基于DEM的场地放大因子计算方法研究及应用

李永振 梁永朵 刘琳婷 常银辉（辽宁省地震局，沈阳 110034）

基于DEM的场地放大因子计算方法研究及应用

李永振 梁永朵 刘琳婷 常银辉
（辽宁省地震局，沈阳 110034）

截止2014年，辽宁省累计建设强震动观测台站近93个，其中82个为实时通讯的网络化数字台站，具有了烈度速报的基础。因此，针对辽宁地区实际情况，尽快建设适合辽宁地区特点的烈度速报系统成为必然。为了使结果更加贴合实际情况，必须首先考虑研究区的场地条件对地震动加速度的影响。

1　数据下载

通过CGIAR-CSI官方网站进行数据下载（http://srtm.csi.cgiar.org/SELECTION/inputCoord.asp），下载的数据文件是一个5°×5°的高程栅格文件，文件为ASC格式。

2　坡度计算

在计算坡度值时采用ARCGIS的三阶反距离平方权差分方法对前述栅格文件进行处理，处理步骤及结果如下：①用GMT对原始的高程栅格数据绘制高程图；②用ARCGIS的三阶反距离平方权差分方法对高程栅格数据进行处理，求出相应的坡度栅格数据；③用地下30 m的平均剪切波速与地形坡度的相关性，对每个格点赋于相应的Vs30值；④再利用地下30 m的平均剪切波速与土层放大系数表，对每个格点赋予相应的放大系数。

3　实际震例应用

将计算的场地放大系数运用到烈度速报系统中，校正震后理论计算所得到的基岩地震动参数值，从而获得其地表土层的地震动参数分布。地震发生以后，首先获得的是地震发生的震中位置和震级，选择适宜的衰减关系，设定研究区域，计算研究区域内30″间隔的网格化场点（虚拟台站）的基岩地震动参数值，从而得到基岩场地上地震动参数的分布。考虑到场地放大系数的放大作用，可以将其转换到地表，得到地表地震动参数值，最后经过插值得到地表地震动参数的分布。由于根据前面计算出来的场地放大系数栅格文件数据量巨大，因此，在实践中对该栅格数据进行抽样优化，即每隔10个点取值构成600×600的一个栅格文件，这样可以提高效率。

应用2013年1月23日灯塔5.1级地震和2014年8月22日盖州4.3级地震基岩台站的强震记录，绘制场地校正前（基岩地震动数值）及其场地校正后烈度图（略），可看出：①校正前后极震区不同。灯塔5.1级地震场地校正前极震区烈度为Ⅴ度，而场地校正后极震区烈度为Ⅵ度；盖州4.3级地震，场地校正前极震区烈度为Ⅳ度，场地校正后极震区烈度为Ⅴ度。②烈度区域大小不同。各层级烈度区域面积场地校正后区域面积比场地校正前区域明显偏大。由此可见，场地校正前后烈度图有明显不同，表明基岩场地与实际场地存在明显差异(表1)。两次地震的极震区烈度分别为Ⅵ度和Ⅴ度，这与场地校正后烈度相同。

表1　极震区烈度比较

4　结论

（1）应用实际地震，通过计算得到场地校正后的烈度图与场地校正前（基岩场地）烈度图相比，场地校正后极震区烈度较场地校正前高了1度，且烈度区域面积更大；

（2）比较场地校正前、后烈度图与实际调查烈度图可见，场地校正前极震区烈度较实际调查烈度小1度，而场地校正后烈度与实际调查烈度相符。

由以上分析可见，本文通过计算得出最终校正后的地震烈度分布图基本符合实际情况，也可能更符合相应的地形地理特征。