基于DEM的場地放大因子計算方法研究及應用

李永振 梁永朵 劉琳婷 常銀輝（遼寧省地震局，沈陽 110034）

基于DEM的場地放大因子計算方法研究及應用

李永振 梁永朵 劉琳婷 常銀輝
（遼寧省地震局，沈陽 110034）

截止2014年，遼寧省累計建設強震動觀測臺站近93個，其中82個為實時通訊的網絡化數字臺站，具有了烈度速報的基礎。因此，針對遼寧地區實際情況，盡快建設適合遼寧地區特點的烈度速報系統成為必然。為了使結果更加貼合實際情況，必須首先考慮研究區的場地條件對地震動加速度的影響。

1　數據下載

通過CGIAR-CSI官方網站進行數據下載（http://srtm.csi.cgiar.org/SELECTION/inputCoord.asp），下載的數據文件是一個5°×5°的高程柵格文件，文件為ASC格式。

2　坡度計算

在計算坡度值時采用ARCGIS的三階反距離平方權差分方法對前述柵格文件進行處理，處理步驟及結果如下：①用GMT對原始的高程柵格數據繪制高程圖；②用ARCGIS的三階反距離平方權差分方法對高程柵格數據進行處理，求出相應的坡度柵格數據；③用地下30 m的平均剪切波速與地形坡度的相關性，對每個格點賦于相應的Vs30值；④再利用地下30 m的平均剪切波速與土層放大系數表，對每個格點賦予相應的放大系數。

3　實際震例應用

將計算的場地放大系數運用到烈度速報系統中，校正震后理論計算所得到的基巖地震動參數值，從而獲得其地表土層的地震動參數分布。地震發生以后，首先獲得的是地震發生的震中位置和震級，選擇適宜的衰減關系，設定研究區域，計算研究區域內30″間隔的網格化場點（虛擬臺站）的基巖地震動參數值，從而得到基巖場地上地震動參數的分布。考慮到場地放大系數的放大作用，可以將其轉換到地表，得到地表地震動參數值，最后經過插值得到地表地震動參數的分布。由于根據前面計算出來的場地放大系數柵格文件數據量巨大，因此，在實踐中對該柵格數據進行抽樣優化，即每隔10個點取值構成600×600的一個柵格文件，這樣可以提高效率。

應用2013年1月23日燈塔5.1級地震和2014年8月22日蓋州4.3級地震基巖臺站的強震記錄，繪制場地校正前（基巖地震動數值）及其場地校正后烈度圖（略），可看出：①校正前后極震區不同。燈塔5.1級地震場地校正前極震區烈度為Ⅴ度，而場地校正后極震區烈度為Ⅵ度；蓋州4.3級地震，場地校正前極震區烈度為Ⅳ度，場地校正后極震區烈度為Ⅴ度。②烈度區域大小不同。各層級烈度區域面積場地校正后區域面積比場地校正前區域明顯偏大。由此可見，場地校正前后烈度圖有明顯不同，表明基巖場地與實際場地存在明顯差異(表1)。兩次地震的極震區烈度分別為Ⅵ度和Ⅴ度，這與場地校正后烈度相同。

表1　極震區烈度比較

4　結論

（1）應用實際地震，通過計算得到場地校正后的烈度圖與場地校正前（基巖場地）烈度圖相比，場地校正后極震區烈度較場地校正前高了1度，且烈度區域面積更大；

（2）比較場地校正前、后烈度圖與實際調查烈度圖可見，場地校正前極震區烈度較實際調查烈度小1度，而場地校正后烈度與實際調查烈度相符。

由以上分析可見，本文通過計算得出最終校正后的地震烈度分布圖基本符合實際情況，也可能更符合相應的地形地理特征。