使用灰色聚类方法评估长江三峡水库湖北不同库段水库诱发地震的震级上限.pdf

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1、第34卷第4期地震地质Vo1．34．NO．42012年12月SEISMOLOGYANDGEOLOGYDec．．2012使用灰色聚类方法评估长江三峡水库湖北不同库段水库诱发地震的震级上限马文涛徐锡伟于贵华苑京立徐长朋蔺永(中国地震局地质研究所，活动构造与火山重点实验室，北京100029)摘要利用150例水库诱发地震震例和532个国内大型水库资料，使用灰色聚类方法，按库深、库容、区域应力状态、断层活动性、岩性介质条件和地震活动背景等6个诱震因素，统计出相应的发震比例数，以此作为水库地震预测指标。再根据长江三峡水库坝址区、

2、香溪河口及仙女山断裂带过江段、泄滩西和巴东及神龙溪两岸的6个独立的诱震因素，评估各段的水库诱发地震震级上限。计算结果表明长江三峡水库坝址区震级上限<3级，香溪河口及仙女山断裂带过江段4～5级，泄滩西<3级，巴东北岸及神龙溪两岸震级3～4级。并得到了长江三峡水库蓄水后实际地震情况的验证。关键词灰色聚类方法震级上限评估水库诱发地震长江三峡水库中图分类号：P315．9文献标识码：A文章编号：0253—4967(2012)04—0726—13O引言水库地震危险性评估是地震预测中重要的研究方向和课题之一，其原理是根椐库区及其附

3、近区域的地质、构造、地震和工程等条件，考虑到蓄水后水载荷和孑L隙压变化的影响，对水库区未来水库诱发地震“时、空、强”的可能性进行评价，预测水库诱发地震最可能的发震地段、最大震级等，为水库大坝安全运行、快速评价地震灾害及次生灾害、抗震减灾提供参考依据。本文使用灰色聚类方法，利用我们收集到的150例水库诱发地震震例和532个国内大型水库资料，按库深、库容、区域应力状态、断层活动性、岩性介质条件和地震活动背景等6个诱震因素，统计出相应的发震比例数，作为水库地震预测指标。然后根据长江三峡水库坝址区、香溪河口及仙女山断裂带过江

4、段、泄滩西和巴东及神龙溪两岸的实际6个诱震因素参数，对长江二峡水库库区这4个地段的水库诱发地震最高震级进行了评估计算，并得到了实际水库地震震例的检验。1研究方法简述水库地震危险性评估方法有很多，如类比法(工程、地质)(胡毓良等，1979年；夏其发等，1984，2012)、成因模式法(余永毓，1987)、概率法(胡聿贤等，1991)、模糊数学法(常宝崎，1997)、灰色系统模型法(钟以章，1990；黄乃安，1991)等，它们是预测水库诱发地震危险性的主[收稿日期]2012—08—20收稿，2012—10—28改回。[基

5、金项目]“十一五”国家科技支撑计划项目(2008BAC38B04)资助。4期马文涛等：使用灰色聚类方法评估长江三峡水库湖北不同库段水库诱发地震的震级上限727要方法。Talwani等(1981)20世纪80年代提出并系统发展了水库诱发地震危险预测方法，并在Ma—nicougan3、Manicougan5、LG2、LG3和Katse大坝成功应用；苏锦星等(2000)和夏其发等(2012)使用8个诱震因素；黄润秋等(1995)提出水库诱发地震震级的人工神经网络预测模型。王秋良等(2009)使用统计预测模型对三峡库区诱发地

6、震进行了预测；杨清源等(1996)使用6个诱震因素、谭周地等(1989)和张绍波(1993)对长江三峡水库诱发地震危险性进行分析；薛军蓉等(1992)利用模式识别方法对长江三峡水库诱发地震危险性进行预测；易立新(2000)提出了7个影响因子，进行水库诱发地震危险区段的预测。基于统计的水库诱发地震危险性评价方法很多，主要存在的问题是样本数少，有一些诱震因素具有随意性，有些诱震因素不独立。1．1灰色聚类方法灰色聚类法是基于白化权数，原理是将收集到的样本按照统计方法取其权，再将被预测对象按照实际指标的值在白化权函数上找到所

7、对应的权，根据找到的权值判断所属类别(钟以章，1990；黄乃安，1991；杨清源等，1996；孙君秀，1996)。一般将水库地震震级作为聚类的类别，设表示第种地震类型(L=1，2，3，⋯)。独立的诱震因数作为聚类指标，设i为第i种预测指标(i=1，2，3，⋯n)。被预测的水库作为聚类对象，为第个被预测对象(K=1，2，3，⋯)。设Z(d)为第个被预测水库对于的样本，则(Z(d))为Z(d)对应第三种水库地震的白化函数的权，有，，㈢，(^(Z(d))=0，ZK(d)s(1)，，㈢式(1)中Y()为第种水库地震类别第指标

8、的统计数，(，)为第￡种水库地震类别第指标中第个分指标的统计数。z()，)={z(，，。)，ZK(y：)，()，))=∑∑(z(d)(2)若被预测水库地震类别为￡，则ZK(YL)=max(ZK(YL．))=Z(Y)，(L=m)(3)当L=17／,时，被预测的水库地震就属于第m种水库地震类别。1．2水库资料情况到目前，我们已经收集到全世界范围内诱