地震海啸危险性概率分析的数值模型可靠性.pdf

箜鲞笙塑 2013年l2月防灾科技学院学报 , 地震海啸危险性概率分析的数值模型可靠性宋昱莹,温瑞智,任叶飞,金波,杨智博(, 黑龙江哈尔滨 150080;,河北三河 065201) 摘要:随着地震危险性分析方法的成熟,地震海啸危险性评价工作也逐渐展开,并过渡为基于概率方法的危险性分析。对于没有足够历史海啸观测记录的地区,基于数值模拟的分析方法来评价该地区的海啸危险性是一种有效方法。本文选取了2010年以来发生的五次典型海洋地震,模拟海啸的产生和传播过程;对比分析模拟结果与观测数据后得出两者比较一致,从而验证了数值模型的可靠性,为今后我国地震海啸危险性概率分析提供了可靠的数值方法。. 关键词:地震海啸;地震海啸危险性概率分析;数值模拟中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1673—8047(2013)04—0007—12 0引言近几十年随着地震危险性分析方法的成熟, 海啸危险性评价工作也开始逐渐转为基于概率方法的危险性分析(Probabilistictsunamihazard analysis,PTHA),该方法继承了现有成熟的地震危险性分析方法(Probabilisticseismichazard analysis,PSHA),其优点在于考虑了海啸的时间不确定性以及可能性,并最后得出某一给定海滨地区将来若干年内一定海啸波高值的超越概率。但由于海啸波与地震波传播过程不同,海啸历史资料不完善等原因,其具体实施步骤也不相同。如果某一场点有足够的历史海啸观测记录, 则可以十分方便地统计出该场点的海啸浪高年超越概率;而对于那些没有足够历史海啸观测记录的地区,只能采用基于数值模拟的分析方法来评价该地区的海啸危险性。俄罗斯的勘察加半岛附近的海啸记录可以追溯到3000年左右,其统计的海啸回归周期为100年左右J。1977年美国的Houston等将概率方法与简单的地震发生模型结合计算了夏威夷群岛海啸浪高的发生频率。 2007年刘迎春等运用基于数值模拟的概率分析方法评价了中国南海沿岸地区的海啸危险性。我国有悠久的文字历史,但与地质历史相比十分短暂,而且我国的古海啸沉积研究处于起步阶段, 不能为概率方法提供可靠的地震海啸数据。因此只能采用基于数值模拟的分析方法来评价我国的地震海啸危险性。数值模拟在地震海啸危险性分析中起到关键作用。本文模拟了2010年以来发生的五次地震海啸,以验证数值模型的可靠性。 1海啸危险性概率分析中的数值方法地震海啸危险性概率分析方法思路来源于地震危险性分析方法,可借鉴地震危险性分析方法的定义,将基于概率的地震海啸危险性分析方法定义为:对于某一给定海滨地区,要求给出将来若干年内一定海啸波高值的超越概率。地震危险性分析方法主要思路是基于 Cornell在1968年提出的方法。。。地震危险性分析的基本步骤:(1)划分地震带和潜在震源区;(2)统计相关地震参数;(3)产生地震随机样本并计算地震波衰减;(4)计算地震年累积频率和超越概率。由于海啸波与地震波传播过程收稿日期:2013—11—25 基金项目:国家自然科学基金(51278473);环保部公益性行业科研专项(201209040) 作者简介:宋昱莹(1989一),女,硕士研究生,研究方向为工程地震。通讯作者:温瑞智(1968一),男,研究员,博士,研究方向为工程地震。 8- 防灾科技学院学报第15卷不同,海啸历史资料不完善等原因,其具体实施步骤也不相同。地震海啸危险性分析的基本步骤:(1)划分地震带和潜在地震海啸源区;(2) 统计相关地震参数;(3)产生地震随机样本,数值模拟地震海啸并计算沿岸波高;(4)计算地震海啸波高年累积频率和超越概率,见下图PSHA 与PTHA的对比: PSHA 1地震源 2:地震源参数/人\场点\ 断层震源f 分布震源震级 3:地震波衰减 4:场点危险性蓁广、\嘉r\、场点一源距地震作用强度 PTHA —焉雨 l海啸源海底地震褥廿 b震、滑坡等级别 4:场点危险性 3. {暄鲻甓嫩《蠼海啸波传播场点一源距海啸波高图1地震危险性分析与地震海啸危险性概率分析对比 parisonofPSHAandPTHA 从图1中可以看出,PSHA与PTHA最主要的区别在于地震波衰减和海啸波传播。地震波在地层中的传播过程中会有能量的衰减,目前国内外已经发展了多种理论解释地震波衰减。而海啸的传播过程较为复杂:海啸波在大洋中传播时频散小,能量损失少;当海啸波传至近岸浅水区时,非线性对流以及底部摩擦影响加大, 频散现象比较显著。因此难以寻求到类似地震动预测方程的简