《中國地震動參數區劃圖》（GB 18306—2015）編圖方法在云南地區的應用實踐

摘要：[JP2]采用《中國地震動參數區劃圖》（GB 18306—2015）編圖的技術方法，將云南地區劃分為02°×02°的網格點，計算了基巖峰值加速度，并轉換為一般場地結果，與五代圖頒布的結果進行比對分析，同時對蒙自地區某代表場地計算了基巖反應譜并進行分析討論。結果表明：云南地區絕大部分計算點的50年10%超越概率水平對應的一般場地峰值加速度試算結果與五代圖比較吻合。從反應譜計算結果可以看出，五代圖的計算方法及結果有效反映了云南地區地震環境對該代表場地的影響。建議今后云南地區地震危險性分析工作應采用五代圖編圖的技術方法。[JP]

關鍵詞： 中國地震動參數區劃圖；基巖峰值加速度；超越概率；地震危險性分析

中圖分類號：P315911文獻標識碼：A文章編號：1000-0666（2017）02-0257-07

0前言

從社會經濟發展的要求、科技發展的必然結果、新資料的積累、重大災害性事件的經驗總結、國際發展趨勢以及防震減災法的相關要求等方面出發，中國地震局修編了《中國地震動參數區劃圖》[KG-*2]（GB 18306―2015）[KG-*2]（中國地震局，2015）[KG-*2]（以下簡稱五代圖），于2015年6月1日正式發布為國家強制性標準。云南省范圍內的重大項目地震安全性評價、地震小區劃等涉及地震危險性分析的相關工作應使用五代圖編圖原則和技術方法。為了進一步掌握和應用這些新的技術方法，同時與云南地區以前的工程項目安評結果銜接過渡，本文采用五代圖編圖技術方法進行了云南地區試算實踐，并對計算結果進行討論。

1五代圖編圖原則和技術方法

五代圖修編以50年超越概率10%地震動峰值加速度與50年超越概率2%地震動峰值加速度對應的一般場地峰值加速度值的1/19中的較大者作為編圖指標，從方法上保證了抗倒塌設計參數（即罕遇地震動）的風險水平不低于50年超越概率2%。同時提出了極罕遇地震作用（年超越概率10-4的地震動）概念，用于國土規劃和地震應急備災。

五代圖修編仍采用概率地震危險性分析方法（CPSHA），依據其基本原理，基于層次潛在震源區模型（周本剛等，2013），對地震活動性模型進行了改進。地震統計區內滿足3個基本假定：（1）地震活動的震級滿足截斷的G-R關系；（2）地震發生符合泊松分布；（3）地震活動在不同潛在震源區之間為非均勻分布，在同一潛在震源區內為均勻分布。

五代圖修編的基本技術思路和計算方法概述如下：

（1）以地震帶為統計單元，分析地震活動的時間非均勻性，確定未來百年地震發生的概率模型和地震危險性空間相對分布概率模型。對每個統計單元采用分段的泊松過程模型。令N表示統計單元未來t年內地震發生次數的隨機變量，根據泊松過程的基本假定，發生n次M>4地震的概率為：[KH*1]

P（N=n）=[SX（]（v4t）nn！[SX）]e-v[HT4.]4[HT7"]t[JY]（1）[KH*1D]

[HJ2.2mm]其中，v4為M>4地震的年平均發生率。該值通過地震帶未來百年地震活動趨勢預測結果而得到，反映了地震帶地震活動水平的時間非均勻性。

統計單元內地震震級概率密度函數為截斷的指數函數（胡聿賢，1999）：[KH*1]

fM（m）=[SX（]βexp（-β（m-m0））1-exp（-β（muz-m0））[SX）][JY]（2）[KH*1D]

其中：m0為震級下限；muz為地震帶震級上限；β=23b；b即為在統計單元內震級頻度關系中的b值，它反映大小地震間的比例關系。當震級小于震級下限和大于震級上限時，概率密度值為零。

（2）在地震帶（統計單元）內部劃分地震構造區和潛在震源區（周本剛，2016）。潛在震源區內地震危險性是均勻分布的。潛在震源區由幾何邊界、震級上限和分震級檔的地震空間分布函數fi，mj來描述。每個地震構造區補充幾個背景性潛在震源，且邊界也不完全重疊。

[BW（S][BG（；N][BHDWG1*2，WK15mmZQ，WK140mm，WK15mmYQW][HT5"][CM（22mm]地震研究[CM）]40卷[BG）F][BW）]

[BW（D][BG（；N][BHDWG1*2，WKZQ0W][HT5"]第2期[JZ]

聞滿華等：《中國地震動參數區劃圖》[KG-*2]（GB 18306—2015）編圖方法在云南地區的應用實踐

[BG）F][BW）]

（3）利用全概率求和原理計算在統計單元內發生一次地震時，場點給定地震動值a的超越概率。基本計算公式為（胡聿賢，1999）：[KH*1]

[JP3]P（A≥a）=∫∫∫∫P（A≥a[JB<1|]E）f（x，y[JB<1|]m） fM（m）[JP]f|x，y（θ）dxdydmdθ[JY]（3）[KH*1D]

其中：P（A≥a[JB<1|]E）指震級為m、震中位置為（x，y）、地震動橢圓衰減長軸方向與正東方向夾角為θ時場點給定地震動值a被超過的概率，該函數由地震動衰減關系確定；f（x，y[JB<1|]m）為給定震級的空間分布函數，該函數可由考慮震級分檔情況和潛在震源區的面積得到；f|x，y（θ）為等震線長軸取向概率密度函數，用δ函數表示。在同一潛在震源區內等震線長軸取向概率密度函數相同，不同的潛在震源區該函數可以不同（潘華等，2013；潘華，李金臣，2016）。

（4）利用地震發生次數的分段泊松模型，可以計算得到某個統計單元k對場點的超越概率為（胡聿賢，1999）：[KH*1]

Ptk（A≥a）=1-e-v[HT4.]4[HT7"]tP（A≥a）[JY]（4）[KH*1]

（5）若有K個統計單元對場點有影響，則場點總的超越概率為：[KH*2]

Pt（A≥a）[KG-*2]=[KG-*4]1-∏[DD（]Kk=1[DD）][JB<1*[]1-Ptk（A≥a）[JB>1*]][JY]（5）[KH*1]

（6）分區、分段采用不同的地震動參數衰減關系進行計算（肖亮，俞言祥，2010）。本次修訂采用了由中國地震動參數區劃圖第4工作組研制的衰減關系（俞言祥，汪素云，2004；俞言祥等，2013），分為青藏區、新疆區、東部強震區、中強地震區4個分區，長、短兩個方向，M>65、M≤65兩段，共16種不同的衰減關系。衰減關系可表示為：[KH*1]

lgY=A+BM+Clg[R+DeEM]±σ[JY]（6）[KH*1D]

式中：Y代表加速度峰值或反應譜值；R為震中距；M為震級；A、B、C、D、E為回歸系數，σ為標準差。

2云南地區試算實踐結果

采用五代圖編制所使用的地震活動性模型參數、潛在震源區模型參數和地震動參數衰減關系，對云南地區劃分為02°×02°網格點計算了基巖峰值加速度并轉換為一般場地結果，與五代圖頒布的結果進行比對分析。同時計算某代表場地基巖反應譜，并對其進行分析。

[JP2]云南地區的地震危險性概率分析方法的應用，涉及青藏地震區的鮮水河—滇東地震帶、滇西南地震帶、喜馬拉雅地震帶、藏中地震帶、龍門山地震帶和華南地震區的右江地震帶、長江中游地震帶，所涉及的地震帶和地震構造區地震活動性模型參數，如表1所示（高孟潭，2015）。所使用的分區基巖峰值加速度衰減關系參數、五代圖基巖Ⅰ1類場地峰值加速度與一般場地（Ⅱ類）峰值加速度轉換系數（高孟潭，2015），分別見表2、3。[JP]

[KG（0.15mm]對不同的地震帶設定不同的衰減關系，分M>65地震、M≤65地震兩段對應的基巖峰值加速度衰關系參數（俞言祥，2016），分別計算潛在震源（包括背景性潛源）對目標場點的年超越概率貢獻值，對得到的4種值通過概率合成為總的年超越概率貢獻曲線，從總的年超越概率貢獻曲線上求取50年超越概率分別為10%、2%對應的基巖峰值加速度值，將兩者通過轉換關系轉換為一般場地峰值加速度，然后取10%對應的一般場地峰值加速度值和2%對應的一般場地峰值加速度值的1/19兩者中的較大值作為該場地的基本地震動。

為了測試五代圖潛源空間分布函數、分區衰減關系、分段計算地震動參數方法在云南地區的實際效果，首先選擇青藏區（鮮水河—滇東地震帶、滇西南地震帶）和中強區（右江地震帶）的潛在震源均能產生明顯影響的蒙自地區某場地進行計算，場地位置為（2337°N，10338°E）。然后分兩區、兩段計算各地震帶潛在震源對場地的超越概率貢獻，合成總貢獻的概率曲線，如表4、圖1a所示。最后從合成的總貢獻的概率曲線上求取50年超越概率63%、10%和2%對應的基巖峰值加速度，通過表3轉換為一般場地地震動峰值加速度，如表5所示。場地反應譜計算結果如表6、圖1b所示。用五代圖計算方法對云南地區02°×02°網格點計算了基巖峰值加速度并轉換為一般場地結果，如圖2所示。

3結論及討論

本文選擇的蒙自地區某試算場地具有代表性，其周圍的鮮水河—滇東地震帶、滇西南地震動和右江地震帶均對其峰值加速度產生顯著影響。如表4所示，2種衰減關系、65級上下兩段共4類概率貢獻的試算值表現合理，該場地所處中強地震活動區，五代圖頒布的峰值加速度為010 g分區，從表4中可以看出，對應峰值100 gal以下的4種概率貢獻大致在相同數量級水平，200～300 gal段落主要受兩區潛源65級以上段的影響，300 gal以上段落主要受青藏區潛源65級以上段的影響。從合成的總概率貢獻曲線（圖1a）上讀取的50年63%、10%、2%這3個概率水平對應的峰值加速度經轉換為一般場地峰值分別是005 g、012 g和019 g，這3個概率土層峰值比例合理，10%概率水平的峰值012 g與場地所處010 g分區匹配較好。從峰值加速度和反應譜計算結果可以看出，五代圖的計算方法及結果有效反映了該場地所處的地震環境。

[JP2]從圖2可以看出，云南地區絕大部分計算點的50年10%超越概率水平對應的一般場地峰值加速度試算值與五代圖（中國地震局，2015）較為吻合。有極少部分地區試算值略低于五代圖，這是五代圖修編時考慮了部分地區大震近場效應，并且征求地方政府意見后從安全的角度考慮對峰值加速度分區有所提高的結果。圖中少量計算值為010 g的區域提高至015 g，東川地區提高幅度最大，其原因為東川以北至巧家處在同一8級潛源內，其模型參數設置需要兼顧到該潛源北段巧家地區的烈度計算結果，致使東川周邊地區的計算結果達不到040 g，但在編圖時考慮到小江斷裂的大震近場效應以及上述安全原則，調整提高至040 g水平。[JP]

通過本文的試算實踐可以看出，五代圖編圖的模型、方法和計算結果有效反映出云南地區地震活動環境的實際狀況，以供同行共享參考。建議今后云南地區地震危險性分析工作應采用五代圖編圖的技術方法。

[HTK]感謝中國地震局地球物理研究所俞言祥研究員、潘華研究員提供潛源模型參數和衰減關系數據以及在使用中給予的悉心指導。

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