(duì)比，并與汪素云等（2000）給出的中國(guó)東部地區(qū)烈度衰減關(guān)系進(jìn)行比較，見圖3。

表2 3個(gè)分區(qū)的地震烈度衰減關(guān)系Table 2 Seismic intensity attenuation relationship of the three partitions

圖3 安徽分區(qū)域烈度衰減關(guān)系與汪素云研究結(jié)果的對(duì)比Fig.3 Comparison of the seismic intensity attenuation relationship among the three partitions of Anhui Province and the result of Wang Suyun

由表2給出的安徽分區(qū)烈度衰減關(guān)系，結(jié)合圖3可以看出，3個(gè)分區(qū)的地震烈度衰減曲線走勢(shì)大致相同，存在細(xì)微差別：下?lián)P子斷塊衰減最快，華北斷塊與秦嶺—大別山斷褶帶衰減速率較為相似，但華北斷塊略微偏快。從總體上看，安徽3分區(qū)地震烈度衰減關(guān)系與中國(guó)東部地區(qū)走勢(shì)一致，長(zhǎng)軸曲線在距離小于50 km時(shí)較為吻合，大于50 km時(shí)安徽3分區(qū)衰減速率明顯高于中國(guó)東部地區(qū)；相比長(zhǎng)軸，安徽3分區(qū)與中國(guó)東部地區(qū)的短軸曲線更為吻合。

5 結(jié)論

（1）考慮到安徽地區(qū)顯著的地質(zhì)構(gòu)造分區(qū)特征，進(jìn)行分區(qū)域烈度衰減關(guān)系研究。選取1917—2015年安徽及近鄰區(qū)主震震級(jí)24次M≥4.0、震中烈度I≥5的地震，采用橢圓衰減模型建立安徽華北斷塊、秦嶺—大別山斷褶帶及下?lián)P子斷塊3個(gè)分區(qū)的地震烈度衰減關(guān)系。

（2）將安徽3分區(qū)烈度衰減關(guān)系與中國(guó)東部地區(qū)進(jìn)行比較，表明安徽3分區(qū)烈度衰減曲線走勢(shì)大致相同，衰減速率存在一定差異，與中國(guó)東部地區(qū)較吻合。

（3）本次收集的資料不夠充分，所得結(jié)論尚有一定局限性，特別是缺少大地震及周邊省份的地震烈度資料，3分區(qū)烈度衰減關(guān)系有待進(jìn)一步完善。

汪素云，俞言祥.中國(guó)分區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系的確定[J].中國(guó)地震，2000，16（2）：99-106.

詹小艷，薛瑩瑩，江昊琳，等.新疆于田MS7.3地震余震序列重定位研究[J].地震地磁觀測(cè)與研究， 2014，35（3）：47-50.

王曉軍，文毅， 魯權(quán)，等.陜西分區(qū)烈度衰減關(guān)系研究[J].災(zāi)害學(xué)， 2012，（4）：98-102.

丁娟，何琳，葉峰，等.安徽及近鄰區(qū)地震烈度衰減特征研究[J].地震地磁觀測(cè)與研究，2015，36（3）：43-48.

國(guó)家地震局，中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖（1990）概論[M].北京：地震出版社，1996：137-144.

蔡輝騰，韋永祥，鄭師春，等.福建及鄰近地區(qū)地震烈度衰減關(guān)系研究[J].地震研究，2008，31（1）：20-26.

胡聿賢，地震安全性評(píng)價(jià)技術(shù)教程 [M].北京：地震出版社，1999：257-319.

呂堅(jiān)，俞言祥，高建華，等.江西及鄰區(qū)地震烈度衰減關(guān)系研究[J].地震研究，2009，32（3）：269-274.

俞言祥，汪素云.青藏高原東北地區(qū)水平向基巖加速度峰值與反應(yīng)譜衰減關(guān)系[J].地震學(xué)報(bào)，2004，26（6）：591-600.

汪素云，時(shí)振梁.有感半徑與震級(jí)的關(guān)系及其應(yīng)用//國(guó)家地震局震害防御司.中國(guó)地震區(qū)劃文集[C].北京：地震出版社，1993：179-184.

Research on seismic intensity attenuation relationship of three partitions of Anhui Province

Ding Juan1),2)，Yu Shuyuan1),2)and Wang Yi1),2)
1)Earthquake Administration of Anhui Province,Hefei230031,China
2)Anhui Geographic Information Engineering Center,Hefei230601,China

Based on the opinion of fault block theory, Anhui is divided into three partitions, North China block, Qinling-Dabie fault-fold belt and Lower Yangtze block.Using 53 isoseismic profle of 24 earthquakes of magnitude 4 and above in Anhui and neighboring region, ftting with the method of multiple linear regression, the seismic intensity attenuation relationship of three partitions in Anhui are obtained.The seismic intensity attenuation relationship of the three partitions also compared with that of eastern China.It showed that the seismic intensity attenuation relationship of the three partitions had certain rationality.But being limited to the factor of information, the result needs to be further improved.

seismic intensity，attenuation relationship，parameters ftting，partition

10.3969/j.issn.1003-3246.2016.06.005

丁娟（1982—），女，碩士，工程師，主要從事地震應(yīng)急、地震活動(dòng)性、GIS技術(shù)相關(guān)工作研究工作

安徽省地震科研基金青年扶持項(xiàng)目（編號(hào)：20150505）

本文收到日期：2016-04-08