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海南区域量规函数与台网震级的研究

更新时间:2009-03-28

0 引言

1935年,里克特在研究美国南加州地震时引入近震震级标度ML,在研究南加州浅源地方性地震时,里克特注意到这样一个事实:若将一个地震在不同距离的台站上所记录到的最大振幅A的对数lgA与对应的震中距Δ作图,则不同大小的地震所给出的lgA-Δ关系曲线都相似,并且近似平行。对于A1与A0两个地震,若设A1(Δ)与A0(Δ)分别是其所记录到的两个地震的最大振幅,则有lgA1(Δ)-lgA0(Δ)=常数,且与震中距Δ无关,若取A0为一个标准地震即参考事件的最大振幅,则任一地震的地方性震级ML可以定义为:

 

式(1)中, A(Δ)是被测地震的最大振幅, A(Δ)与A0(Δ)必须在同一距离用同样的地震仪测得 [2]。量规函数是近震震级ML测量中用地震波振幅(或位移)沿传播途径衰减变化的补偿值,是地震波随距离增大而衰减的平均度量,也是地震波区域衰减特征的一个定量性描述[6]

多年来的实际观测和研究表明,近震震级量规函数在反映我国地壳的地区性特征方面还存在一些问题,对同一地震,在观测仪器一样、台基条件相似的条件下求出的震级会有差异,有事差别很大[12]。据文献记载,自1980年以来,许多地震工作者开展了大量研究,取得了不少有益的成果。严尊国通过震级残差统计分析和近震最大震相平均衰减形态的研究[8],确立了我国东部地区和西部地区的中国近震震级量规函数,并约定了它们的使用区域,在此基础上,1995年利用新的地震观测资料,通过震级残差统计方法,检验其合理性[9]。目前,在河北、山西、江西、甘肃等地震台网都开展了近震震级量规函数的研究工作[4-5,11-12]

基于震级残差统计方法,使用海南地震台网记录的地震观测资料,对24个子台震级偏差进行定量的统计分析,研究其产生偏差的原因,修正并确定海南区域的量规函数,以提高海南地震台网震级测定的精度。

1 海南台网概括与资料选取

海南省数字测震台网(以下简称海南台网)是在 “九五”建设的基础上新建和改建。

统计海南台网21个子台,280条的地震的样本,并做子台震级与平均震级偏差值的统计,偏差基本呈正态分布,但分散度较高,如图2所示。在280条地震的3 006个子台震级中,偏差值的绝对值在0.2以内共计1 531次,占50.9%;偏差值的绝对值在 0.2~0.3(含 0.2、0.3)共计 1 051 次, 占34.9%; 偏差值在 0.3~0.4(含 0.3、0.4)共计 819 次,占27.2%;偏差值的绝对值在0.4~0.5(含0.4、0.5)共计532次,占17.6%;偏差值的绝对值在0.5~0.6(含0.5、0.6)共计327次,占10.8%;偏差值的绝对值在 0.6~0.7(含 0.6、0.7)共计 184 次, 占6.1%;大于0.7的88次,占2.9%。

式 (1)中 : Aυ为 最 大 地 动 速 度 ,Aυ=T为最大地动速度对应的周期;R(Δ)为量规函数。

通过百度指数中显现的人群属性发现,关注“亲子游”用户有以下特征:在性别上,64%的男性和36%的女性网络用户关注亲子游,说明男性较女性更加关注亲子游活动;在年龄上,30—39岁年龄段的用户关注亲子游活动最高,20—29岁、40—49岁的用户分别占18%、14%,19岁及以下、50岁及以上的用户仅占2%、3%,可见,中年人更加关注亲子游活动,并且对亲子游产品的旅游需求多样化,通过网络搜索获取旅游信息是中年人旅游行为的特征之一。

对于f2的分析如下,每个电子都受到垂直于导线的分力f2,而导体棒受到向左的力F总则是这些分力f2的合力。我们可以先假设该导体棒的长度为L,其横截面积为S,在单位体积内的电荷数为n,且做定向运动的自由电子的电量为e。

 

表1 资料选取统计表Table 1 Data selection statistical list

  

日期/(年-月) 海南省内及周边海域地震条数 海南省外地震条数 子台震级的数量统计2 0 0 9-0 1~2 0 1 9-1 2 1 5 1 1 3 3 9 2 0 1 0-0 1~2 0 1 0-1 2 2 1 2 0 3 3 4 2 0 1 1-0 1~2 0 1 1-1 2 1 6 1 0 3 8 6 2 0 1 2-0 1~2 0 1 2-1 2 2 2 1 6 4 1 2 2 0 1 3-0 1~2 0 1 3-1 2 2 0 1 0 3 7 4 2 0 1 4-0 1~2 0 1 4-1 2 2 6 1 3 4 0 9 2 0 1 5-0 1~2 0 1 5-1 2 3 1 2 2 4 0 2 2 0 1 6-0 1~2 0 1 6-0 8 1 4 1 3 3 5 0合 计 1 6 5 1 1 5 3 0 0 6

  

图1 台站、地震分布图Fig.1 The distribution map of station and earthquake epicenter

2 分析方法

在基坑土体回填过程中,由于土层已经受到扰动,虽然进行夯实但已经不能形成拱效应,回填部分土体将增加部分荷载作用在隧道结构上。对基坑回填过程进行模拟,每个荷载步回填1 m。对套拱结构应力及变形进行分析,并计算结构的安全系数。图9是基坑回填过程中套拱结构的应力图。

目前,全国数字台网的速度型记录推荐采用的震级计算公式为[2]

 

“九五”期间,海南省地震局建成了由1个台网中心、9个台站和1个中继站构成的海南地震台网。建成的台网使海南省琼东北地区的地震监测能力达到ML≥1.0,海南岛陆的地震监测能力达到ML≥2.0级。截至2014年,海南台网建成了一个由24个数字地震台组成的台网,其中3个台站是新建台站(西沙台、临高台、九所台),此次选取的资料不涉及新建台站的台站。2个台站使用CTS-1EF甚宽频带地震计,3个台站使用CMG-3ESPC-60宽频带地震计,其余台站使用BBVS-60宽频带地震计。地震数据采集器字长全部为24位,采样率均为100 Hz。使用SDH或者CDMA的传输方式,把数据传送到海南省局台网中心,并实现数据汇集。

通过地震资料的收集,对地震震级残差进行统计,主要对子台震级与台网平均震级的比较,产出子台震级偏差值随震中距的变化情况,最后修正量规函数。

为了研究子台震级偏差随震中距的变化规律,将21个子台的震级偏差数据,按10 km间隔求其平均偏差值在0~880范围内,分88个间隔,其表达式如下式(6)所示。

 

第i个地震,第j个子台震级偏差和平均偏差为:

 

3 结果分析

海南地震台网21个台(除新建子台西沙台、九所台、临高台外)所记录到的280条地震数据进行整理统计,用以上方法计算,得到了各子台震级与台网震级 的平均偏差和标准偏差。计算结果如表2所示。

 

表2 各子台计算得到的平均偏差和标准偏差Table 2 Average deviation and standard deviation calculated from each station

  

序号 台站名称 台站代码 样本数 标准偏差 平均偏差1 那大 N A D 1 6 7 0.0 2 -0.0 9 2 东方 D O F 9 0 0.0 3 -0.1 9 3 三亚 S A Y 7 9 0.0 4 -0.4 9 4 翁田 W E T 1 7 7 0.0 4 -0.2 2 5 琼海 Q I H 1 4 3 0.0 2 -0.0 2 6 万宁 W A N 1 5 7 0.0 2 -0.0 1 7 陵水 L S H 1 2 0 0.0 2 -0.0 8 8 五指山 W Z S 1 6 3 0.0 2 -0.0 5 9 尖峰岭 J F L 1 0 7 0.0 2 0.0 6 1 0 白沙 B S H 1 7 2 0.0 3 0 1 1 松林岭 S L L 1 5 4 0.0 3 0.2 7 1 2 澄迈台 C H M 2 1 3 0.0 3 -0.1 4 1 3 七星岭 Q X L 1 9 1 0.0 5 0.3 5 1 4 青山岭 Q S L 1 7 4 0.0 3 0.1 6 1 5 白石岭 B S L 1 8 3 0.0 3 0.1 5 1 6 琼中 Q Z N 1 5 6 0.0 3 0.0 4 1 7 定安台 D A N 1 7 8 0.0 2 -0.0 3 1 8 火山 H S K 4 6 0.0 2 -0.0 3 1 9 永茂岭 Y M L 6 8 0.0 2 -0.1 6 2 0 2 1演丰三江S H P S A J 7 8 6 7 0.0 4 0.0 3 0.2 7 0.2 0

3.1 子台震级与台网震级的偏差分析

从上述表1可以看到21个子台都存在一定的震级偏差,平均偏差范围在-0.49~0.35之间,震级平均偏差的绝对值在0.2以内只占80.9%,但标准偏差基本在0.2以内,说明震级偏差离散程度较小。

本文资料选取自2009年1月至2016年08月,海南台网子台4个以上所记录到的地震事件280条(如图1所示),其中海南省内及周边海域地震165条,省外地震115条,使用台网子台21个的地震资料。以这些资料为基础,利用JOPENS软件提供的单纯型定位,求取各个子台震级、各个子台经震中距以及台网震级,共计3 006个(如表1所示),震中距的范围3~887 km。

鲍照的《东武吟》作于元嘉二十七年北伐失利后,南朝国力已衰时。诗歌未脱去民歌说唱的痕迹,如开篇的称呼:主人指听者,“贱子”与“仆”皆说唱者谦称。

采取厦门市民宿POI数据,运用最邻近指数、核密度估计法、标准差椭圆法研究厦门市民宿的分布格局、集聚中心与发展方向,并分析其影响因素,发现厦门市民宿的空间分布受多种因素影响,具有明显的区域差异.

  

图2 子台震级与平均震级偏差统计Fig.2 Statistic of magnitude deviation between single station and average one

3.2 子台震级偏差值随着震中距变化规律

假设台网震级为MLi,则第j个台站,按公式(1)求得震级MLij,然后对第i个地震所记录到的子台求震级平均值和标准偏差,即:

 

式(6)中:k是间隔序数,N为间隔范围内震级偏差样本数。计算结果如表3所示。

从表2可以得知:震中距在40 km和400 km之间,平均偏差值绝对值未出现超过0.2,说明量规函数适用;如图3所示,震中距在40 km之前,和400 km之后,平均偏差是变化幅度比较大的,说明量规函数有必要修正一下。

 

表3 子台震级偏差按震中距分段统计Table 3 The fragment statistics of magnitude deviation of single station with epicenter distance

  

震中距/k m 样本数/N 平均偏差 震中距/k m 样本数/N 平均偏差 震中距/k m 样本数/N 平均偏差0~1 0 1 1 -0.1 7 2 9 0~3 0 0 3 7 -0.0 6 5 8 0~5 9 0 5 -0.1 0 1 0~2 0 6 3 0.0 3 3 0 0~3 1 0 6 8 -0.1 1 5 9 0~6 0 0 1 0.1 0 2 0~3 0 7 5 -0.4 3 3 1 0~3 2 0 4 3 0.0 1 6 0 0~6 1 0 1 -0.2 5 3 0~4 0 1 1 1 -0.2 0 3 2 0~3 3 0 3 1 0.0 5 6 1 0~6 2 0 3 -0.2 3 4 0~5 0 9 5 -0.2 0 3 3 0~3 4 0 2 0 -0.1 1 6 2 0~6 3 0 3 0.0 7 5 0~6 0 1 0 3 0.0 9 3 4 0~3 5 0 1 4 0 6 3 0~6 4 0 3 -0.1 3 6 0~7 0 1 2 3 0 3 5 0~3 6 0 1 5 0 6 4 0~6 5 0 1 0.1 0 7 0~8 0 1 2 3 0.0 2 3 6 0~3 7 0 2 1 -0.0 7 6 5 0~6 6 0 1 -0.4 0 8 0~9 0 9 0~1 0 0 1 3 8 1 2 6 0.0 6 0.0 1 3 7 0~3 8 0 3 8 0~3 9 0 7 0 0 1 4 0.3 1 6 6 0~6 7 0 6 7 0~6 8 0 2 3-0.0 3

 

(接表 3)

  

震中距/k m 样本数/N 平均偏差 震中距/k m 样本数/N 平均偏差 震中距/k m 样本数/N 平均偏差1 0 0~1 1 0 1 3 4 -0.0 5 3 9 0~4 0 0 1 5 0.1 8 6 8 0~6 9 0 0 0 1 1 0~1 2 0 1 4 1 -0.0 2 4 0 0~4 1 0 1 7 0.0 9 6 9 0~7 0 0 2 -0.1 0 1 2 0~1 3 0 1 3 3 0.0 5 4 1 0~4 2 0 7 -0.0 4 7 1 0~7 2 0 1 0.4 0 1 3 0~1 4 0 5 2 0.1 4 4 4 4 2 0~4 3 0 3 0.0 7 7 2 0~7 3 0 1 -0.1 0 1 4 0~1 5 0 1 2 0 0.0 5 4 3 0~4 4 0 6 -0.0 8 7 3 0~7 4 0 0 0 1 5 0~1 6 0 1 3 1 0.1 2 4 4 0~4 5 0 4 0.1 8 7 4 0~7 5 0 0 0 1 6 0~1 7 0 1 1 5 0.0 1 4 5 0~4 6 0 7 -0.1 1 7 5 0~7 6 0 1 0.1 1 7 0~1 8 0 8 6 0.0 3 4 6 0~4 7 0 4 -0.0 8 7 6 0~7 7 0 2 0.1 0 1 8 0~1 9 0 8 8 0.1 5 4 7 0~4 8 0 4 0.0 8 7 7 0~7 8 0 0 0 1 9 0~2 0 0 2 0 0~2 1 0 2 1 0~2 2 0 2 2 0~2 3 0 2 3 0~2 4 0 2 4 0~2 5 0 2 5 0~2 6 0 2 6 0~2 7 0 2 7 0~2 8 0 2 8 0~2 9 0 8 4 6 3 7 5 9 8 4 7 7 1 8 1 6 9 4 6 4 6 0.0 7 0.1 0 0.0 5 0.0 1 0.1 8 0.0 1 0.1 5-0.0 1-0.1 0-0.1 0 4 8 0~4 9 0 4 9 0~5 0 0 5 0 0~5 1 0 5 1 0~5 2 0 5 2 0~5 3 0 5 3 0~5 4 0 5 4 0~5 5 0 5 5 0~5 6 0 5 6 0~5 7 0 5 7 0~5 8 0 3 3 2 2 1 4 4 1 0 3-0.1 7-0.2 3 0.1 0-0.4 0 0.1 0 0.1 0-0.2 0 0.1 0 0-0.3 3 7 8 0~7 9 0 7 9 0~8 0 0 8 0 0~8 1 0 8 1 0~8 2 0 8 2 0~8 3 0 8 3 0~8 4 0 8 4 0~8 5 0 8 5 0~8 6 0 8 6 0~8 7 0 8 7 0~8 8 0 0 0 0 0 0 3 2 1 2 2 0 0 0 0 0-0.1 7-0.2 0 0.3 0-0.3 0 0

  

图3 子台震级偏差随震中距的变化图Fig.3 Variation of magnitude deviation of single station with epicenter distance

3.3 修正量规函数

从图3可以得知,震中距小于40 km和大于400 km时,子台震级的稳定性较弱,说明量规函数不稳定,不适适合海南区域,需要进行修正。取表2中平均偏差的负值为量规函数的修正值,对这一范围内的数据进行修正,重新计算各子台震级的偏差、平均偏差,修正后的量规函数R2与原量规函数R1之间的比较,如下图4所示。

4 结语

本文通过选取海南地震台网记录到的资料,对21个台站的数据进行了归类统计分析,得出以下结论:

另外,相关的调查数据显示,中国物流并购标的企业所在地主要集中在东部地区,其中以发达地区、沿海省份为主。这些地区或城市凭借着经济优势或地域优势成为近10年物流并购的热点地区,而且这些地区并购发生量占全国总并购数目的68%。

计算结果显示,3月9日东直门换乘站客流拥塞高风险时段为07:15—10:00及17:15—19:30,基本上与早晚高峰时段重合,说明该换乘站在高峰时段内承受了较大的客流负荷. 在21:00—21:15时段,拥塞风险呈现小高峰状态(3类,较高风险),与基于实地调查确认的部分下班时间相对滞后的出行人群有关,证明风险评价模型具有较高的敏感度. 计算结果与前文的客流时变特征分析结果相吻合,同时有效地基于3类不同走向的客流数据,实现了15 min时间粒度的客流拥塞风险识别.

  

图4 量规函数比较图Fig.4 Comparison of calibration function after correction

(1)子台震级与台网平均震级的偏差值,三亚台、翁田台、七星岭、永茂岭和演丰台偏差值较大,其余台站均较小。其中,三亚台、翁田台、七星岭的偏差主要来自于量规函数的影响,而永茂岭和演丰台的偏差经核实,是来自仪器本身设置参数有问题。

(2)各子台震级在震中距小于40 km和大于400 km时,量规函数变化较大,但对该范围的量规函数进行修正后,各子台震级偏差明显下降,说明修正量规函数是具有实际意义的。

(3)实际工作应用方面,在大震速报时,建议使用50 km至400 km范围的台站参与震级计算。

由于选取的资料有限,较远的震中距数据缺少,因此得出的结论难免有一定的局限性,这有待进一步积累资料再研究。

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陈祥开,曾维顺,丁有兴,张华美,田轶,彭利媚,陈小敏,苏荣托雅
《华南地震》 2018年第01期
《华南地震》2018年第01期文献

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