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研究亮點
基于地形特征的中國區域VS30預測模型
發布時間： 2023-09-21 點擊數量：8250研究背景：
局部場地對地震動的放大作用在近年發生的許多破壞性地震中都有充分體現，許多研究發現VS30（地表以下30m范圍內土層的平均剪切波速值）與場地放大具有很好的相關性。因此，VS30作為典型的場地參數在工程地震領域得到廣泛應用。例如，在地震動模擬工作中被用于衡量淺層地表放大幅值的指標，用以評估土壤的地震液化程度（等。獲取場地VS30值最直接和精確的做法是現場鉆孔勘察和剪切波速測試，然而部分場地由于工作條件限制以及經濟性考量，這種方式難以實現。因此，近年來發展了基于地形特征的VS30估計方法。較典型的應用案例是，在美國NGA項目開發強震動Flatfile時確定臺站的場地參數過程中得到有效應用。另外，震后震動圖（ShakeMap）的快速生成以及地震保險費率厘定等工作中由于對區域場地分類圖有重要需求也需要采用該方法。因此，基于地形特征的場地參數VS30估計方法具有重要應用需求和前景。
研究方法及結果：
發展基于地形特征的場地參數VS30估計方法因其具有重要應用需求而成為研究熱點。以我國新疆維吾爾自治區和河北省的DEM數據和工程鉆孔資料驗證一種基于決策樹理論考慮地形特征的VS30估計方法在我國的適用性，檢驗方法的準確性和對DEM數據精度的敏感性。并在此基礎上應用來自四川、云南、北京等七個省（或直轄市）的鉆孔數據，劃分為3個研究區域，分析各地區的地形特征參數閾值的差異及VS30預測模型的差異，建立基于地形特征的中國區域VS30模型，并通過對模型殘差進行空間插值分析，對區域原始VS30模型預測結果進行了更新。
該成果發表在國際權威期刊《地球物理學報》和《Earth，Planet and Space》（張雨婷,任葉飛*,溫瑞智,王大任，冀昆. 基于決策樹考慮地形特征的場地參數估計方法[J].地球物理學報,2022,65(02):698-710；Yuting Zhang, Yefei Ren*, Ruizhi Wen, Hongwei Wang, Kun Ji. Regional terrain-based VS30 prediction models for China, 2023,. doi: 10.1186/s40623-023-01826-3.（*通訊作者）。
圖1 基于三項地形特征的場地地形類別劃分流程
圖2 新疆與河北地區16個地形類別的VS30最佳預測值及與Yong等（2012）結果的比較
圖3三項地形特征參數（坡度、紋理及凸度）的閾值：（a）首都圈、川滇及兩廣地區；（b）新疆、河北省及全球
圖4首都圈、川滇及兩廣地區殘差的空間變化趨勢及更新后的區域VS30預測結果
