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地震预警中震源参数的快速确定研究

董鹏聪  
【摘要】: 为了最大限度地减少地震造成的人员伤亡和灾害损失,最根本的途径是准确地预报地震并在震前、震后采取相应措施,但在地震预报尚未过关、建筑物抗震能力有待提高的今天,为了减少人员伤亡、有效地减轻地震的经济损失,地震预警就显得尤为重要。基于实时强震观测台网和智能应急控制系统得不断发展,地震预警系统日益引起政府部门和广大人民的关注。要想建立地震预警系统,首先要随着时间变化快速、基本准确地估计地震的震源参数。快速指的是地震发生后要在尽可能短的时间内(0~5秒)拾取到地震波、判断出地震位置、给出震级大小;基本准确是指所得到的判断结果基本准确,虽然与最后的准确结果有差别,但是差别要在一定范围之内,例如说不超过半个震级;随着时间变化是要对判断的结果进行实时更新,得到当前时刻的最佳结果。本文在系统总结国内外地震预警系统的基础上,介绍了地震预警系统框架的组成部分及各部分的具体作用,并介绍了地震预警类型和国内外地震预警的发展现状,并指出各种地震预警类型的优缺点。以下是本论文工作的主要内容: 1.地震波到时的确定。本文采用信号短时平均值与长时平均值之比(STA/LTA)的方法来确定地震波的到时,当地震波到达时,STA(短时平均值)的变化要比LTA(长时平均值)快,相应的STA/LTA值会有一个明显的增加,当其比值大于某一个阈值时,此点被判定为初动,即地震波到达时刻。此法的优点是计算方便、费时短,适合实时处理,缺点是当信噪比比较低,或者初动不明显时效果不好。 2.地震震源的确定。本文采用迭代解方程组的方法来确定震源位置,此法是选取三个接收到地震波的台站与震源之间距离分别建立方程,利用迭代的方法求解震源坐标,从而确定震源位置。此法的优点是计算简单任何三个接收到地震波的台站都可进行求解,费时短,缺点是解不唯一,与实际有差别。 3.地震震级的确定。本文采用加利福尼亚州的经验公式来确定震级,此法的优点是竖向记录和水平向记录可以分别采用不同的公式计算震级,而且每一方向上的P波和S波部分的计算公式也不相同,互相可以取平均值作为最后的结果,使确定的震级更加准确,减少了偶然误差,缺点是对于加州的地震确定出的结果较准确,别的地区需要重新回归公式系数。 4.算例。利用本文介绍的方法,选取加州的另外一次地震记录,计算地震波到时、震源位置和震级大小,并与实际结果相比较。


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