当前位置：首页> 安全验证

安全验证

时间：2024-01-11 14:14:04 下载该word文档

河北永清M4.3地震北京烈度仪台网记录分析
白立新;成云辉;张杰;马士振;何荣帅;冯刚
【摘要】2018年2月12日河北永清发生M4.3地震,北京烈度仪台网共35个台站获得有效记录,记录最大峰值加速度的台站为丰台地震台(D0001,峰值加速度为10.76cm/s2,该台距震中约61km.本文对北京烈度仪台网获得的此次地震动记录进行了初步分析,并对3个同台址的强震动仪记录的数据进行了对比分析.结果表明,烈度仪记录计算得出的仪器烈度与强震动仪记录计算的仪器烈度结果具有较高的一致性,可用于烈度速报.%Anearthquakewithmagnitude4.3occurredon12February2018inYongqingCounty,LangfangCityofHebeiProvince.Thereare35seismicstationsthatreceivedtheaccelerationdataintheBeijingseismicintensitymeternetwork.TheneareststationisFengtaistation,withanepicentraldistance61km,andpeakgroundaccelerationwas10.7cm/s2.ThefartheststationisSankuaishistation,withanepicentraldistance158km,andthepeakgroundaccelerationwas2.1cm/s2.Thepreliminaryanalysisshowsthatthedatarecordedbytheseismicintensitymeterswereclearandcomplete.Datarecordedbytheseismicintensitymeterandtheaccelerationmetersatthesamestationarecomparabletoeachother.
【期刊名称】《震灾防御技术》【年(卷,期】2019(014001【总页数】10页(P210-219

【关键词】烈度仪;强震动仪;噪声;仪器烈度【作者】白立新;成云辉;张杰;马士振;何荣帅;冯刚
【作者单位】北京市地震局,北京100080;北京市地震局,北京100080;北京市地震局,北京100080;北京市地震局,北京100080;北京市地震局,北京100080;北京市地震局,北京100080【正文语种】中文引言国内外重大地震灾害救援行动的经验和教训表明，震后政府的快速有效应急响应是破坏性地震发生后保持社会稳定的重要因素。破坏性地震发生后，应急管理部门、公用事业和其他相关管理机构最迫切的需求是了解地震造成破坏的相关信息，并依此做出快速的应急响应和科学的救灾决策，最大程度减少人员灾害损失，尽可能在较短的时间内恢复社会秩序。传统的强震动台网是获取地震破坏分布信息的手段之一，但是，大规模、高密度强震动台网存在着诸如建设成本高昂和运维难度大等困难。Evans等（2005）提出了基于低成本微机电系统（MEMS）烈度仪建设地震台网的设想，用以弥补传统强震动台网由于台站间距大、获取的地震灾害分布信息分辨率低的缺点。近年来，研究人员对烈度仪与传统强震动仪记录的数据进行了大量对比研究，探讨了烈度仪用于地震监测的可行性和可靠性。观测实验结果表明，烈度仪具备中强以上地震观测的能力（D’Alessandro等，2013；王浩等，2013；Evans等，2014）。由于烈度仪价格低廉、布设方便、维护成本低，一些国家和地区近年来相继开展了高密度烈度仪观测台网建设，以期通过建设高密度烈度仪台网提升获取地震烈度分布信息的时效性和可靠性（Cochran等，2011；Hsieh等，
2014；Clayton等，2015；于海英等，2017；Wu等，2018）。
2015年北京市地震局开展了“简易烈度仪地震预警示范项目”建设，在北京建设了40个烈度仪台站。2018年2月12日河北永清发生M4.3地震，北京市行政区范围内普遍有感。地震发生后，北京市地震局立即对烈度仪台网获得的地震动记录数据进行了处理，其中，有35个烈度仪台站获得了有效的震动记录。本文将对北京烈度仪台网获得的此次地震记录进行了初步分析。1烈度仪台站烈度仪台站均建设在土层场地上，布设地点主要为北京地震台网内已经停测或无法实时传输的强震动台站，烈度仪采用地面安装方式。利用无线网络进行数据实时传输，数据采样率为100Hz，并通过JOPENS软件系统实现数据汇集。2记录情况2018年2月12日河北永清M4.3地震中，北京烈度仪台网35个台站共获得105条记录，另外5个台站由于电源故障或设备死机，未获取记录。在此次地震中，北京烈度仪台网记录峰值加速度最大的台站是丰台地震台（D0001），峰值加速度10.76cm/s2，方向为东西向，该台站距震中约61km。距震中最远的烈度仪台站为怀柔三块石台（M0004），距震中约158km，峰值加速度为2.13cm/s2。图1为丰台地震台和三块石台烈度仪记录的地震波形。此次地震35个台站记录的初至震相均清晰可辨认，显示烈度仪台站具备良好的获取地震记录的能力。图1烈度仪台加速度记录Fig.1Accelarationrecordfromtheseismicintensitymeterstation3仪器烈度计算根据《仪器地震烈度计算暂行规程》（中国地震局监测预报司，2015），首先对获取的记录应进行基线校正处理，采用4阶巴特沃斯（Butterworth）带通滤波器对每个分向记录进行0.1—10Hz带通滤波，通过积分加速度记录获得速度时程。
仪器烈度计算公式如下：

其中，PGA为合成三方向加速度峰值，PGV为三方向合成速度峰值。如果IPGA和IPGV均大于等于6.0，则仪器地震烈度I取IPGV值，否则I取IPGA和IPGV的算术平均值。
通过计算，产出了本次地震的仪器烈度分布图，结果显示烈度仪台站仪器烈度最大的为丰台地震台，仪器烈度为Ⅲ度，分布于平原区的烈度仪台站仪器烈度多为Ⅱ度，北部山区仪器烈度为Ⅰ度（图2），显示出仪器烈度随震中距增加而逐渐减小的特征。
图2烈度仪台站仪器烈度分布Fig.2Thedistributionofintensitiesfromintensitymeterstations4与强震动台站记录对比分析为验证烈度仪台站获取地震动记录的能力以及记录结果的可靠性，在南口中学台（11NKZ）、大华山台（11DHS）和三块石台（11SKS）安装了烈度仪，烈度仪台编号为K0001（南口中学台）、N0004（大华山台）和M0004（三块石台）。3个台站的强震动仪数据采集器型号均为Reftek130-ren，加速度传感器型号为SLJ-100；烈度仪为北京港震仪器设备有限公司生产的GL-P2B型烈度仪。烈度仪和强震动仪主要性能指标见表1。在此次地震中3个台站的强震动仪和烈度仪均获得了记录，11NKZ、11DHS和11SKS台站的震中距分别为108km、106km和158km。
表1烈度仪和强震动仪主要参数指标Table1Themainspecificationsofseismicintensitymetersandaccelerationmeters技术指标GL-P2BSLJ-100类型MEMS传感器力平衡式加速度计传感器频带范围DC-80HzDC-80Hz动态范围大于等于95dB≥120dB满量程水平向2.0g，垂直向-1—3g2.0gADC
28位24位数据采集采样率100Hz100Hz数字滤波器最小相位FIR线性相位FIR图3为强震动仪与烈度仪的原始记录波形，数据记录按同一起始时刻截取。由图3可见，强震动仪与烈度仪记录的地震波形及峰值加速度十分相近，相应通道记录的峰值最大偏差均小于0.1cm/s2。为定量评价强震动仪与烈度仪获取的地震记录在时域和频域上的相关程度，采用式（3）计算强震动仪与烈度仪记录的时域皮尔森（Pearson）相关系数，用式（4）计算强震动仪与烈度仪记录的幅度平方相干系数。

其中，rxy为相关系数，反映的是两过程在时域上的线性相关程度，相关系数越接近于1，相关性越强，conv（x，y）为x和y