浙江及邻区地震烈度衰减关系研究1

张维佳姜立新李东平

1）中国地震台网中心，北京 100045

2）中国地震局地质研究所，北京 100029

3）浙江省地震局，杭州 310013

浙江及邻区地震烈度衰减关系研究1

张维佳1，2）姜立新1）李东平3）

1）中国地震台网中心，北京 100045

2）中国地震局地质研究所，北京 100029

3）浙江省地震局，杭州 310013

浙江省及其周边的历史震例资料稀少，其地震烈度衰减关系一直沿用中国东部地区的地震烈度衰减关系模型。本文采用椭圆模型，利用浙江及邻区历史地震的震害资料，建立了浙江及邻区天然地震烈度衰减公式。根据东南沿海地区水库地震多发的特点，收集整理了水库地震相关震例数据，建立了浙江及邻区水库地震烈度衰减公式。最后，将本文拟合结果与其他学者拟合出的衰减模型通过实际震例进行了对比，并进行了相关讨论。

地震烈度 水库地震 衰减关系 浙江及邻区

张维佳，姜立新，李东平，2015.浙江及邻区地震烈度衰减关系研究.震灾防御技术，10（4）：902—912. doi：10.11899/zzfy20150408

引言

地震烈度衰减关系对地震灾害损失快速评估及地震安全性评价等相关灾害研究具有重要意义。地震烈度衰减关系通常是由历史震例等震线数据拟合得到。由于不同区域、不同发震构造，地震烈度衰减规律存在差异，因而建立分区地震烈度衰减关系是必要的，对此许多学者做了大量研究工作。汪素云等（2000）将中国大陆分为东部和西部两个区域来确定地震烈度衰减关系；崔鑫等（2010a；2010b）又进一步定义了中国华北和华南的地震烈度衰减关系系数公式；王小龙等（2004）则提出了重庆市及周边的地震烈度衰减关系。

浙江及其邻区因历史震例资料稀少，其烈度衰减关系一直沿用中国东部地区的地震烈度衰减模型，因此，针对浙江及邻区的烈度衰减模型有待研究。本文拟通过对浙江及其周边区域历史地震统计分析，选用椭圆模型公式，最终建立浙江及邻区天然地震烈度衰减关系。

随着大中型水库建设发展，水库地震灾害在浙江及邻区时有发生。水库地震的发生一方面影响大型水利水电设施的安全运行，另一方面会对库区群众的生产生活及生命财产造成严重威胁。与天然地震不同，水库地震具有震级小、震中烈度高的特点（胡毓良，1979）。本文收集整理浙江及邻区水库地震历史震例，建立该区域水库地震烈度衰减关系。

1 震例选取

1.1 浙江及邻区区域划分和历史震例

浙江省地处中国东南沿海地带，是地震活动总体较弱的省份之一，该区主要大断裂带有北东向、北西向和东西向三组。从地震活动总体特征看，北纬29.5o以北属于华北地震区、冀鲁豫地震亚区、长江中下游-南黄海地震带；以南属于华南地震区、大巴山-南岭地震亚区、富春江地震带。因此，对其历史震例资料的选取适当扩大至邻省范围，震例空间范围大致在22o—38oN，114o—125oE区域内。此外，由于此区域有仪器记录以来的历史地震稀少，但历史资料中包含详细的震害描述，学者已将历史地震的震害描述与地震烈度表进行了对比，将其转化为地震烈度分布。为谨慎地利用此类历史震例，本文选取其中震害烈度Ⅲ—Ⅴ度的历史震例资料，作为地震烈度衰减关系拟合的远场约束。由于资料中包含面波震级MS和地方震级ML，所以利用经验公式（1）（李杰等，1991）进行了转换：

本文中震例的长短轴采用了长轴转向方法，即当影响场内圈分布方向与外圈不一致时，采用了烈度圈转向方法。此外，由于烈度在极震区内是饱和的，同时在远场等震线趋于圆形，为此需要对震例进行近、远场补点。近场补点采用震级与震中烈度统计公式（2）（马骏驰等，2005）得到：

对于远场补点，本文采用1900年以前的震例作为远场控制点，或者通过震级与有感半径公式得到远场控制点（汪素云等，1993）。

根据《中国地震目录》、《中国历史强震目录》、《中国震例》等文献中的资料，最终选取了浙江及周边地区内有详实记录且震级在4.0级以上的47个历史地震（表1）。

表1 浙江及邻区历史震例Table 1 Historical earthquakes in Zhejiang Province and its surrounding area

续表

续表

1.2 浙江及邻区水库地震震例选取

自上世纪50年代以来，我国为充分利用水利资源，大力发展了水利水电建设，兴建了大批水库，为农业及水利水电发展奠定了基础。但是随着大中型水库的建设，也伴生了另一种灾害——水库地震。迄今为止，世界上水库诱发地震大约有100多例。据初步统计，我国已发生诱发地震的水库有29座，多分布在我国东部及中南地区，最大震级为6.1（1962年广东河源新丰江水库地震）。水库诱发地震对我国经济发达、人口众多且水库建设高度发展的东部、中南部弱震区具有潜在的威胁。水库地震具有震源浅，烈度高，衰减慢的特点。震级3.0以下的水库地震烈度明显偏高，震中烈度能达到Ⅵ度（杨清源等，1996）。

浙江省位于我国东部沿海地区，也是水库地震的多发区。历史上，浙江省皎口、珊溪以及乌溪江水库都曾发生过地震。因东南沿海地区水库地震震源岩性多为较坚硬的花岗岩，本文按照库区地理位置及库区历史地震震源岩性的不同，根据《中国地震年鉴》统计资料，仔细梳理浙、赣、闽、粤等东南沿海地区的水库地震，选取浙江及邻区水库地震16例（表2），建立了浙江及邻区水库地震烈度衰减关系。

表2 浙江及邻区水库地震震例Table 2 Reservoir induced earthquakes in Zhejiang Province and its surrounding area

续表

1.3 震级与长短轴长度关系图

图1、图2 分别为天然地震及水库地震震级与长短半轴长度关系图，其中MS为面波震级，R分别为长、短半轴长度。从图中可以看出，MS-R分布较为合理，可以进行回归分析。回归后浙江及邻区天然地震衰减关系适用范围为MS4.0—7.0，范围为0—500km；水库地震衰减关系适用范围为MS3.0—6.0，范围为0—100km。

图1 天然地震震级与长短轴长度关系图Fig.1 Scatter chart of MS-R relation of natural earthquakes

图2 水库地震震级与长短轴长度关系图Fig.2 Scatter chart of MS-R relation of reservoir earthquakes

2 模型拟合公式及结果

2.1 椭圆烈度衰减模型

大量历史震例表明，对于中小地震，椭圆烈度衰减模型能够较好地反映地震烈度的衰减规律。浙江周边地区地震多为中小地震，因此，本文采用椭圆烈度衰减模型的计算公式，其地震烈度衰减模型通用表达形式为：

椭圆模型长短轴公式分别为：

其中，I为地震烈度；M为震级；R为近场烈度衰减饱和参数；D为震中距；A、B、C为拟合参数；ε为随机误差。

2.2 饱和参数选取及拟合结果

由于近场饱和参数与地震的震源尺度有关，而震例中震源尺度数据往往缺失或不准确，因而Ra和Rb的确定存在困难。本文采用汪素云等（2000）的中国东部地区烈度衰减关系中Ra=24、Rb=9参数值作为浙江及邻区天然地震烈度衰减关系饱和参数；采用杨清源等（1998）的Ra=5、Rb=3作为浙江及邻区水库地震烈度衰减关系饱和参数。使用最小二乘法进行统计回归后，得到了浙江及邻区天然地震（表3）及水库地震（表4）烈度衰减关系系数拟合的最终结果。

表3 天然地震烈度衰减关系系数拟合结果Table 3 Coefficients of earthquake intensity attenuation relationship

长、短轴拟合优度系数分别为73.8%、71.6%，如图3所示。

图3 天然地震烈度随震中距衰减图Fig.3 Intensity attenuation relationship

表4 水库地震烈度衰减关系系数拟合结果Table 4 Coefficients of reservoir earthquake intensity attenuation relationship

长轴、短轴拟合优度系数分别为76.5%、75.9%，如图4所示。

图4 水库地震烈度随震中距衰减图Fig.4 Intensity attenuation relationship of reservoir earthquakes

3 对比与分析

3.1 天然地震讨论

浙江周边因为总体上处于地震较少的区域，因此之前的烈度衰减关系一直沿用汪素云等（2000）提出的东部地区地震烈度衰减模型。本文得出的烈度衰减模型与东部模型相比，在相同震级下，4级左右地震震中烈度高于东部模型，5级以上地震震中烈度略低于东部模型，且烈度衰减较慢（图5）。

图5 浙江及邻区天然地震烈度随震中距衰减与东部衰减模型的对比Fig. 5 Comparison of attenuation relation between the Zhejiang region and China eastern region

2014年10月25日18时42分浙江省温州市文成-泰顺交界（北纬27.7°，东经119.96°）发生4.2级地震。浙江省地震局现场工作队开展了地震烈度调查与评定工作，确定了浙江文成-泰顺交界4.2级地震震群综合地震烈度图。浙江地震局发布的此次地震的最高地震烈度为Ⅵ度，总面积为110km2，Ⅴ度区总面积为598km2。将实际调查结果代入本文公式和东部模型公式中进行计算，其结果如表5所示。

由此可以看出，本文结果和东部模型在震级为4.2时均无法计算VI度烈度；烈度为V度时，与东部模型相比，本文结果计算出的长轴和短轴长度以及V度区面积都更贴近实际调查结果。

表5 2014年文成-泰顺交界4.2级地震调查烈度分布与模型拟合结果对比Table 5 Comparison between intensity survey results of 2014 MS4.2 Wencheng-Taishun earthquake with that from fitting results using different parameters

3.2 水库地震讨论

王龙等（2009）利用国内外30个水库地震震例计算得出了水库地震烈度衰减关系。本文计算得出的水库地震与其相比，3、4级地震烈度相差不大，5、6级地震烈度略高于王龙等（2009）给出的模型，长轴烈度衰减相对较快，短轴烈度衰减相差不大（图6）。

图6 浙江及邻区水库地震烈度随震中距衰减与王龙等（2009）模型的对比Fig. 6 Comparison of attenuation relation between in this work and in Wang Long’s models of 2009

4 结语

基于地震烈度衰减关系分区适用的特点，本文通过浙江及其邻区历史地震震害资料，建立了浙江及邻区的地震烈度衰减关系及适用范围。通过与实际震例震害资料的对比可得出，本文拟合的浙江及邻区地震烈度衰减关系在该区是适用的。此外，浙江及东南沿海地区频发的水库地震与天然地震不同，具有低震级，震中烈度高及衰减快的特点，因而需要建立与这些特点相适应的水库地震烈度衰减关系。本文对浙江省及周边东南沿海地区水库地震的历史震例资料进行了整理和分析，最终建立了浙江及邻区水库地震烈度衰减关系公式及适用范围。这些衰减关系的研究对于浙江及其周边地区地震灾害快速评估以及地震工程安全性评价都具有一定的参考意义。

崔鑫，2010a.华南地区地震烈度衰减模型的建立.华南地震，30（2）：61—66.

崔鑫，苗庆杰，王金萍，2010b.华北地区地震烈度衰减模型的建立.华北地震科学，28（2）：18—21.

胡毓良，陈献程，1979.我国水库地震及有关问题的成因讨论.地震地质，1（4）：45—57.

李杰，李国强，1991.地震工程学导论.北京：地震出版社.

马骏驰，窦远明，苏经宇等，2005.东南沿海地区震级与震中烈度的统计关系.世界地震工程，21（4）：119—122.

汪素云，俞言祥，高阿甲等，2000.中国分区地震动衰减关系的确定.中国地震，16（2）：99—106.

汪素云，时振梁，1993.有感半径与震级的关系及其应用.见：国家地震局震害防御司编，中国地震区划文集.北京：地震出版社，179—184.

王龙，王晓青，郑友华，张飞宇，2009.水库地震烈度衰减的研究.地震地质，31（4）：758—767.

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杨清源，胡毓良，陈献程，陈凌岳，1996.国内外水库诱发地震目录.地震地质，18（4）：453—461.

杨清源，陈献程，1998.水库诱发地震的烈度特征.水力发电学报，（2）：21—25.

Seismic Intensity Attenuation Relationship of Zhejiang Province and Its Neighboring Areas

Zhang Weijia1，2）， Jiang Lixin1）and Li Dongping3）

1） China Earthquake Networks Center， Beijing 100045， China
2） Institute of Geology， China Earthquake Administration， Beijing 100029， China
3） Earthquake Administration of Zhejiang Province， Hangzhou 310013， China

The seismic intensity attenuation relationship is important not only for rapid earthquake assessment but also seismic risk evaluation. In this article， historical earthquakes in Zhejiang and its surrounding areas were carefully analyzed at first time； and then the intensity attenuation relationships of Zhejiang Province and its surrounding areas were established. In addition， by studying the historical reservoir induced earthquakes， the intensity attenuation relationship of reservoir-induced seismicity in Zhejiang and its neighboring areas were established. At last， we discuss applicability of the results by comparing them with the disaster survey and models developed by other researchers.

Seismic intensity； Reservoir earthquake； Attenuation relationship； Zhejiang and its neighboring areas

地震灾害协同评估模式研究（编号：XH14056）

2015-04-26

张维佳，女，生于1983年。工程师，在读博士生。主要从事地震应急与地震灾害快速评估等方向研究。E-mail: zwj@seis. ac.cn