论文部分内容阅读
地震预警是一种新兴的实时地震减灾技术。在地震预警中,对预警目标地点地震动大小的预测是一个关键技术环节。常规的预警算法利用P波记录进行地震定位、估算震级,然后运用地震动衰减关系（GMPE）来估计S波的地震动参数。地震定位的误差、震级估算的误差,再加上GMPE本身的固有不确定性,导致估算出来的S波地震动参数存在比较大的不确定性。诸如Pd–PGV模型之类的现地预警模型,利用P波地震动参数和S波地震动参数之间的相关性来进行预测,但忽略了震源信息、传播路径、场地条件等关键因素的影响,预测精度不高。在这一环节上,目前的预警算法有待改善。本文针对预警目标场地地震动预测展开研究,提出了一种新的现地预警模型——S波P波反应谱比值模型（本文称为S/P谱比模型）。在地震预警系统监测到P波后,利用P波3秒反应谱的观测值,乘以S/P模型的谱比预测值,对随后到达监测台站的S波的反应谱进行预测。将反应谱预测结果与事先设定好的报警阈值进行比较,即可判断是否需要发出警报。新的预警模型丰富了地震预警的算法,提高了对预警目标场地S波地震动参数的预测精度。本文主要研究工作如下:1.利用日本、美国西部、中国西南3个地区的地震记录,研究了S波反应谱与P波前3秒的反应谱的比例关系（本文称为S/P谱比值）,及其变化规律与影响因素。发现:震级、震源距离、场地条件是S/P谱比值的主要影响因素;对频发的中小地震,S/P谱比值不依赖于震级;在需要预警的中短距离范围内,S/P谱比值不依赖于震源距离;场地条件对S/P谱比值存在显著的影响,考虑场地条件的影响能够提高模型的预测精度,模型使用的场地参数(VS30或场地类别SC)容易勘测;在日本俯冲带地区,S/P谱比值基本上不受地震类别的影响,S/P模型避免了使用P波记录确定地震类别的困难;震源机制对S/P谱比值的影响较小,在大部分谱周期上统计不显著,可以不考虑。2.分别建立了适用于日本俯冲带地区的S/P模型、适用于美国西部的S/P模型、适用于中国西南地区的S/P模型。3.在建立模型后,利用S/P模型和P波3秒反应谱的记录值,对S波反应谱进行了预测,并将预测值和记录值进行了对比。结果表明模型预测精度较高。4.参考中国高速铁路暂行的地震紧急处置方案,以地面运动峰值加速度PGA=40、80、100或120 gal为报警阈值,对S/P模型的预警效果进行了测试,统计了正确报警、误报和漏报的比例。结果表明:S/P模型能够有效地运用于高铁预警中;模型预警效果良好,正确报警的比例比误报和漏报大许多。5.对S/P模型的预测对象进行了扩展,使其除了S波反应谱和PGA之外,也能够对地面运动峰值速度PGV、谱强度SI、日本气象厅地震仪器烈度IJMA进行有效的预测。