安徽分区地震烈度衰减关系研究

丁 娟于书媛王 义

1） 中国合肥230031安徽省地震局

2） 中国合肥 230601 安徽省地理信息工程中心

安徽分区地震烈度衰减关系研究

丁 娟1）,2）于书媛1）,2）王 义1）,2）

1） 中国合肥230031安徽省地震局

2） 中国合肥 230601 安徽省地理信息工程中心

根据“断块学说”观点，将安徽分成华北断块区、秦岭—大别山断褶带及下扬子断块区3个区域。利用安徽及近邻区24次4级及以上地震的53条等震线资料，采用多元线性回归方法进行拟合，得到安徽3分区的地震烈度衰减关系，并与中国东部地区进行比较。结果表明，3分区的地震烈度衰减关系具有一定合理性，但因资料有限，需积累资料进一步研究。

地震烈度；衰减关系；参数拟合；分区

0 引言

地震烈度衰减关系对地震灾害快速评估、地震区划及工程场地的地震安全性评价工作十分重要（汪素云等，2000；詹小艳等，2014）。在结构抗震设计中无论考虑哪些地震动参数，均离不开地震动衰减关系，烈度衰减关系是地震动参数确定的前提和基础。

汪素云等（2000）大致以105°E为界，将中国分为东部、西部两个区，分别对地震烈度衰减关系进行研究，并进一步将中国东部细分为华北及华南两个子区，西部地区细分为甘宁青、云川藏及新疆3个子区，分别进行地震烈度衰减特征研究。王晓军等（2012）将陕西分为陕北、关中及陕南3个区分别进行研究，给出陕西分区烈度衰减关系。受以上研究启发，考虑到安徽地质构造特征，在丁娟等（2015）前期研究基础上，对安徽进行分区烈度衰减关系研究。

1 大地构造单元划分

根据“断块学说”观点，安徽分属华北断块区、秦岭—大别山断褶带及下扬子断块区3个大地构造单元（图1）（安徽省地震局，2015），安徽境内淮河中游地区处于华北断块区南缘，南以韩摆渡—肥西断裂为界，东止于郯庐断裂带；安徽西南部位于秦岭—大别山断褶带东段，南部是大别群，北部是佛子岭群和梅山群地层；安徽郯庐断裂带及嘉山—响水断裂带以东部分处于下扬子断块区中段。3个大地构造单元的地质发展、地壳结构、活动强度与方式及基底固结时期、盖层发育均存在明显差异，震源特性、传播介质与场地条件的不同，导致地震烈度的衰减差异悬殊，表现出较强的地域性。因此，根据安徽地区地质情况，进行分区域地震烈度衰减关系研究。

2 资料选取

笔者选取安徽及近邻区（29°—35°N，114°—120°E）作为研究区，对该区域内破坏性地震资料进行收集与整理。地震烈度衰减关系通常是利用等震线资料拟合取得，选用的资料要求震级M和烈度I均独立测定（国家地震局，1996；蔡辉腾，2008）。汪素云（2000）对中国东部烈度衰减关系进行研究时未使用5级以下地震资料，而地震烈度及地震动参数衰减具有较强的地域特征（胡聿贤，1999；吕坚，2008），研究区内4—4.9级地震的震中烈度通常可达Ⅵ度，5—5.9级地震可达Ⅷ度，具有典型低震级高烈度的震害特点。此外，研究区地震活动性总体水平不高，6级以上地震发生较少。因此，本研究震级下限取4.0级，笔者选取1917年以来安徽及近邻区对安徽有影响的24次地震烈度资料进行统计，具体参数见表1。

表1 用于统计的地震烈度资料Table 1 Seismic intensity data applied to the calculation

3 数据处理

3.1 模型选取

考虑到安徽地区地震震级实际情况，选用点源模型。烈度衰减遵循椭圆模型，则选用的椭圆模型数学式为

式中，a、b分别代表长、短轴；I为地震烈度；M为震级；R为震中距；A1、A2、A3和B1、B2、B3分别为长、短轴回归系数；Ra、Rb分别为长、短轴震中距；R0a、R0b分别为长、短轴方向烈度衰减的近场饱和因子，可通过回归过程中使方差为最小的原则确定；ε为回归分析中的随机变量，其均值为0，标准差为σ。

3.2 等震线资料处理

通常烈度等震线图勾画的是各个烈度等级的外包线。本研究为达到极震区内任一点烈度值相等的要求，参照汪素云等（2000）的做法，在极震区内不同距离上适当增补数据点进行近场补点（近场补点工作只在震中烈度为Ⅶ度以上及最内圈等震线半径大于5 km时进行）。另外，为了体现远场区发震构造影响消失，等震线形状趋于圆形的特点，在有感范围半径距离上以有感烈度值进行远场补点（俞言祥，2004）。参考汪素云（1993）的研究，本文取有感烈度（3—4度）的平均值（3.5度）作为远场控制点。补点后，按照划分的安徽省3个大地构造单元，对震例资料进行区域归属确定。

3.3 回归分析

震例数据分区后，对烈度衰减关系进行拟合。通过Matlab中多元线性回归方法进行参数拟合，利用最小二乘回归获得参数。为避免样本误差对回归方程的破坏影响，增加回归分析抗差性，本研究在回归前对安徽3个分区的数据进行残差分析，结果见图2，从残差图可以看出，除个别样本外，其余数据的残差离零点均较近，且残差的置信区间均包含零点，说明回归模型与原始数据较为吻合，剔除异常样本后即可进行参数拟合。

图2 安徽3分区地震数据残差(a)华北断块； (b)秦岭—大别山断褶带； (c)下扬子断块Fig.2 The residuals of earthquake data of the three partitions in Anhui Province

4 对比结果

对剔除异常点后的数据进行拟合，得到华北断块、秦岭—大别山断褶带、下扬子断块区的拟合参数，烈度衰减关系见表2。将3个分区的烈度衰减关系进行对比，并与汪素云等（2000）给出的中国东部地区烈度衰减关系进行比较，见图3。

表2 3个分区的地震烈度衰减关系Table 2 Seismic intensity attenuation relationship of the three partitions

图3 安徽分区域烈度衰减关系与汪素云研究结果的对比Fig.3 Comparison of the seismic intensity attenuation relationship among the three partitions of Anhui Province and the result of Wang Suyun

由表2给出的安徽分区烈度衰减关系，结合图3可以看出，3个分区的地震烈度衰减曲线走势大致相同，存在细微差别：下扬子断块衰减最快，华北断块与秦岭—大别山断褶带衰减速率较为相似，但华北断块略微偏快。从总体上看，安徽3分区地震烈度衰减关系与中国东部地区走势一致，长轴曲线在距离小于50 km时较为吻合，大于50 km时安徽3分区衰减速率明显高于中国东部地区；相比长轴，安徽3分区与中国东部地区的短轴曲线更为吻合。

5 结论

（1）考虑到安徽地区显著的地质构造分区特征，进行分区域烈度衰减关系研究。选取1917—2015年安徽及近邻区主震震级24次M≥4.0、震中烈度I≥5的地震，采用椭圆衰减模型建立安徽华北断块、秦岭—大别山断褶带及下扬子断块3个分区的地震烈度衰减关系。

（2）将安徽3分区烈度衰减关系与中国东部地区进行比较，表明安徽3分区烈度衰减曲线走势大致相同，衰减速率存在一定差异，与中国东部地区较吻合。

（3）本次收集的资料不够充分，所得结论尚有一定局限性，特别是缺少大地震及周边省份的地震烈度资料，3分区烈度衰减关系有待进一步完善。

汪素云，俞言祥.中国分区地震动衰减关系的确定[J].中国地震，2000，16（2）：99-106.

詹小艳，薛莹莹，江昊琳，等.新疆于田MS7.3地震余震序列重定位研究[J].地震地磁观测与研究， 2014，35（3）：47-50.

王晓军，文毅， 鲁权，等.陕西分区烈度衰减关系研究[J].灾害学， 2012，（4）：98-102.

丁娟，何琳，叶峰，等.安徽及近邻区地震烈度衰减特征研究[J].地震地磁观测与研究，2015，36（3）：43-48.

国家地震局，中国地震烈度区划图（1990）概论[M].北京：地震出版社，1996：137-144.

蔡辉腾，韦永祥，郑师春，等.福建及邻近地区地震烈度衰减关系研究[J].地震研究，2008，31（1）：20-26.

胡聿贤，地震安全性评价技术教程 [M].北京：地震出版社，1999：257-319.

吕坚，俞言祥，高建华，等.江西及邻区地震烈度衰减关系研究[J].地震研究，2009，32（3）：269-274.

俞言祥，汪素云.青藏高原东北地区水平向基岩加速度峰值与反应谱衰减关系[J].地震学报，2004，26（6）：591-600.

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

Research on seismic intensity attenuation relationship of three partitions of Anhui Province

Ding Juan1),2)，Yu Shuyuan1),2)and Wang Yi1),2)
1)Earthquake Administration of Anhui Province,Hefei230031,China
2)Anhui Geographic Information Engineering Center,Hefei230601,China

Based on the opinion of fault block theory, Anhui is divided into three partitions, North China block, Qinling-Dabie fault-fold belt and Lower Yangtze block.Using 53 isoseismic profle of 24 earthquakes of magnitude 4 and above in Anhui and neighboring region, ftting with the method of multiple linear regression, the seismic intensity attenuation relationship of three partitions in Anhui are obtained.The seismic intensity attenuation relationship of the three partitions also compared with that of eastern China.It showed that the seismic intensity attenuation relationship of the three partitions had certain rationality.But being limited to the factor of information, the result needs to be further improved.

seismic intensity，attenuation relationship，parameters ftting，partition

10.3969/j.issn.1003-3246.2016.06.005

丁娟（1982—），女，硕士，工程师，主要从事地震应急、地震活动性、GIS技术相关工作研究工作

安徽省地震科研基金青年扶持项目（编号：20150505）

本文收到日期：2016-04-08