融合三维断层源和二维潜在震源区的随机抽样概率地震危险性分析算法研发

作     者：陈鲲 高孟潭 俞言祥 徐伟进 杜义 李雪靖 陆东华 CHEN Kun;GAO Meng-tan;YU Yan-xiang;XU Wei-jin;DU Yi;LI Xue-jin;LU Dong-hua

作者机构：中国地震局地球物理研究所北京100081 应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085 

出 版 物：《地震地质》 (Seismology and Geology)

年 卷 期：2023年第45卷第2期

页      面：435-454页

核心收录：

学科分类：070801[理学-固体地球物理学] 07[理学] 0708[理学-地球物理学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2022YFC3003505) 中国地震局地球物理研究所基本科研业务专项(DQJB21X24)共同资助 

主　　题：概率地震危险性分析 潜在震源区 三维断层源 蒙特卡罗 

摘      要：文中采用蒙特卡罗随机抽样方法,研发了一套融合传统二维潜在震源区(下文简称“潜源)和三维断层源的概率地震危险性算法。该算法不仅适用于传统的区域面源,同时还能考虑地震的破裂尺度并兼容三维断层源的概率地震危险性计算。文中研发的算法可高效实现断层源地震事件集的三维模拟,并将地震破裂尺度引入到概率地震危险性计算中,显著提高了近断层地区地震危险性计算的合理性。为了提高程序的执行效率,算法采用预先在平面潜源中充填网格点的方式随机模拟地震事件在潜源内的均匀分布。对于椭圆衰减的地震危险性计算,算法采用了预先构建不同震级、距离及不同场点与潜源长轴方向夹角下的短轴距的三维矩阵,通过查表和插值方式直接获得相应场点的短轴距,避免了循环迭代逼近短轴距计算效率低下的问题。分别利用五代图的概率地震危险性程序和文中研发的算法,计算了湖南长-株-潭(长沙-株洲-湘潭)城市群所处的中强地震活动环境的区域地震危险性以及近断层源的常德、株洲2个场点在不同概率水平下(重现期分别为50a、 475a和2 475a)的地震危险性。比较研究表明,五代图的程序低估了三维断层源附近的地震危险性,且随着概率水平的降低,低估的程度越来越高。最后,利用太平洋地震工程中心(Pacific Earthquake Engineering Research Center, PEER)验证概率地震危险性程序的算例(数据集1案例10)验证了文中算法的可靠性。