烈度快速评估中的实时修正方法

第32卷第4期2012年8月地震工程与工程振动JOURNAL OF EARTHQUAKE ENGINEERING AND ENGINEERING VIBRATIONVol．32No．4Aug．2012收稿日期：2012－03－16；修订日期：2012－05－04基金项目：中国地震局工程力学研究所基本科研业务费专项资助（2010A04）；中国地震局应急工作重心前移项目作者简介：许卫晓（1988－），男，博士研究生，主要从事结构抗震研究.E-mail ：wxgodspeed@163．com 通讯作者：孙景江（1953－），男，研究员，博士，主要从事高层结构抗震研究，结构线性和非线性地震反应分析方法研究.E-mail ：jingjiang-sun@sina．com文章编号：1000－1301（2012）04－0034－06烈度快速评估中的实时修正方法研究许卫晓1，孙景江1，林淋2，杜轲1（1．中国地震局工程力学研究所，黑龙江哈尔滨150080；2．黑龙江工程学院，黑龙江哈尔滨150050）摘要：地震灾情是应急救灾的首要信息，烈度分布是估计灾情的重要基础。

为能更合理地进行烈度快速评估，本文提出了一种改进的椭圆烈度衰减模型，即建立椭圆长轴半径和短轴半径长度矩阵，并通过历史资料回归得出半径长度矩阵的初始值，而后根据现场调查数据，采用基于LMS 算法的修正方法实时对半径长度矩阵进行修正，画出地震烈度等震线图，称之为地震烈度衰减的矩阵模型，并以1996年丽江7．0级地震为算例验证了本文模型的实用性。

关键词：灾情应急评估；等震线；矩阵模型；实时修正中图分类号：P315．9文献标志码：AStudy on real-time correction methods in rapid assessment ofseismic intensity distributionXU Weixiao 1，SUN Jingjiang 1，LIN Lin 2，DU Ke 1（1．Institute of Engineering Mechanics ，China Earthquake Administration ，Harbin 150080，China ；2．Heilongjiang Institute of Technology ，Harbin 150050，China ）Abstract ：The earthquake damage emergency assessment work requires the isoseismal line to be constantly revised according to the updated information．So ，this paper proposes an improved ellipse intensity-attenuation model ，which is completed by the establishment of semi-major axis and semi-minor axis length matrix．Based on the initial value of the length matrix got by the regression of historical data and survey data from the site ，we use the LMS al-gorithm to revise the length matrix and draw the isoseismal line ，which is called the matrix intensity-attenuation model．In the end ，the practicability of this model is verified by the case of Lijiang 7．0earthquake．Key words ：disaster emergency ；isoseimal line ；matrix model ；real time correction引言我国地处欧亚大陆东南部，位于欧亚地震带与环太平洋地震带之间。

受太平洋板块、印度洋板块和菲律宾板块的挤压作用，加之地质构造复杂，从而造成地震活动范围广、强度大、频率高［1］。

一次破坏性地震发生后会带来巨大的人员伤亡和大量工程结构的不同程度的破坏甚至毁坏，各级政府需要迅速启动应急救援工作以最大程度地挽回人民生命财产损失。

地震等震线图可以直观简明地表示出地震影响及破坏的程度、范围和分布，便于迅速掌握灾情，易于政府和社会的理解和接受，对于应急救灾的部署和行动具有重要意义，因此震后灾情应急评估工作要求应能在地震发生后尽快给出灾区烈度分布。

标定等震线图的要素有：宏观震中烈度及位置；等震线的长轴走向；各烈度圈椭圆的长短半轴长度。

通常认为主震释放震源区内的绝大部分应变能，余震则继续释放其剩余的应变能。

余震的空间分布范围，可以大致反映震源区范围。

而随着震源区的应力调整与破裂扩展，大震后的余震分布也有向外扩展的现象。

一般情况下，大震后24h 的余震分布范围比极震区要大许多；大震后2h 的余震震中数目有限，但都在极震区附近；大震后4h 或8h 的余震震中分布已较为明显地体现出极震区的范围来［2］。

因此，可以用震后4h 到8h 余震分布区的中心地带作为估计的宏观震中位置。

判定等震线长轴走向的方法主要有3种：（1）利用断裂体系数字化图，当只有一个方向的断裂通过震中时，活动断裂的走向与等震线长轴走向一致是大概率事件；当两条或多条断裂交汇的地方发生地震时，等震线的方向并不唯一，但等震线长轴沿最近的重要断裂方向是大概率事件［3］；（2）通过震源机制解初步判断等震线长轴走向；（3）余震的空间分布也基本与等震线长轴走向相吻合。

在实际确定等震线长轴走向的工作中，可根据地震断层展布、震源机制解、余震分布等信息综合判定等震线长轴走向。

1地震烈度衰减关系研究现状在烈度快速评估工作中，常用烈度衰减关系来评估各烈度区的大小。

目前，我国最常用的烈度衰减关系为［4］：I =A +BM －C ln （R +R 0）（1）式中A ，B ，C 是回归系数，R 0是回归参数。

采用这一形式，不少学者建立了各地区的地震烈度衰减关系。

我国在编制中国地震烈度区划图（1990）［5］时以东经105ʎ为界分别统计回归出了我国东部和西部地区的烈度衰减关系，即东部地区：长轴方向：I a =6．046+1．480M －2．08ln （R +25）（2）短轴方向：I b =2．617+1．435M －1．44ln （R +7）（3）西部地区：长轴方向：I a =5．643+1．538M －2．109ln （R +25）（4）短轴方向：I b =2．941+1．363M －1．494ln （R +7）（5）中国地震动参数区划图（2001）［6］进行烈度衰减关系统计时仍继续将全国划分为2个区，即东部和西部地区。

在大尺度上，汪素云等（2000）［7］给出的地震烈度衰减关系已被广泛应用于工程抗震设防研究。

由于西部地区幅员辽阔，地质构造复杂，肖亮，俞言祥（2011）［8］将西部地区划分为川藏区和新疆区两个独立的地震烈度衰减关系统计单元进行分别研究。

除此之外，在小尺度上，雷建成等（2007）［9］搜集了西南地区96次、四川盆地40次地震资料，对四川及邻区地震烈度衰减关系进行了回归分析；周正红等（2010）［10］选取了甘肃省内20次地震资料，得到了适合甘肃地区特点的地震烈度衰减关系；孙继浩等（2011）［11］利用川滇及其邻区6级以上地震的烈度资料，建立了该地区的长、短轴地震烈度衰减关系。

2地震烈度衰减的矩阵模型应用烈度衰减关系来评估各烈度区的大小时，在高烈度区，评估面积往往比实际震害面积偏小；在低烈度区，评估面积往往比实际震害面积偏大。

这源于每一条等震线都仅由衰减公式中的3个系数确定，彼此之间互相耦合，不可避免地缩小了高烈度区面积，放大了低烈度区面积［12］。

为此，本文提出了一种改进的椭圆烈度衰减模型，即建立椭圆长半轴长度和短半轴径长度矩阵，打破各烈度圈之间的耦合作用，并通过历史资53第4期许卫晓，等：烈度快速评估中的实时修正方法研究料回归得出半轴长度矩阵的初始值，而后根据现场调查数据，采用基于LMS 算法［13］的修正方法实时对半轴长度矩阵进行修正，画出地震烈度等震线图，称之为地震烈度衰减的矩阵模型。

首先，建立等震线长半轴和短半轴长度矩阵：长半轴长度矩阵：R a =［R 6a ，R 9a ，R 8a ，R 9a ，R 10a ］T（6）短半轴长度矩阵：R b =［R 6b ，R 9b ，R 8b ，R 9b ，R 10b ］T （7）式中R a 为长半轴长度矩阵，R 6a R 10a 分别为6度 10度烈度圈长半轴长度，R b 为短半轴长度矩阵，R 6b R 10b 分别为6度 10度烈度圈短半轴长度。

本文共统计了我国138次5．0级以上地震事件，其中震级在7．8级以上2次，7．5 7．7级2次，6．8 7.4级12次，6．0 6．7级28次，5．2 5．9级66次，5．0 5．1级28次，就各烈度圈长短半轴长度与震级的关系进行了整理和回归分析，并将结果整理为相应的经验关系表，作为长、短半轴长度矩阵的初始值，见表1（a ） （c ）。

表1（a ）等震线长短轴半径初始值（M ≥7．5）Table 1（a ）Initiative lengths of major and minorsemi-axis of isoseisms （M ≥7．5）烈度M ≥7．87．5≤M ≤7．7长半轴长度短半轴长度长半轴长度短半轴长度Ⅺe 0．302M e2．518M －17．933Ⅹe0．367Me 0．967M －4．833e 02．773M －18．978e 3．154M －22．202Ⅸe 1．082M －4．777e 0．401M －0．077e 2．302M －14．486e 2．452M －15．951Ⅷe 2．690M －17．011e 2．079M －12．476e 2．956M －18．851e 3．106M －20．316Ⅶe 1．470M －6．677e 2．151M －12．461e 3．361M －21．278e 3．402M －21．902Ⅵe 3．298M －20．265e 2．077M －11．041e 2．043M －10．478e 2．059M －10．899表1（b ）等震线长短轴半径初始值（6．0≤M ≤7．4）Table 1（b ）Initiative lengths of major and minorsemi-axis of isoseisms （6．0≤M ≤7．4）烈度6．8≤M ≤7．46．0≤M ≤6．7长半轴长度短半轴长度长半轴长度短半轴长度Ⅸe0．415M －0．342e1．314M －7．458Ⅷe 1．372M －5．831e 0．480M －0．600e 1．220M －5．687e 1．787M －9．981Ⅶe 1．218M －4．469e 0．495M －0．098e 1．060M －3．885e 1．584M －7．423Ⅵe 0．518M －0．956e 0．922M －2．374e 0．773M －1．180e 1．077M －3．518表1（c ）等震线长短轴半径初始值（5．0≤M ≤5．9）Table 1（c ）Initiative lengths of major and minorsemi-axis of isoseisms （5．0≤M ≤5．9）烈度5．2≤M ≤5．95．0≤M ≤5．1长半轴长度短半轴长度长半轴长度短半轴长度Ⅷe 1．906M －8．591e 2．452M －12．287Ⅵe 0．852M －1．939e 1．483M －5．879e 2．628M －11．072e 0．535M －1．195而后利用地震现场调查数据对R a 和R b 进行适时修正，修正方法如下：（1）图1中实线为初步确定的等震线图，对某一烈度为I 的调查点，若调查点落于图中1点位置，则不需要对等震线图进行修正；若调查点落于图中2点位置，则需要对I +1度烈度圈进行修正；若调查点落于图中3点位置，则需要对I 度烈度圈进行修正。