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1、第34卷第4期地震地質Vo1.34.NO.42012年12月SEISMOLOGYANDGEOLOGYDec..2012使用灰色聚類方法評估長江三峽水庫湖北不同庫段水庫誘發(fā)地震的震級上限馬文濤徐錫偉于貴華苑京立徐長朋藺永(中國地震局地質研究所,活動構造與火山重點實驗室,北京100029)摘要利用150例水庫誘發(fā)地震震例和532個國內大型水庫資料,使用灰色聚類方法,按庫深、庫容、區(qū)域應力狀態(tài)、斷層活動性、巖性介質條件和地震活動背景等6個誘震因素,統(tǒng)計出相應的發(fā)震比例數(shù),以此作為水庫地震預測指標。再根據(jù)長江三峽水庫壩址區(qū)、
2、香溪河口及仙女山斷裂帶過江段、泄灘西和巴東及神龍溪兩岸的6個獨立的誘震因素,評估各段的水庫誘發(fā)地震震級上限。計算結果表明長江三峽水庫壩址區(qū)震級上限<3級,香溪河口及仙女山斷裂帶過江段4~5級,泄灘西<3級,巴東北岸及神龍溪兩岸震級3~4級。并得到了長江三峽水庫蓄水后實際地震情況的驗證。關鍵詞灰色聚類方法震級上限評估水庫誘發(fā)地震長江三峽水庫中圖分類號:P315.9文獻標識碼:A文章編號:0253—4967(2012)04—0726—13O引言水庫地震危險性評估是地震預測中重要的研究方向和課題之一,其原理是根椐庫區(qū)及其附
3、近區(qū)域的地質、構造、地震和工程等條件,考慮到蓄水后水載荷和孑L隙壓變化的影響,對水庫區(qū)未來水庫誘發(fā)地震“時、空、強”的可能性進行評價,預測水庫誘發(fā)地震最可能的發(fā)震地段、最大震級等,為水庫大壩安全運行、快速評價地震災害及次生災害、抗震減災提供參考依據(jù)。本文使用灰色聚類方法,利用我們收集到的150例水庫誘發(fā)地震震例和532個國內大型水庫資料,按庫深、庫容、區(qū)域應力狀態(tài)、斷層活動性、巖性介質條件和地震活動背景等6個誘震因素,統(tǒng)計出相應的發(fā)震比例數(shù),作為水庫地震預測指標。然后根據(jù)長江三峽水庫壩址區(qū)、香溪河口及仙女山斷裂帶過江
4、段、泄灘西和巴東及神龍溪兩岸的實際6個誘震因素參數(shù),對長江二峽水庫庫區(qū)這4個地段的水庫誘發(fā)地震最高震級進行了評估計算,并得到了實際水庫地震震例的檢驗。1研究方法簡述水庫地震危險性評估方法有很多,如類比法(工程、地質)(胡毓良等,1979年;夏其發(fā)等,1984,2012)、成因模式法(余永毓,1987)、概率法(胡聿賢等,1991)、模糊數(shù)學法(常寶崎,1997)、灰色系統(tǒng)模型法(鐘以章,1990;黃乃安,1991)等,它們是預測水庫誘發(fā)地震危險性的主[收稿日期]2012—08—20收稿,2012—10—28改回。[基
5、金項目]“十一五”國家科技支撐計劃項目(2008BAC38B04)資助。4期馬文濤等:使用灰色聚類方法評估長江三峽水庫湖北不同庫段水庫誘發(fā)地震的震級上限727要方法。Talwani等(1981)20世紀80年代提出并系統(tǒng)發(fā)展了水庫誘發(fā)地震危險預測方法,并在Ma—nicougan3、Manicougan5、LG2、LG3和Katse大壩成功應用;蘇錦星等(2000)和夏其發(fā)等(2012)使用8個誘震因素;黃潤秋等(1995)提出水庫誘發(fā)地震震級的人工神經(jīng)網(wǎng)絡預測模型。王秋良等(2009)使用統(tǒng)計預測模型對三峽庫區(qū)誘發(fā)地
6、震進行了預測;楊清源等(1996)使用6個誘震因素、譚周地等(1989)和張紹波(1993)對長江三峽水庫誘發(fā)地震危險性進行分析;薛軍蓉等(1992)利用模式識別方法對長江三峽水庫誘發(fā)地震危險性進行預測;易立新(2000)提出了7個影響因子,進行水庫誘發(fā)地震危險區(qū)段的預測?;诮y(tǒng)計的水庫誘發(fā)地震危險性評價方法很多,主要存在的問題是樣本數(shù)少,有一些誘震因素具有隨意性,有些誘震因素不獨立。1.1灰色聚類方法灰色聚類法是基于白化權數(shù),原理是將收集到的樣本按照統(tǒng)計方法取其權,再將被預測對象按照實際指標的值在白化權函數(shù)上找到所
7、對應的權,根據(jù)找到的權值判斷所屬類別(鐘以章,1990;黃乃安,1991;楊清源等,1996;孫君秀,1996)。一般將水庫地震震級作為聚類的類別,設表示第種地震類型(L=1,2,3,?)。獨立的誘震因數(shù)作為聚類指標,設i為第i種預測指標(i=1,2,3,?n)。被預測的水庫作為聚類對象,為第個被預測對象(K=1,2,3,?)。設Z(d)為第個被預測水庫對于的樣本,則(Z(d))為Z(d)對應第三種水庫地震的白化函數(shù)的權,有,,㈢,(^(Z(d))=0,ZK(d)s(1),,㈢式(1)中Y()為第種水庫地震類別第指標
8、的統(tǒng)計數(shù),(,)為第£種水庫地震類別第指標中第個分指標的統(tǒng)計數(shù)。z(),)={z(,,。),ZK(y:),(),))=∑∑(z(d)(2)若被預測水庫地震類別為£,則ZK(YL)=max(ZK(YL.))=Z(Y),(L=m)(3)當L=17/,時,被預測的水庫地震就屬于第m種水庫地震類別。1.2水庫資料情況到目前,我們已經(jīng)收集到全世界范圍內誘