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研究亮點(diǎn)
基于地形特征的中國(guó)區(qū)域VS30預(yù)測(cè)模型
發(fā)布時(shí)間： 2023-09-21 點(diǎn)擊數(shù)量：14408研究背景：
局部場(chǎng)地對(duì)地震動(dòng)的放大作用在近年發(fā)生的許多破壞性地震中都有充分體現(xiàn)，許多研究發(fā)現(xiàn)VS30（地表以下30m范圍內(nèi)土層的平均剪切波速值）與場(chǎng)地放大具有很好的相關(guān)性。因此，VS30作為典型的場(chǎng)地參數(shù)在工程地震領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如，在地震動(dòng)模擬工作中被用于衡量淺層地表放大幅值的指標(biāo)，用以評(píng)估土壤的地震液化程度（等。獲取場(chǎng)地VS30值最直接和精確的做法是現(xiàn)場(chǎng)鉆孔勘察和剪切波速測(cè)試，然而部分場(chǎng)地由于工作條件限制以及經(jīng)濟(jì)性考量，這種方式難以實(shí)現(xiàn)。因此，近年來(lái)發(fā)展了基于地形特征的VS30估計(jì)方法。較典型的應(yīng)用案例是，在美國(guó)NGA項(xiàng)目開發(fā)強(qiáng)震動(dòng)Flatfile時(shí)確定臺(tái)站的場(chǎng)地參數(shù)過(guò)程中得到有效應(yīng)用。另外，震后震動(dòng)圖（ShakeMap）的快速生成以及地震保險(xiǎn)費(fèi)率厘定等工作中由于對(duì)區(qū)域場(chǎng)地分類圖有重要需求也需要采用該方法。因此，基于地形特征的場(chǎng)地參數(shù)VS30估計(jì)方法具有重要應(yīng)用需求和前景。
研究方法及結(jié)果：
發(fā)展基于地形特征的場(chǎng)地參數(shù)VS30估計(jì)方法因其具有重要應(yīng)用需求而成為研究熱點(diǎn)。以我國(guó)新疆維吾爾自治區(qū)和河北省的DEM數(shù)據(jù)和工程鉆孔資料驗(yàn)證一種基于決策樹理論考慮地形特征的VS30估計(jì)方法在我國(guó)的適用性，檢驗(yàn)方法的準(zhǔn)確性和對(duì)DEM數(shù)據(jù)精度的敏感性。并在此基礎(chǔ)上應(yīng)用來(lái)自四川、云南、北京等七個(gè)省（或直轄市）的鉆孔數(shù)據(jù)，劃分為3個(gè)研究區(qū)域，分析各地區(qū)的地形特征參數(shù)閾值的差異及VS30預(yù)測(cè)模型的差異，建立基于地形特征的中國(guó)區(qū)域VS30模型，并通過(guò)對(duì)模型殘差進(jìn)行空間插值分析，對(duì)區(qū)域原始VS30模型預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了更新。
該成果發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊《地球物理學(xué)報(bào)》和《Earth，Planet and Space》（張雨婷,任葉飛*,溫瑞智,王大任，冀昆. 基于決策樹考慮地形特征的場(chǎng)地參數(shù)估計(jì)方法[J].地球物理學(xué)報(bào),2022,65(02):698-710；Yuting Zhang, Yefei Ren*, Ruizhi Wen, Hongwei Wang, Kun Ji. Regional terrain-based VS30 prediction models for China, 2023,. doi: 10.1186/s40623-023-01826-3.（*通訊作者）。
圖1 基于三項(xiàng)地形特征的場(chǎng)地地形類別劃分流程
圖2 新疆與河北地區(qū)16個(gè)地形類別的VS30最佳預(yù)測(cè)值及與Yong等（2012）結(jié)果的比較
圖3三項(xiàng)地形特征參數(shù)（坡度、紋理及凸度）的閾值：（a）首都圈、川滇及兩廣地區(qū)；（b）新疆、河北省及全球
圖4首都圈、川滇及兩廣地區(qū)殘差的空間變化趨勢(shì)及更新后的區(qū)域VS30預(yù)測(cè)結(jié)果
