灵武4.0级地震仪器烈度与宏观烈度的对比分析.pdf
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1、第 22 卷 第 2 期2023 年 6 月宁 夏 工 程 技 术Vol.22 No.2Ningxia Engineering TechnologyJun.2023灵武 4.0 级地震仪器烈度与宏观烈度的对比分析唐浩,李世忠,李青梅,何秋菊(宁夏回族自治区地震局,宁夏 银川750001)摘 要:依托国家地震烈度速报与预警工程子项目,宁夏共建设一般站 270 个。2021 年宁夏灵武 4.0 级地震发生后,有 90 多个一般站的烈度仪记录到了此次地震。根据 中国地震烈度表 仪器烈度计算方法,计算了各一般站记录到的仪器地震烈度,并且对此次地震的仪器烈度和宏观烈度进行了对比分析。结果表明:仪器烈度和
2、宏观烈度的最高烈度均为度,仪器烈度度区比宏观烈度度区的范围大,并且前者能够很好地包围后者;大部分的仪器烈度与调查点宏观烈度有较好的吻合度,但也有个别站点的仪器烈度存在偏差。由此可见,在宁夏区域一般站烈度仪的仪器烈度能够较为客观、准确地反映实际震害情况。关键词:灵武4.0级地震;仪器烈度;宏观烈度中图分类号:P315.63 文献标志码:A地震引起地面震动的强弱程度及建筑物破损和倒塌的严重程度被称为地震烈度。地震烈度是一种宏观尺度,其大小由地震时人们的感觉及地震发生后器物的反应程度、工程建筑物的破损程度、地表的变化状况等方面综合评定1-2。然而,这个评定过程耗时耗力,尤其在破坏性地震发生后,相关工
3、作人员很难快速得出地震烈度分布图。随着国家地震烈度速报与预警工程项目的实施,通过仪器烈度可以实现震后的地震烈度速报。仪器烈度通过处理、计算记录到的地震波形数据得到烈度值,该方法具有客观、产出速度快等特点3-4。宏观烈度往往受人的主观感觉、建筑物类型等因素的影响,仪器烈度则主要受仪器的灵敏度、安装方式等因素的影响,因此,两种烈度存在一定的差异。为了更加快速准确地得到地震烈度分布图,可以通过实际震例的对比分析找出宏观烈度和仪器烈度的具体差别,从而提高两种烈度的吻合度,更好地为震后决策部署、救灾等工作服务。2021 年 11 月 18 日 20:42,宁夏灵武(106.24E,38.00N)发生 4
4、.0 级地震。震后,宁夏地震局地震现场应急队派出 15 人,组成 3 个调查小组,对震中周围的村(镇)开展了调查并得出宏观烈度图。此外,基于国家地震烈度速报与预警工程宁夏子项目的 90 多个台站烈度仪记录到了此次地震。本文通过对比仪器烈度和宏观烈度的异同,分析了仪器烈度计算的可靠性、适用性及需要改进的方面,以期为烈度速报系统的高效运行提供参考。1仪器烈度分析依托国家地震烈度速报与预警工程子项目,宁夏共建设一般站 270 个,站内烈度仪均安装在铁塔公司机房内,并采用地面安装方式。烈度仪有REMOS-SIT 4 和 MI 3000 两种型号,其量程为-22 g,采集通道数为 3,采样精度24 bi
5、t,采样率为100 次/s,频带范围为 0.0140 Hz。2021 年 3 月,所有一般站烈度仪安装完成。经过测试,各台站数据传输正常。一般站分布图见图 1。宁夏灵武 4.0 级地震发生后,吴忠市、银川市、中卫市均有震感,共有 90 多个一般站烈度仪记录到此次地震。不同震中距台站记录到的波形见图 2,其中 C0010 站的震中距为 7.8 km,C000A 站的震中距为 9.3 km,C0014 站的震中距为 28.5 km,A001F站的震中距为 45.4 km。4 个一般站的位置见图 1。仪器烈度有多种计算方法,本文采用 中国地震烈度表(GB/T 177422020)中规定的方法对仪器地
6、震烈度进行了计算,计算流程图见图 35-7。图 3文章编号:1671-7244(2023)02-0122-06收稿日期:2022-04-29基金项目:宁夏自然科学基金项目(2022AAC03689)作者简介:唐浩(1990),男,工程师,主要从事地震分析、监测预警工作()。第 2 期唐浩等:灵武4.0级地震仪器烈度与宏观烈度的对比分析中:PGA(peak ground acceleration)为合成地震动加速度的最大值,m/s2;PGV(peak ground velocity)为合成地震动速度的最大值,m/s;IPGA为采用 PGA 计算出的地震烈度值;IPGV为采用 PGV 计算得出的地
7、震烈度值;II为仪器烈度值。IPGA,IPGV和 II的计算公式为8-9IPGA=3.170 lg(PGA)+6.590,(1)IPGV=3.000 lg(PGV)+9.770,(2)II=IPGV,(IPGA+IPGV)/2。IPGA6.0且IPGV6.0,IPGA6.0或IPGV6.0。(3)此次地震中,烈度仪记录到的最大峰值加速度(GPGA)为 638 cm/s2,最大峰值速度(GPGV)为23 mm/s,最大峰值位移(GPGD)为 1 356 m。经计算可知:仪器最大烈度值为 5.4;有 7 个台站记录的烈度值5.0;有 7 个台站记录的烈度值为 4.04.9;有 10 个台站记录的烈
8、度值为 3.03.9;有 15 个台站记录的烈度值为 2.02.9;其余各台站记录的烈度值为 1.01.9。各一般站烈度仪记录情况见表 1。1051061071051061073938373635393837360204080 km图1一般站分布图(审图号:GS(2021)1487)50050EW/gal50050NX/gal20:42:3020:43:0020:43:3020:44:0010010UD/galaC0010站10010EW/gal10010NS/gal20:42:3020:43:0020:43:3020:44:0010010UD/galcC0014站20020EW/gal200
9、20NX/gal20:42:3020:43:0020:43:3020:44:0020020UD/galbC000A站505EW/gal505NS/gal20:43:0020:43:3020:44:00202UD/galdA001F站注:UD为垂直分向;NS为南北分向;EW为东西分向。图2不同震中距台站波形图123宁 夏 工 程 技 术第 22 卷2宏观烈度分析此次地震发生后,宁夏地震局地震现场应急工作队共派出 15 人,组成 3 个调查小组,分别沿东西和南北两个方向对微观震中周围的村(镇)开展了调查,共计完成 30 个点的宏观烈度调查工作,汇总情况见表 2。根据调查,本次地震的宏观震中位于灵武
10、市郝家桥镇胡家堡村附近,与微观震中位置一致。宏观烈度图见图 4。3仪器烈度与宏观烈度对比分析本次地震最大宏观烈度为度,度区影响面积为 6.67 km2,长轴走向呈北东向,长轴半径为1.9 km,短轴半径为 1.1 km。本次地震虽然震感强烈,震感范围大,但未造成明显破坏。震后,震区居民生活有序、社会舆情稳定。灵武 4.0 级地震宏观烈度与仪器烈度对比图见图 5。本次地震仪器烈度的最大值为 5.4,可四舍五入为度,与宏观烈度相同。相较于宏观烈度,仪器烈度的度区范围更广。仪器烈度值与台站震中距的分布情况见表 3。由表 3 可知:震中距12.0II1.0仪器地震烈度II值否是否是否是图3仪器烈度计算
11、流程图124第 2 期唐浩等:灵武4.0级地震仪器烈度与宏观烈度的对比分析表1一般站烈度仪记录表台站代码C0010C001EC000BC000EC000DA001BC001DA0021C000AC0012C000CC000FC001BC0018A0005C0017C0011C0016A0010A0023A0024A0018C0014A002AA0022C0009A001DA001FA002E震中距/km7.814.222.86.017.49.518.624.99.39.316.42.324.022.928.734.514.921.964.544.437.94.328.559.036.326.2
12、64.745.412.0GPGA/(cms-2)6146385086374564934112783332612402452172431941832231581281281471691181057286716156GPGV/(mms-1)2320231719151912910109118764666657433333GPGD/m1 3561 0911 1018861 0418381 0479028568261 0551 1281 0638461 0316319457591 0741 0927559831 1431 1308618791 063864760仪器烈度II5.45.45.35.35.1
13、5.05.04.44.44.34.24.24.24.13.83.83.63.63.53.53.53.43.43.02.72.62.52.52.5台站代码A0002A0015A0019C0015A0026C001CA0003A0017A002CC0019A000EE0024E0034A0020C0027E001DA000BC0013E000AE0041C0004E0038E003DC0020C0021C0025C0026C002BC002C震中距/km36.355.79.429.446.620.932.532.543.126.672.8123.241.137.6122.4118.774.651.
14、0182.8144.969.583.750.0128.1132.3133.3110.2104.398.1GPGA/(cms-2)5456515443654540415940412630313228302926252522232314222223GPGV/(mms-1)22222222222122211112111112121GPGD/m9771 1457909561 0721 2421 0095881 0537541 0728471 4239621 0728187379036558958729561 2086686681 1929921 657776仪器烈度II2.22.22.22.22.12
15、.12.02.02.02.01.91.71.71.61.61.51.41.41.41.41.31.31.31.21.21.21.21.21.2表2灵武4.0级地震宏观烈度调查点汇总表序号123456789101112131415市、县(区)利通区利通区利通区利通区利通区利通区利通区利通区利通区利通区利通区利通区利通区利通区灵武市乡(镇)东塔寺乡东塔寺乡东塔寺乡东塔寺乡郭家桥乡郭家桥乡郭家桥乡郭家桥乡郭家桥乡郭家桥乡金银滩镇金银滩镇金银滩镇上桥镇崇兴镇调查点白寺滩村二队白寺滩村十队白寺滩村七队白寺滩村七队郭家桥村三组刘家湾村三组杨家岔二队吴家桥村刘家湾村马家大湾村东沟湾村杨马湖村巴浪湖农场苏家滩
16、韩渠村经度/(E)106.254106.245106.241106.242106.274106.262106.292106.279106.267106.267106.265106.252106.223106.237106.292纬度/(N)38.01538.02338.03038.03037.97637.98137.97937.98837.98437.96937.95237.93937.92437.96238.027宏观烈度序号161718192021222324252627282930市、县(区)灵武市灵武市灵武市灵武市灵武市灵武市灵武市灵武市灵武市灵武市灵武市灵武市灵武市灵武市灵武市乡(镇
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