一种强震近场地震参数的峰值计算方法及装置与流程

本发明涉及地震工程，具体涉及一种强震近场地震参数的峰值计算方法及装置。

背景技术：

1、地震的破坏性主要来自地震释放的剧烈能量，此能量以地震波的形式在地壳中传播，距离断层越近，地震波的能量越大，地震的破坏性也越强。随着科学理论的发展，地震波传播过程中的许多参数被用来进行地震量化研究，研究发现地震参数的峰值(包括各个方向的地震的加速度峰值、地震的速度峰值、地震的位移峰值、地震反应谱的各种峰值参数等)对于研究地震能量传播、地震破坏性预测、地震诱发灾害、工程抗震设计具有重要意义。

2、目前，通过地震台站可以获得地震参数的峰值的准确记录结果。由于地震台站造价高，在有限的地面空间中分布密度很低，在地震能量释放强烈而又破坏程度强的近场区域通常只有个位数地震台站分布，仅能记录一次强震的数条近场地震参数的峰值记录，不能得到整个近场区域的地震参数的峰值分布。而发震断层的近场位置是地震研究的核心区域，其地震参数的峰值也是科学研究的核心参数。因此，在考虑发震断层能量时空分布不均匀的同时准确确定发震强震近场地震参数的峰值十分迫切和必要。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种强震近场地震参数的峰值计算方法及装置，以解决近场区域的地震参数的峰值分布难以确定的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种强震近场地震参数的峰值计算方法，其特征在于，包括：

3、获取目标强震区域对应的震源断裂面的空间三维展布和断裂位移量在发震断裂面的分布；

4、基于震源断裂面的空间三维展布和断裂位移量在发震断裂面的分布进行子震源划分，确定多个子震源参数；

5、获取地震区域内余震的地震参数峰值记录数据和主震的地震参数峰值记录数据；其中，地震区域与目标强震区域的强震次数相同；

6、基于余震的地震参数峰值记录数据和主震的地震参数峰值记录数据，通过加权二次回归算法计算待回归常数；待回归常数包括第一回归常数、第二回归常数、第三回归常数、第四回归常数、第五回归常数和第六回归常数；

7、基于多个子震源参数和待回归常数计算强震近场地震参数的峰值；其中，强震近场地震参数的峰值用于地震预警分析。

8、本实施例提供的一种强震近场地震参数的峰值计算方法，基于震源断裂面的空间三维展布和断裂位移量在发震断裂面的分布进行子震源划分，使得强震近场地震参数的峰值考虑了发震断层的空间几何形态以及发震时刻断层能量释放的不均匀性，并且引入地震区域内余震的地震参数峰值记录数据和主震的地震参数峰值记录数据，克服了回归数据量不足的问题，最后，基于余震的地震参数峰值记录数据和主震的地震参数峰值记录数据，通过加权二次回归算法计算待回归常数；待回归常数包括第一回归常数、第二回归常数、第三回归常数、第四回归常数、第五回归常数和第六回归常数，规避了余震地震矩与震源距离互相关问题，提高了强震近场地震参数的峰值的准确度，从而获得更丰富的近场地震参数的峰值细节，应用于地震相关的防灾减灾工程设计。

9、在一种可选的实施方式中，基于震源断裂面的空间三维展布和断裂位移量在发震断裂面的分布进行子震源划分，确定多个子震源参数，包括：

10、对震源断裂面的空间三维展布和断裂位移量在发震断裂面的分布进行子震源划分，生成子震源的断层位移和震源面积；

11、基于子震源的断层位移和震源面积确定子震源震级范围；

12、获取强震后余震的地震台站数据，基于强震后余震的地震台站数据确定余震震级范围；

13、将子震源震级范围和余震震级范围进行比较，当余震震级范围和子震源震级范围相等时，则基于震源断裂面的空间三维展布和断裂位移量在发震断裂面的分布确定多个子震源参数；其中，子震源参数包括子震源地震矩和子震源与近场震源点之间的距离。

14、本实施例提供的一种强震近场地震参数的峰值计算方法，考虑了发震断层的空间几何形态以及发震时刻断层能量释放的不均匀性，使得划分生成的子震源更加符合强震近场地震的场景，提高了强震近场地震参数的峰值的准确度。

15、在一种可选的实施方式中，对震源断裂面的空间三维展布和断裂位移量在发震断裂面的分布进行子震源划分，生成子震源的断层位移和震源面积，包括：

16、基于震源断裂面的空间三维展布和断裂位移量在发震断裂面的分布建立发震断裂面空间展布与能量分布模型；

17、将发震断裂面空间展布与能量分布模型划分为多个矩形，将多个矩形对应的形心作为子震源；其中，多个矩形空间依次分布；

18、基于发震断裂面空间展布与能量分布模型获取子震源的断层位移和震源面积。

19、本实施例提供的一种强震近场地震参数的峰值计算方法，将发震断裂面空间展布与能量分布模型划分为多个矩形，实现了对子震源的精确划分，减少了后续子震源震级范围的计算步骤。

20、在一种可选的实施方式中，基于子震源的断层位移和震源面积确定子震源震级范围，包括：

21、基于子震源的断层位移和震源面积确定子震源的地震矩；

22、基于子震源的地震矩确定子震源震级范围。

23、本实施例提供的一种强震近场地震参数的峰值计算方法，基于子震源的断层位移和震源面积确定子震源震级范围，实现了对子震源震级范围的准确计算。

24、在一种可选的实施方式中，基于余震的地震参数峰值记录数据和主震的地震参数峰值记录数据，通过加权二次回归算法计算待回归常数，包括：

25、基于余震的地震参数峰值记录数据，通过加权二次回归算法生成第一回归常数、第二回归常数、第三回归常数和第四回归常数；

26、基于主震的地震参数峰值记录数据，通过加权二次回归算法生成第五回归常数和第六回归常数。

27、本实施例提供的一种强震近场地震参数的峰值计算方法，通过余震的地震参数峰值记录数据和主震的地震参数峰值记录数据克服了回归数据量不足的问题，并引入加权二次回归法，规避了余震地震矩与震源距离互相关问题，提高了强震近场地震参数的峰值的准确度。

28、在一种可选的实施方式中，基于余震的地震参数峰值记录数据，通过加权二次回归算法生成第一回归常数、第二回归常数、第三回归常数和第四回归常数，包括：

29、设置第一回归常数为一，对第一回归常数进行多次加权；

30、基于多次加权后的第一回归常数和余震的地震参数峰值记录数据，生成多个无偏估计误差以及与多个无偏估计误差相对应的第二回归常数、第三回归常数和第四回归常数；

31、对多个无偏估计误差进行比较，基于比较结果确定最小无偏估计误差，并输出最小无偏估计误差对应的第一回归常数、第二回归常数、第三回归常数和第四回归常数。

32、本实施例提供的一种强震近场地震参数的峰值计算方法，通过无偏估计误差的比较确定回归常数，提高了对回归常数的计算效率，提高了强震近场地震参数的峰值的准确度。

33、在一种可选的实施方式中，基于多次加权后的第一回归常数和余震的地震参数峰值记录数据，生成多个无偏估计误差以及与多个无偏估计误差相对应的第二回归常数、第三回归常数和第四回归常数，包括：

34、获取地震区域内余震的震级和余震相应站台的震源距离；

35、基于多次加权后的第一回归常数、余震的震级和余震相应站台的震源距离进行加权二次回归计算，生成第二回归常数、第三回归常数和第四回归常数；

36、基于第一回归常数、第二回归常数、第三回归常数和第四回归常数和余震的地震参数峰值记录数据计算无偏估计误差。

37、在一种可选的实施方式中，基于主震的地震参数峰值记录数据，通过加权二次回归算法生成第五回归常数和第六回归常数，包括：

38、设置第五回归常数和第六回归常数为一，对第五回归常数和第六回归常数进行多次加权；

39、基于多次加权后的第五回归常数和第六回归常数，以及主震的地震参数峰值记录数据生成多个峰值误差以及与多个峰值误差对应的第五回归常数和第六回归常数；

40、将多个峰值误差进行比较，基于比较结果确定最小峰值误差，并输出与最小峰值误差相对应的第五回归常数和第六回归常数。

41、本实施例提供的一种强震近场地震参数的峰值计算方法，通过峰值误差的比较确定回归常数，提高了对回归常数的计算效率，提高了强震近场地震参数的峰值的准确度。

42、在一种可选的实施方式中，基于多个子震源参数和待回归常数计算强震近场地震参数的峰值，包括：

43、基于子震源地震矩、子震源与近场震源点之间的距离、第一回归常数、第二回归常数、第三回归常数和第四回归常数计算多个子震源的地震参数峰值；

44、基于子震源与近场震源点之间的距离和第五回归常数，利用预设条件函数确定对近场震源点的地震参数峰值具有贡献的子震源；

45、基于多个子震源的地震参数峰值、对近场震源点的地震参数峰值具有贡献的子震源和第六回归常数计算强震近场地震参数的峰值。

46、本实施例提供的一种强震近场地震参数的峰值计算方法，通过将发震过程简化为位于主震震源的子震源向着邻近子震源传递破裂的过程，进而近场震源点的地震参数峰值受到多个子震源的贡献，越靠近主震震源的子震源对近场震源点的峰值贡献越大，在考虑发震断层能量时空分布不均匀的情况下实现了强震近场地震参数的峰值的计算。

47、在一种可选的实施方式中，基于子震源与近场震源点之间的距离，利用预设条件函数确定对近场震源点的地震参数峰值具有贡献的子震源，包括：

48、基于子震源与近场震源点之间的距离进行比较，基于比较结果选取最小震源距离值；

49、基于最小震源距离值、多个震源距离值和第五回归常数确定对近场震源点的地震参数峰值具有贡献的子震源。

50、在一种可选的实施方式中，基于多个子震源的地震参数峰值、对近场震源点的地震参数峰值具有贡献的子震源和第六回归常数计算强震近场地震参数的峰值，包括：

51、获取近场震源点与主震震源点之间的距离，基于多个子震源的地震参数峰值、第六回归常数、多个震源距离值、最小震源距离值、对近场震源点的地震参数峰值具有贡献的子震源和近场震源点与主震震源点之间的距离计算强震近场地震参数的峰值。

52、在一种可选的实施方式中，强震近场地震参数的峰值的计算公式如下所示：

53、

54、上式中，s表示强震近场地震参数的峰值，si表示第i个子震源的地震参数峰值，rmin表示最小震源距离值，ri表示第i个震源距离值，r0表示近场震源点到主震震源点之间的距离，u表示第六回归常数，m表示对近场震源点的地震参数峰值具有贡献的子震源的总数量。

55、第二方面，本发明提供了一种强震近场地震参数的峰值计算装置，包括：

56、第一获取模块，用于获取目标强震区域对应的震源断裂面的空间三维展布和断裂位移量在发震断裂面的分布；

57、划分模块，用于基于震源断裂面的空间三维展布和断裂位移量在发震断裂面的分布进行子震源划分，确定多个子震源参数；

58、第二获取模块，用于获取地震区域内余震的地震参数峰值记录数据和主震的地震参数峰值记录数据；其中，地震区域与目标强震区域的强震次数相同；

59、确定模块，用于基于余震的地震参数峰值记录数据和主震的地震参数峰值记录数据，通过加权二次回归算法计算待回归常数；待回归常数包括第一回归常数、第二回归常数、第三回归常数、第四回归常数、第五回归常数和第六回归常数；

60、计算模块，用于基于多个子震源参数和待回归常数计算强震近场地震参数的峰值；其中，强震近场地震参数的峰值用于地震预警分析。

61、第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的一种强震近场地震参数的峰值计算方法。

62、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的一种强震近场地震参数的峰值计算方法。