四川省區域性場地分類的初步研究

亢川川，馬 超，劉 韶,李建亮,史丙新,孔 軍

(1.四川省地震局，四川 成都 610041；2.中國地震局地球物理研究所，北京 10081)

四川省區域性場地分類的初步研究

亢川川1,2，馬 超1，劉 韶1,李建亮1,史丙新1,孔 軍1

(1.四川省地震局，四川 成都 610041；2.中國地震局地球物理研究所，北京 10081)

1 方法介紹

1.1 地形坡度法

圖1 Wald等(2007)實測與地形坡度關系圖(A)活動構造區(B)穩定大陸區

表1 坡度范圍與值范圍對應表[3]

表2 不同年代地層單元與場地類別對應關系表

1.2 地表地質法

2 數據情況

地形坡度法中，本文使用的DEM(數字地形高程模型)數據是SRTM(Shuttle Radar Topography Mission)數據。它是美國太空總署(NASA)和國防部國家測繪局(NIMA)以及德國與意大利航天機構共同合作完成聯合測量,由美國發射的“奮進”號航天飛機上搭載SRTM系統完成。SRTM-DEM有多個版本(V1/V2/V4)，多種格式(hgt/Tiff/Bil/ArcGrid)，多種精度(SRTM1/SRTM3/SRTM30)。其中V1為原始版本，V2為利用現有水體數據庫在V1基礎上進行修正的版本，V4版是在V2版缺失數據區域進行插值和修補的版本。SRTM1是以地球等角坐標系的1角秒作為采樣間隔(約30 m)，SRTM3和SRTM30分別是以3角秒和30角秒為采樣間隔(約90 m和約1 km)。目前可在美國地質調查局(簡稱USGS)網站上下載SRTM的3種精度(SRTM1/SRTM3/SRTM30)的Tiff格式的數據。其中SRTM1經度數據于2017年公布，且這3種經度測量數據均能覆蓋中國。

3 結果與分析

3.1 場地分類結果

圖2 四川省場地類別劃分

3.2 特征地區場地類別分析

四川省總面積約48.6萬km2，四川西部面積約33.7萬km2、四川東部面積約14.9萬km2。東西、南北向長度分別約為 1 075 km和921 km。四川位于青藏高原和長江中下游平原的過渡帶，西高東低，西部為高原、山地，海拔多在 3 000 m以上，而東部為盆地、丘陵，海拔多在500～2 000 m之間。四川以山地為主，具有山地、丘陵、平原和高原4種地貌類型，分別占全省面積的74.2%、10.3%、8.2%、7.3%(百度百科)。四川東部可分為邊緣山地和盆地底部兩大部分，邊緣山地多中山和低山。盆地底部多丘陵、低山和平原，地表組成物質新而單一，多砂泥巖與第四紀沉積物。

盆地底部可分為三部分：(1)在龍泉山和龍門山、邛崍山之間的盆西平原特征區域，系斷裂下陷由岷江水系的河流沖積而成，面積約 9 000 km2，為中國西南最大的平原，因成都位于平原之中，故稱成都平原。成都平原地勢由西北向東南傾斜，地表平坦，它由岷江、沱江、涪江、青衣江等八條河流沖積聯綴而成，地表物質較軟。成都平原基底由白堊紀和下第三紀碎屑巖(紅層)組成，平原主體物質由第四系松散堆積物組成，絕大的數場地大致對應我國場地類別劃分的Ⅱ類。(2)在龍泉山和華鎣山之間的盆中丘陵特征區域，面積約8.4萬km2。地勢由北向南傾斜，巖層近于水平，在流水的長期侵蝕切割作用下，形成臺階狀的方山丘陵，南部多淺丘，北部多深丘。丘陵地表軟硬相間的紫紅色砂、頁巖極易風化為紫色土，場地大致對應我國場地類別劃分的Ⅱ類、或Ⅱ-Ⅰ類。(3)華鎣山以東為盆東平行嶺谷區特征區域，面積約5.3萬km2，由多條近東北西南走向的條狀背斜山地與向斜寬谷組成。背斜山地長者逾300 km，短者不足20～30 km。山地陡而窄，寬5～8 km，高600～1 000 m。山地頂部的石灰巖被雨水溶蝕后，常成凹槽。山嶺間的谷地寬而緩，其間丘陵、平壩交錯分布，是平行嶺谷區工農業生產主要地區。山嶺背斜頂部由硬巖構成，大致可歸類到B類。而向斜相當于弱巖部分，大致對應我國場地類別的Ⅱ-Ⅰ類，硬度一般達不到B類對應描述中巖石的硬度。匯總上述3個特征區域的面積，在四川東部我們可以粗略估計D類和C類場地面積占總面積的比例或可達到60%～70%；B類場地的面積占比30%～40%。就B類場地而言，特征場地宏觀場地分析的結果與地形坡度法和地質法的結果存在較大差異。結果表明，在四川東部直接引用其他地區的關系獲得的場地分類不夠準確，需要結合四川實測鉆孔資料對相關關系進行修正。

表3 四川省場地類別面積匯總表

在四川西部分區，川西高原特征區域為青藏高原東南緣和橫斷山脈的一部分，分為川西北高原和川西山地兩部分，屬于四川省西部與青海、西藏交界的高海拔區，是青藏高原東南方的延伸區域。區域內分布雀兒山、大雪山、邛崍山等山脈，金沙江、雅礱江、大渡河等河流縱穿而過。川西高原總面積約23.6萬km2，該區域高山分布著大量的森林土、草甸土，主要有高山草甸土，分布在高山林線以上，粗略估計高山草地占比接近一半，而此類高山草場的場地歸類到B類場地略高估了其場地的硬度，歸類到C類的第二、三個細分窗口較為合理。另外，川西山地區位于青藏高原東部橫斷山系中段，地貌類型為中山峽谷。全區絕大多數面積為山地，且多為南北走向，兩山夾一谷。川西山地河谷遍布紅壤及黃紅壤，主要在安寧河谷(約 1 000 km2)、金沙江谷、雅礱江谷坡階地以及湖盆臺地。紅壤的母質是花崗巖、變質巖、砂、泥巖和第四紀老沉積物，在長期干濕季分明的濕熱條件下，風化而成，可見紅壤的硬度遠不及B類場地描述中巖石的硬度，對應到C類的第二、三個細分窗口較為合理。經上述分析，我們可粗略估計較為堅硬的B類場地、C類的第二、三個細分窗口場地面積之和占四川西部分區總面積的60%～70%；對應場地的面積占比上，坡度法和地質法分別為72%和91%。結果表明，在四川西部對于較堅硬和巖石類場地的估計上，坡度法的估計結果比地質法更接近實際。

四川西部堅硬場地廣泛分布，但相對軟弱的場地也有成片分布，比如若爾蓋草原、石渠濕地和西昌市河谷平壩區。若爾蓋草原是我國三大濕地之一，總面積167 km2，該片土地存在沼澤，土壤長期浸泡在水中，場地條件十分軟弱，符合NEHRP規范中E類場地的一般描述。據四川省遙感中心2001年對石渠的調查表明：石渠有著大片的濕地，面積為303 km2。石渠濕地的場地條件與若爾蓋濕地類似，十分軟弱。西昌市河谷平壩區是四川省第二大河谷平原，面積約435 km2，覆蓋層極厚，一些勘察資料表明該區域分布Ⅲ-Ⅳ類場地。坡度法估計了軟弱場地面積，與特征區域調查結果存在一定差異，為反應四川西部真實的場地分布，應以四川的實測數據修正坡度法的關系后應用。地質法未對十分軟弱的E類場地的進行估計，該方法應用于四川省需要在實測資料和更大比例尺地質圖的地層單元對應關系上完善。需要強調的是，我們對四川省場地的估計成果對于特定場地并不適用。

4 討論與建議

(1)在四川地區，實現了直接利用地形數據或地質圖估計區域性的場地分類。(2)利用地形坡度法和地表地質法分別獲得了四川省場地分類結果，其宏觀分布大體一致、可以相互印證，說明兩種方法應用在四川大體可行。(3)對四川省內特征地區場地條件的分析表明：直接引用已有的成果[1]估計四川省的場地分類，均存在一定誤差，需要四川省的實測數據對其修正后應用。(4)需要指出的是四川省場地的估計結果對于特定場地并不適用。

[1] Wood H O. Distribution of Apparent Intensity in San Francisco[R]// Lawson A C. Report of the State Earthquake Investigation Commission. Carnegie Institute of Washington,1908:220-227.

[2] C. J. Wills, M. Petersen, et al， A Site-Conditions Map for California Based on Geology and Shear-Wave Velocity[J], Bulletin of the Seismological Society of America,2000,90,6B,S187-S208.

[3] Wald D.J.and Allen T.I.,Topographic Slope as a Proxy for Seismic Site Conditions and Amplification，Bul1[J]．Seism．Soe．Amer．，2007,97(5):1379-1395．

[4] Chyi Tyi Lee, Site Classification of Taiwan Free-Field Strong-Motion Stations[J], Bulletin of the Seismological Society of America. 2001,91(5):1283-1297.

[5] E. M. Thompson, D. J. Wald, and C. B. Worden, A VS30 Map for California with Geologic and Topographic Constraints , Bulletin of the Seismological Society of America, 2014,104(5),2313-2321.

[6] 李小軍、彭青、劉文忠.設計地震動參數確定中的場地影響考慮[J].世界地震工程，2001,17(4)，34-41.

[7] 陳鯤，俞言祥，高孟潭.考慮場地效應的ShakeMap系統研究[J].中國地震，2010,26(1),92-102.

中華人民共和國建設部，建筑抗震設計規范(GB 5001l-2010)．北京：中國建筑工業出版社. 2010．

[8] C. J. Wills and Clahan， Developing a map of geological defined site-condition categories for California; Bull[J]. Seismology Society of America.2006，96:1483-1501.

[9] C. J. Wills, C. I. Gutierrez, F. G. Perez, and D. M. Branum, A Next Generation VS30 Map for California Based on Geology and Topography[J], Bulletin of the Seismological Society of America, 2015,105(6):3083-3091.

[10] 張衛華、廉超、陳昊,等.基于MapInfo的中華人民共和國1/50萬數字地質圖數據庫管理系統[J].地震地質，2005，27(3):470-478.

ApreliminarystudyofregionalsiteclassificationinSichuan

KANG Chuanchuan1,2,MA Chao1,LIU Shao1,LI Jianliang1,SHI Binxin1,KONG Jun1

(Sichuan Earthquake Agency, Sichuan Chengdu 610041, China)

This paper discusses the application of two representative regional site classification methods (topography, slope method and surface geology method) in Sichuan province. Topographic slope method estimate regional site classification directly using topographic data. We use Wald (2007) to present the correlation between the topographic slope and the vs30 (the average shear-velocity down to 30m), after using SRTM30 DEM digital elevation model to calculate the topographic slope, the vs30 distribution in Sichuan province is deduced. Finally, the site classification of Sichuan was obtained according to the site classification method of American NEHRP standard. Another method is surface geology, We refer to the correlation between geological units and vs30 proposed by Wills (2000), based on the geological unit of the 1:500,000 geological map in Sichuan Province, the vs 30 distribution of the whole province is estimated and the classification map of the site is obtained.We compared the results of the two methods in Sichuan Province, and made a comparative analysis with the investigation results of the site conditions of the characteristic area. The results show that (1) the macro distribution of Sichuan province site classification results was similar on the basis of the above two kinds of site classification, the two methods used in Sichuan generally feasible. (2) The direct reference to the results of other regional relations to estimate the site classification of Sichuan Province will lead to certain errors, the regional relations needs the actual data of Sichuan province to revise and apply later.

P31.5911

:B

:1001-8115(2017)03-0037-06

2017-07-16；

：2017-08-01

國際科技支撐計劃課題“城鎮地震防災與應急處置一體化服務系統及其應用示范(2015BAK18B04)”和中國地震局地球物理研究所專項“基于高程數據的大尺度場地地震動影響調整方法研究”共同資助。

亢川川(1982-)，男，蒙古族，吉林省松原市人，工程師，從事工程地震方面工作，E-mail:kangchuan@126.com.

10.13716/j.cnki.1001-8115.2017.03.009