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研究亮點

區域地震動的不確定性與空間相關性分析——以日本關東地區為例

發布時間： 2022-08-24 點擊數量：10049

研究背景：

地震危險性分析通常使用地震動預測方程（GMPEs）來確定地震引起的地震動。GMEPs提供對某一地點的地震動及相關變異性的評估，并認為在不同地點的地震動強度（IMs）是獨立的。然而對大跨度橋梁、水電線路及建筑組合的空間分布系統的地震風險評估，需要對同一地震中多個地點同時發生的IMs進行估計和量化。隨著地震災害和風險評估由單一結構向空間分布的建筑和基礎設施轉變，地震動強度的空間相關性引起了地震學和地震工程領域的廣泛關注。忽略空間相關性可能導致損失估計的偏差，高估最可能損失和低估罕見損失。

研究方法及結果：

本文以日本關東地區的87個K-NET臺站和29個KiK-net臺站的61次中強地震（Mw 5~7）的5760組強震動數據為基礎，進行相關性和空間相關性研究，結果表明：

1.加速度反應譜在不同周期的事件間、事件內和總殘差的相關性相似，但事件間殘差比事件內和總殘差有更強的相關性（圖1）。

2.用半變異函數方法計算的空間相關性值，當分離距離達到100 km時，空間相關系數接近于零；用插值方法給出了空間相關性系數隨分離距離和不同周期的分布關系，發現隨著臺站之間距離的增加，事件內空間相關性迅速衰減；隨著周期的增加，空間相關性也增加（圖2）。

3.不同區域的空間相關性模型的衰減不同，但同一區域具有相似的空間相關性。不同地質條件的空間相關性不同，對于沉積層較厚的區域的空間相關性值較大，空間相關性模型的衰減較慢（圖3）。

該成果發表在國際期刊《Journal of Earthquake Engineering》（Jinjun Hu*, Lei Hu et al (2021): Uncertainty Analysis and Spatial Correlation of Ground Motion in the Kanto Basin, Japan, Journal of Earthquake Engineering, DOI: 10.1080/13632469.2021.1961944）（IF：3.994，*通訊作者）。

圖1 反應譜不同周期事件間殘差、事件內殘差和總殘差的相關性

圖2 不同分離距離內的臺站對數及計算的相應的空間相關性值

圖3 不同區域的空間相關性模型對比

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