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概率地震滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃方法及應(yīng)用

劉甲美

(中國(guó)地震局地球物理研究所，北京100081)

地震是滑坡的一個(gè)重要誘發(fā)因素。研究表明，4.0級(jí)以上地震即可誘發(fā)滑坡，而中、強(qiáng)地震即可誘發(fā)大規(guī)模的滑坡災(zāi)害，造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，特大型地震誘發(fā)滑坡導(dǎo)致的災(zāi)害程度甚至?xí)?qiáng)于地震造成的損失程度。我國(guó)地處太平洋地震帶和歐亞地震帶之間，山區(qū)面積廣大，具有極高的地震滑坡危險(xiǎn)性； 隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源開發(fā)利用，經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略向西部山區(qū)的轉(zhuǎn)移，在進(jìn)行越來越多的城市規(guī)劃、鐵路、公路、水庫(kù)大壩及重要建筑物選址等土地利用的同時(shí)，也將承受著更加嚴(yán)重的地震滑坡風(fēng)險(xiǎn)。亟需進(jìn)行地震滑坡危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)及區(qū)劃，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理，以減輕規(guī)模大且分布范圍廣的地震滑坡災(zāi)害。

未來地震的發(fā)生具有一定的隨機(jī)性，地震強(qiáng)度、位置及地震頻度等都具有不確定性。對(duì)研究區(qū)地震誘發(fā)滑坡的危險(xiǎn)性進(jìn)行分析及區(qū)劃，需要考慮所有潛在地震的影響。現(xiàn)有的研究以遭受給定超越概率水平的地震動(dòng)作用下的滑坡危險(xiǎn)性進(jìn)行區(qū)劃，忽視了部分潛在發(fā)生地震的影響，是一種條件概率下的危險(xiǎn)性區(qū)劃。本文在分析現(xiàn)有地震滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃研究成果的基礎(chǔ)上，提出了一種考慮所有潛在發(fā)生地震影響的地震滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃新方法。為此，論文首先對(duì)影響地震滑坡的主要因素進(jìn)行了歸納與總結(jié)，在此基礎(chǔ)上結(jié)合概率地震危險(xiǎn)性分析和地震滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的Newmark累積位移模型，建立了考慮潛在地震影響的概率地震滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃方法； 利用集集地震、汶川地震、東日本大地震及蘆山地震中記錄到的大量強(qiáng)震記錄，系統(tǒng)分析了與地震滑坡密切相關(guān)的地震動(dòng)參數(shù)----阿里亞斯烈度(Arias Intensity)的空間分布特征，考察了現(xiàn)有阿里亞斯烈度衰減關(guān)系的適用性； 以天水強(qiáng)震區(qū)為例，開展概率地震滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃方法的應(yīng)用。在以上工作的基礎(chǔ)上，本文取得了以下進(jìn)展和成果：

(1) 初步建立了一種新的考慮潛在地震影響的概率地震滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃方法。該方法充分考慮了潛在地震發(fā)生的不確定性，并可修正震源機(jī)制、場(chǎng)地類型及地形高度的影響，區(qū)別于以往使用給定超越概率的地震動(dòng)開展地震滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃，考慮了所有潛在地震對(duì)于誘發(fā)場(chǎng)點(diǎn)發(fā)生地震滑坡的貢獻(xiàn)；

(2) 利用幾次地震獲取的大量強(qiáng)震數(shù)據(jù)，對(duì)現(xiàn)有阿里亞斯烈度衰減關(guān)系的適用性進(jìn)行了系統(tǒng)深入的討論，相關(guān)研究可為使用阿里亞斯烈度參數(shù)開展地震滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃以及今后建立我國(guó)的阿里亞斯烈度衰減關(guān)系提供參考； 分析了阿里亞斯烈度的空間分布特征，包括斷層走向?qū)鼣鄬拥卣饎?dòng)的影響、上盤效應(yīng)、破裂傳播方向性效應(yīng)及地形效應(yīng)等，對(duì)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)地震滑坡的形成機(jī)理、有針對(duì)性地制定減輕和防御地震滑坡災(zāi)害的對(duì)策具有重要價(jià)值；

(3) 以天水強(qiáng)震區(qū)為例，基于我國(guó)新一代地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖的潛在震源區(qū)模型以及本文利用實(shí)測(cè)強(qiáng)震數(shù)據(jù)，開展適用性對(duì)比分析所選出的阿里亞斯烈度衰減關(guān)系，結(jié)合根據(jù)研究區(qū)的地層巖性及高程等數(shù)據(jù)所獲取的Newmark累積位移模型參數(shù)，采用本文建立的概率地震滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃方法，分析了研究區(qū)未來50年內(nèi)不同地區(qū)的地震滑坡危險(xiǎn)性(地震滑坡概率)。結(jié)果表明，地震滑坡中、高危險(xiǎn)區(qū)主要分布在物質(zhì)結(jié)構(gòu)較為松散及垂直節(jié)理和裂隙發(fā)育的黃土丘陵和成巖性較差的泥巖出露且斜坡坡度較大(坡度大于30°)的地區(qū)，其中又以渭河及其支流藉河、牛頭河兩岸的地震滑坡危險(xiǎn)性較高，對(duì)天水市區(qū)周邊及隴海鐵路構(gòu)成極大的威脅，可為相關(guān)的土地規(guī)劃利用及地震滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管理提供參考。

關(guān)鍵詞地震滑坡； 危險(xiǎn)性區(qū)劃； 概率地震危險(xiǎn)性分析； Newmark累積位移模型； 阿里亞斯烈度

(作者電子信箱，劉甲美： ljm19870918@126.com)

中圖分類號(hào)：P642.22；

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.01.013