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基于同样的数据和地震活动性资料,在概率地震危险性分析(PSHA)中使用蒙特卡罗方法可以得到与传统概率地震危险性分析方法一致的结果。该方法在很多方面的应用较传统概率危险性分析方法更有优势,在国外很多地震危险性分析研究中有过应用。然而,蒙特卡罗方法在我国地震危险性分析工作中的应用并不广泛,也没有进行过系统地研究。
本文旨在探讨蒙特卡罗方法与我国考虑时空不均匀性的概率地震危险性分析方法(CPSHA)的结合以及一些重要应用。研究内容涉及以下三个部分:
(1)基于蒙特卡罗模拟的概率地震危险性分析方法
首先详细介绍了基于蒙特卡罗方法的CPSHA的基本步骤。然后以某核电厂场址为研究对象,给出了对应于不同模拟次数的计算结果,并对结果进行误差分析,同时通过与传统概率危险性分析计算结果的对比,验证该方法的可行性。最后还利用蒙特卡罗方法对不同场点地震危险性做了简单的相关性分析。
研究给出以下结果:①蒙特卡罗方法在模拟次数足够多的情况下可以得到与传统方法一致的结果。②蒙特卡罗模拟方法得出结果存在误差,这种误差随模拟次数的增加而减小,这种误差满足泊松分布,可以给出结果的置信区间。③蒙特卡罗方法可以很好地反映出不同场点地震影响的相关性。
(2)基于蒙特卡罗模拟的系统地震危险性分析方法
本文提出了基于蒙特卡罗模拟的系统地震危险性分析方法。以某梯级电站系统为研究对象,利用蒙特卡罗方法计算出表示系统危险性的概率值并对结果进行讨论。
研究表明:利用蒙特卡罗方法不用经过复杂的计算,就可以得到一定时期T内系统遭受的地震动幅值超过给定风险水平的概率Ps。Ps可以用来表示系统整体的地震危险性;利用蒙特卡罗方法得到不同给定单元风险水平所对应的系统风险水平,可为一致风险水平系统的抗震设防提供依据;考虑相关性与不考虑相关性的两条系统风险曲线之间的差异会随着大坝设防水准的提高而减小,反映系统中大坝之间的相关性会随着设防风险水平的提高而减小。
(3)基于蒙特卡罗模拟的设定地震确定方法
探讨了蒙特卡罗方法在确定设定地震研究中的重要应用。沿用以McGuire(1995)为代表的最大概率法,并考虑到我国地震衰减多为椭圆型,在确定设定地震的震级M和震中距R的基础上,又给出震中-场点连线与衰减长轴之间最大可能的锐夹角θ,采用M、R、θ、ε来描述设定地震。
研究给出了以下结论:蒙特卡罗方法不需要进行复杂地分解计算就可以确定对场点不同给定危险水平贡献最大的地震事件,比传统设定地震确定方法更简单。
最后,对本文的研究工作做了总结,并阐明了今后进一步的工作方向。