第五代与第四代区划图山西省域部分差异性初步研究

马秀芳，薛晓东，曾金艳，赵向佳，丁学文

（1.山西省地震局，山西 太原 030021；2.太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站，山西 太原 030025）

0 引言

山西省历史地震活动频度较高，强度较大，灾害比较严重，地震引起的建筑物破坏和倒塌是造成人员伤亡和经济损失的主要原因。只有确定科学合理的抗震设防要求，并按照抗震设防要求和抗震设计规范进行抗震设计的建筑物才具备一定的抗震能力，而大量的一般建设工程是按照全国地震区划图进行抗震设防［1］。第四代和第五代地震动参数区划图山西省域部分之间存在一定的差异，只有明确两代区划图的差别所在，才能做到更好的应用。

1 数据与方法

在ArcGIS软件中，分别导入第四代和第五代地震动参数区划图（来自中国地震局地球物理研究所），进行配准、矢量化，得到山西省域部分两代矢量化区划图。使用叠加分析功能identity，分别对峰值加速度区划图和特征周期区划图叠加分析，得到两幅对比图（见图1、图2）和两代图之间的变化面积数据，运用图形和数据对两代区划图的时空差异进行分析研究。

2 两代区划图之间的变化特征分析

两代区划图之间的变化表现在时间和空间上。

2.1 两代区划图之间的空间变化

山西省域部分两代地震动峰值加速度区划图的空间变化由图1从中间向两侧看起，最大的变化是增加了0.30g，位于洪洞地区；0.20g区域明显增加，其周边地区由原来的0.15g提高到0.20g；山西北部在右玉西北由0.10g增大为0.20g；山西西侧的0.05g区域基本保持了原来的形状，东部有小部分增加；山西东侧0.05g区域形状变化明显，和顺县周围地区明显缩小。

山西省域部分两代地震动反应谱特征周期区划图的空间变化为：0.35s区域消失；0.45s区域形状发生一定变化，在山西北部朔州—应县—浑源方向伸出一个长长的“触角”；原来的盂县附近0.45s地区与南部的榆社—阳城0.45s大面积地区连为一体，乡宁、稷山、曲沃等地也由原来的0.40s提高到0.45s，并与其他0.45s区域连成一个大区域（见图2）。

另外，山西省抗震设防要求变化在城市中表现得较为突出，抗震设防要求变化较大城市如第27页表1所示，4个城市由原来的0.05g提高到0.10g，10个城市由原来的0.15g提高到0.20g，洪洞由原来的0.20g提高到0.30g。

2.2 两代区划图之间的时间变化

从第四代图到第五代图，地震动峰值加速度和地震动反应谱特征周期都有一定的变化，另外，新一代区划图明确给出城镇的地震动参数，具体分析如下。

2.2.1 地震动峰值加速度区划图山西省域部分主要变化

图1 山西省域部分第四代与第五代地震动峰值加速度区划图对比Fig.1 Comparison of the fourth and the fifth seismic peak ground acceleration zonations in the area of Shanxi Province

从第四代图到第五代图，山西省域部分由原来的4级档（0.05g、0.10g、0.15g和0.20g）变成了5级档（0.05g、0.10g、0.15g、0.20g和0.30g），具体变化如图1所示。通过ArcGIS对具体数据分析，得到加速度增大地区的面积（0.05g～0.10g、0.10g～0.15g、0.10g～0.20g、0.15g～0.20g和 0.20g～0.30g）为保持加速度不变（0.05g、0.10g、0.15g和0.20g）地区面积的0.26倍；加速度降低地区的面积（0.10g～0.05g、0.15g～0.10g）为保持加速度不变（0.05g、0.10g、0.15g和0.20g）地区面积的0.02倍。加速度值面积增加的特征为：（0.15g～0.20g）＞（0.10g～0.15g）＞（0.05g～0.10g）＞（0.10g～0.20g）。

2.2.2 地震动反应谱特征周期区划图山西省域部分主要变化

图2 山西省域部分第四代与第五代地震动反应谱特征周期区划图对比Fig.2 Comparison of the fourth and the fifth seismic corner period of the seismic response spectrum zonations in the area of Shanxi Province

第四代地震动反应谱特征周期区划图中，山西省域部分有0.35s、0.40s和0.45s三个值，而第五代图中只有0.40s和0.45s两个值。总的来说，反应谱特征周期有所增加，具体表现在：0.35s提高到0.40s或者0.45s，部分地区由0.40s提高到0.45s，局部地区由0.45s降到0.40s（见图2）。通过对两代地震动反应谱特征周期区划图变化的面积数据统计分析得到：0.35s～0.40s增加的面积为（0.35s～0.45s）增加面积的11.58倍；0.35s～0.40s增加的面积为（0.40s～0.45s）增加面积的1.19倍，可见，0.35s～0.40s增加的面积和（0.40s～0.45s）增加面积相当，0.35s～0.45s增加面积只占很小一部分。反应谱特征周期总提高（0.35s～0.40s、0.35s～0.45s和0.40s～0.45s）面积为降低（0.45s～0.40s）面积的7.56倍。反应谱特征周期总提高（0.35s～0.40s、0.35s～0.45s和0.40s～0.45s）面积为保持不变（保持0.40s、0.45s）面积的0.56倍。

2.2.3 地震动参数区划图山西省域部分主要增加内容第五代区划图增加了《乡（镇）及县级人民政府所在地城镇地区Ⅱ类场地地震动峰值加速度和地震动加速度反应谱特征周期表》①标准编制工作组.国家标准GB 18306—2001《中国地震动参数区划图》修订说明，2012：1－2.，明确给出城镇的地震动参数，第27页表2显示的是山西省娄烦县及所有乡镇的地震动参数值②中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会.国家标准《中国地震动参数区划图》，2012：13.。新区划图列出了每一个乡镇的地震动参数值，区划结果更精确，使用起来更方便高效。如，进行工程场地地震安全性评价工作时，场地不仅仅在市区，很多涉及乡镇的地方，新区划图增加了乡镇的参数，可以快速地明确位于乡镇场地的抗震设防烈度等参数。

表1 山西省抗震设防要求变化较大城市Table.1 Cities where requirements for seismic resistance change in Shanxi Province

表2 山西省娄烦县及所有乡（镇）的地震动参数值Table.2 Seismic ground motion parameters in Loufan County and all its villages and towns，Shanxi

3 结论

本文运用ArcGIS软件，在配准、矢量化第四代和第五代地震动参数区划图的基础上，运用叠加分析功能，分析第四代和第五代地震动参数区划图的主要变化，并形成地震动加速度区划图和地震动反应谱特征周期区划图对比图，形象直观地反应两代区划图的空间变化。

山西省域部分两代地震动峰值加速度区划图的最大变化是增加了0.30g，位于洪洞地区；0.20g区域明显增加，山西北部右玉西北由0.10g增大为0.20g；山西东侧0.05g区域形状变化明显。山西省域部分两代地震动反应谱特征周期区划图的空间变化为：0.35s区域消失；0.45s区域形状发生了较大变化：山西北部朔州—应县—浑源方向伸出一个长长的“触角”。原来的盂县附近0.45s地区与南部的榆社—阳城0.45s大面积地区在第五代图中连为一体，乡宁、稷山、曲沃等地也由原来的0.40s提高到0.45s，并与其他0.45s区域连成一个大区域。

通过具体数据的统计分析，得到加速度增大地区的面积为保持加速度不变地区面积的0.26倍；加速度降低地区的面积为保持加速度不变地区面积的0.02倍。加速度值面积增加方面，也表现出一定的特征。反应谱特征周期总提高面积为降低面积的7.56倍，为保持不变面积的0.56倍。0.35s～0.40s增加的面积和0.40s～0.45s增加面积相当，0.35s～0.45s增加面积只占很小一部分。

［1］胡聿贤，高孟潭，杜 玮，等.GB 18306—2001《中国地震动参数区划图》宣贯教材［M］.北京：中国标准出版社，2001：1.