簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 李正宇
Lee, Cheng-yu
論文名稱: 宜蘭地區最大地動加速度之估算
Estimation of the Peak Ground Acceleration in Yilan area
指導教授: 陳光榮
Chen, Kuang-Jung
學位類別: 博士
Doctor
系所名稱: 地球科學系
Department of Earth Sciences
論文出版年: 2019
畢業學年度: 107
語文別: 中文
論文頁數: 117
中文關鍵詞: 複數解載震源函數衰減構造場址效應宜蘭地區最大地動加速度峰值
英文關鍵詞: complex demodulation, source effects, path effects, attenuation structure, site effect, Peak Ground Acceleration(PGA)
DOI URL: http://doi.org/10.6345/NTNU201900690
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:106下載:7
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 本研究提出完整的模式以推算震源頻率函數及強震站的場址效應。使用中央氣象局強地動觀測計畫1996~2009年強震站觀測紀錄,先利用複數解載解析強震站地震紀錄,找出PGA瞬時的頻率函數;利用波線追跡法及能量衰減構造及平均法推算震源函數;再推算出各強震站的場址效應。最後利用已知震源函數、路徑效應及場址效應估算宜蘭地區各強震站的最大加速度峰值。得到以下幾點結論:
    (1) 各強震站PGA瞬時的頻率函數與全時段地震紀錄的頻率函數有極大的相似性。
    (2) 宜蘭地區放大頻率範圍在1Hz~5Hz為主,且靠近山區頻率有變大趨勢。宜蘭地區第一主頻的場址效應,放大倍率大多落於0.9~2.5倍之間。而且靠近蘭陽平原西北部強震站放大倍率較低(1.2~1.8倍),東部平原放大率較高(2.4~3.0倍)。
    (3) 利用已知震源函數、路徑效應及場址效應推估宜蘭地區的最大地動加速度峰值,除了南澳地區強震站有明顯低估外,其餘地區有相當的準確度。

    In this study we develop a procedure to estimate the peak ground acceleration (PGA) in Yilan area. In the first step, the frequency function at the PGA time is calculated by using the complex demodulation to the seismic record of the strong earthquake stations from 1996 to 2009 of the CWBSN. Then, the source frequency function is estimated by using the ray tracing method, the attenuation structure and the average method. The site effect of each station is derived from the source function and path effect correction. Finally, the source frequency function, path effect and site effect are compiled to estimate the peak ground acceleration of each station in Yilan area. The conclusions in this study are shown in the follow:
    (1) The instantaneous frequency function at the PGA time shows well correlation to the frequency function of the whole seismic record.
    (2) The amplification frequency range of Yilan area is mainly within 1~5Hz, and the frequency near the mountainous area has a tendency to become larger. The site effect in Yilan area indicates that the first magnification frequency mostly falls between 0.9 and 2.5 times. Moreover, the magnifying ratio near the strong earthquake station in the northwest of Lanyang Plain is low (1.2~1.8 times), and the magnification in the eastern plain is higher (2.4~3.0 times).
    (3) The estimated of the peak ground acceleration in Yilan area, using the source function, path effect and site effect, is compared to the observed data. It shows a little inconsistence in most stations except for the Nanao station.

    摘 要 I Abstract II 誌 謝 IV 目 錄 Ⅴ 表目錄 VII 圖目錄 VIII 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 文獻回顧 7 1.2.1 宜蘭地區的地形特色 7 1.2.2 衰減模式研究 12 1.2.3 震源時間函數研究 15 1.2.4 路徑效應研究 18 1.2.5 場址效應研究 19 第二章 理論基礎與研究方法 26 2.2 理論基礎 26 2.2 波線追跡法 28 2.3 路徑效應之計算 29 2.4 複數解載 31 2.5 震源函數之復原與場址效應之估算 35 第三章 研究資料與研究流程 37 3.1 研究資料 37 3.2 研究流程 37 3.2.1 PGA時刻頻譜與地震全紀錄頻譜 38 3.2.2 宜蘭地區強震站的場址效應與最大地動加速度峰值推估 39 第四章 實驗結果與討論 43 4.1 PGA時刻頻譜與傅式頻譜比較 43 4.2.1 震源(頻率)函數 50 4.2.2 強震站場址效應 53 4.2.3 宜蘭地區最大的地動加速度的估算 60 第五章結論 64 參考文獻 66 附錄A 本研究使用之速度構造(Roecker et al., 1987) 74 附錄B 本研究使用之QS衰減構造(Chen et al., 1996) 83 附錄C 本研究使用宜蘭地區強震站(中央氣象局) 92 附錄D 本研究的地震事件PGA時刻頻譜與的地震全紀錄總頻譜 96 附錄E 宜蘭地區推估事件震源效應 109 附錄F 宜蘭地區強震站場址效應 110 附錄G 宜蘭地區強震站的最大地動加速度觀測值與推估值比較 114

    Ammon, C.J., Velasco, A.A., and Lay, T. (2006). Rapid estimation of first‐order rupture characteristics for large earthquakes using surface waves: 2004 Sumatra‐Andaman earthquake. Geophysical Research Letters, vol. 33, no. 14, L14314. doi:10.1029/2006GL026303.
    Banks, R.J. (1975). Complex Demodulation of Geomagnetic Data and the Estimation of Transfer Functions. Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society, vol. 43, no. 1, p. 87-101. doi:10.1111/j.1365-246X.1975.tb00629.x.
    Borcheret, R. D. (1970). Effect of local geology on geology on ground motion near San Francisco Bay, Bull. Seism. Soc. Am., 60, 29-61.
    Campbell, K. W.( 1981) “Near-source attenuation of peak horizontal acceleration”, Bull. Seis. Soc. Am., 71, 2039-2070.
    Chang, C.P., Angelier, J., and Huang, C.Y. (2000). Origin and evolution of a mélange: the active plate boundary and suture zone of the Longitudinal Valley, Taiwan. Tectonophysics, vol. 325, no. 1–2, p. 43-62. doi:http://dx.doi.org/10.1016/S0040-1951(00)00130-X.
    Chen, K.J. (1998). S-wave attenuation structure in the Taiwan area and its correlation to seismicity. Terrestrial Atmospheric and Oceanic Sciences, vol. 9, no. 1, p. 97-118.
    Chen, K.J., Ho, Y.R., Chiu, B., Wang, J.S., Sun, R., and Lin, C.H. (2007). Correlation between time change in modulus of short-period geomagnetic variation and seismicity in Taiwan. Terrestrial Atmospheric and Oceanic Sciences, vol. 18, no. 3, p. 577-591.
    Chen, K.J., Yeh, Y.H., and Shyu, C.T. (1996). Qp structure in the Taiwan area and its correlation to seismicity. Terrestrial Atmospheric and Oceanic Sciences, vol. 7, no. 4, p. 409-429.
    Chen, K.J., Yeh, Y.H., and Tsai, Y.B. (1985). A study on complex demodulation of the geomagnetic total intensity data of Taiwan. Bulletin of the Institute of Earth Sciences, Academia Sinica, vol. 5, p. 125-136.
    Chen, Y., and Xu, L. (2000). A time‐domain inversion technique for the tempo‐spatial distribution of slip on a finite fault plane with applications to recent large earthquakes in the Tibetan Plateau. Geophysical Journal International, vol. 143, no. 2, p. 407-416.
    Courboulex, F., Virieux, J., Deschamps, A., Gibert, D., and Zollo, A. (1996). Source investigation of a small event using empirical Green's functions and simulated annealing. Geophysical Journal International, vol. 125, no. 3, p. 768-780.
    Ho, C.S. (1986). A synthesis of the geologic evolution of Taiwan. Tectonophysics, vol. 125, no. 1, p. 1-16. doi:http://dx.doi.org/10.1016/0040-1951(86)90004-1.
    Julian, B., and Gubbins, D. (1977). Three-dimensional seismic ray tracing. Journal of Geophysics, vol. 43, no. 1, p. 95-114.
    Kikuchi, M., and Kanamori, H. (1991). Inversion of complex body waves—III. Bulletin of the Seismological Society of America, vol. 81, no. 6, p. 2335-2350.
    Lachet, C. and P.-Y. Bard, G,(1994). Numerical and theoretical investigations on the possibilities and limitation of Nakamura’s technique, J. Phys. Earth, 42, 377-397.
    Lee, C. T., C. T. Cheng, C. W. Liao and Y. B. Tsai,(2001) “Site classification of Taiwan free-field strong-motion stations”, The Chi-Chi special issue of the Bull. Seism. Soc. Am., 91,1283-1297.
    Lee, W.H.K., and Lahr, J.C. (1972). HYPO71: A computer program for determining hypocenter, magnitude, and first motion pattern of local earthquakes (2331-1258). Retrieved from. 69Open-File Report (No. 6972-224), U.S. Geological Survey, 100p.
    Ma, K.F., Mori, J., Lee, S.J., and Yu, S.B. (2001). Spatial and temporal distribution of slip for the 1999 Chi-Chi, Taiwan, earthquake. Bulletin of the Seismological Society of America, vol. 91, no. 5, p. 1069-1087.
    Ma, K.F., Wang, J.H., and Zhao, D. (1996). Three-Dimensional Seismic Velocity Structure of the Crust and Uppermost Mantle beneath Taiwan. Journal of Physics of the Earth, vol. 44, no. 2, p. 85-105.
    Nakamura, Y. (1989). A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface, QR of RTR1 30, 1, February
    Nakamura, Y. (1996). Real Time Information Systems for SeismicHazards Mitigation UrEDAS, HERAS and PIC, QR of RTRI, 37, no.3,112-127.
    Phillips, W. S. and K. Aki, “Site amplification of coda waves from local earthquake in central California”, Bull. Seism. Soc. Am., 76, 627-648, 1986.
    Rau, R.J., and Wu, F.T. (1995). Tomographic imaging of lithospheric structures under Taiwan. Earth and Planetary Science Letters, vol. 133, no. 3, p. 517-532.
    Roecker, S., Yeh, Y., and Tsai, Y. (1987). Three‐dimensional P and S wave velocity structures beneath Taiwan: deep structure beneath an arc‐continent collision. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, vol. 92, no. B10, p. 10547-10570.
    Roumelioti, Z., Kiratzi, A., and Dreger, D. (2004). The source process of the 2001 July 26 Skyros Island (Greece) earthquake. Geophysical Journal International, vol. 156, no. 3, p. 541-548.
    Scherbaum, F. (1990). Combined inversion for the three-dimensional Q structure and source parameters using microearthquake spectra. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, vol. 95, no. B8, p. 12423-12438. doi:10.1029/JB095iB08p12423.
    Tsai, Y.-B., T.-M. Yu, H.-L. Chao, C.-P. Lee, 2001. Spatial distributionand age dependence of human-fatality rates from the Chi-Chi, Taiwan,Earthquake of 21 September 1999, Bull. Seism. Soc. Am., 91,1298-1309.
    Zhang, W., Iwata, T., Irikura, K., Pitarka, A., and Sekiguchi, H. (2004). Dynamic rupture process of the 1999 Chi‐Chi, Taiwan, earthquake. Geophysical research letters, vol. 31, no. 10. doi:10.1029/2004GL019827.
    Zollo, A., Capuano, P., and Singh, S.K. (1995). Use of small earthquake records to determine the source time functions of larger earthquakes: an alternative method and an application. Bulletin of the Seismological Society of America, vol. 85, no. 4, p. 1249-1256.
    中央氣象局 (2016) 地震活動彙整,中央氣象局, http://www.cwb.gov.tw/V7/earthquake/rtd_eq.htm
    (2016年3月查詢)。
    中央氣象局地球物理資料管理系統 (2017) 自由場強地動觀測網, http://gdms.cwb.gov.tw/gdms-freefield.php
    (2016年3月查詢)。
    中央氣象局地震測報中心20週年專刊(2009),中央氣象局地震測報中心, http://scweb.cwb.gov.tw/Twenty.aspx?ItemId=8&loc=tw
    (2016年3月查詢)。
    工程地震學研究室 (2017) 國立中正大學地球與環境科學系, http://www.eq.ccu.edu.tw/lab/lab520/introduction.html
    (2016年6月查詢)。
    王立程(2018) 以複數解載分析臺北都會區最大地動加速度主要頻率特性。國立臺灣師範大學碩士論文,共70頁。
    王仁聖 (2011) 以時頻分析探討地動加速度譜之異常。國立臺灣師範大學碩士論文,共90頁。
    王郁如 (2004) 台灣弧陸碰撞構造之地殼及頂部地函的三維S波衰減模型。國立中央大學碩士論文,共112頁。
    王郁如 (2010) 台灣地殼及頂部地函三維P波、S波衰減模型對於造山帶構造特性與機制之探討。國立中央大學博士論文,共159頁。
    王乾盈、陳桂寶(1993) 蘭陽平原之區域場址效應,台灣地區強地動觀測計畫研討會論文摘要,第74-80頁。
    王聖育(1993)蘭陽平原地震波放大作用之研究,國立中央大學地球物理所碩士論文。
    王鑫 (1980) 台灣的地形景觀,蘇澳山區的水系與地質,p33-36,蘭陽平原的地形特色,p91-93。
    史大勇(2006) 探討蘭陽地區之場址特性。國立中正大學碩士論文,共131頁。
    台北市政府土壤液化潛勢查詢系統https://soil.taipei
    辛在勤 (1998) 台灣地區地震預警之初探訪,氣象學報42卷第2期。
    李正宇 (2008) 台灣地區最大加速度時空變化。國立臺灣師範大學碩士論文,共70頁。
    李正宇、劉貞玲、高毓琦、黃丞皞、馬若涵、王立程、與陳光榮(2018)以複數解載法分析竹子湖強震站最大地動加速度的異常放大現象西太平洋地質科學, 第 15-18 卷, 第 153-174 頁,
    何春蓀 (1986) 臺灣地質概論。經濟部中央地質調查所。
    何春蓀 (2003) 台灣地質概論,中央山脈西翼地質區,中央脊樑山脈帶的地層,經濟部中央地質調查所,p59-62。
    何英銳 (2002) 地磁複變解調與地震活動之相關性:以台灣崙坪全磁力資料為例。 臺灣師範大學碩士論文,共54頁。
    林士棋 (2006) 利用微地動量測探討台北盆地之場址效應,國立中央大學地球物理研究所碩士論文,共111頁。
    馬若涵(2018)集集地震序列之P波震源時間函數探討國立臺灣師範大學碩士論文,共87頁。
    高毓琦(2018) P波震源加速度時間函數之研究-以集集地震為例。國立臺灣師範大學碩士論文,共105頁。
    陳中保 (2008) 利用最大地動加速度值評估台灣西部地區四大都會區之耐震規範。國立臺灣師範大學碩士論文,共105頁。
    陳光榮 (1993) 臺灣地區Qp值之空間分佈及其特性。國立臺灣大學博士論文,共153頁。
    陳建勳(2009)台灣地區地動加速度峰值之推算國立臺灣師範大學碩士論文,共63頁
    許嘉峻(2009). 臺北盆地的場址效應放大效應-譜比法應用於強震資料與理論分析的探討,國立中央大學地球物理研究所碩士論文,共172頁
    郭鎧紋。台北都會區強地動觀測網之地質特性,中央氣象局研究報告第CW81-1A-10 號,1992。
    郭鎧紋。中央氣象局強地動觀測網之地質特性研究(二)-桃、竹、苗地區,中央氣象局研究報告第CW82-1A-11 號,1993。
    郭鎧紋。中央氣象局強地動觀測網之地質特性研究(三)-嘉南地區,中央氣象局研究報告第CW83-1A-12 號,1994。
    黃丞皞(2017)臺灣地區震源P波加速度特性之研究國立臺灣師範大學博士論文,共142頁
    黃丞皞、李正宇、高毓琦、與陳光榮(2018):以複數解載與衰減構造解算震源 P 波加速度時間函數西太平洋地質科學, 第 15-18 卷, 第 131-152 頁。
    黃有志(2003) 蘭陽平原場址效應及淺層S 波速度構造,國立中央大學地球物理研究所碩士論文,共257頁。
    廖日昇(2000) 岩土力學與地震,科技圖書出版。
    詹皓凱(2008) 加速度地動潛勢預估,國立中央大學地球物理研究所碩士論文,共114頁。
    趙曉玲 (2001) 利用921 地震序列之強地動資料對台灣強地動衰減模式與反應譜速估之研究,國立中央大學碩士論文,共130頁。
    劉貞伶 (2009) 以複變解調法分析竹子湖強震站最大地動加速度的異常放大現象。國立臺灣師範大學碩士論文,共55頁。
    劉坤松 (1999) 台灣地區強震地動衰減模式之研究,國立中央大學博士論文,共240頁
    鄭世楠,葉永田,徐明同,與辛在勤 (1999) 台灣十大災害地震圖集。中央氣象局,報告編號 CWB-9-1999-002-9,p. 153-174.
    蘇敬怡 (2000) 利用S波與尾波探求蘭陽平原局部場址效應,國立中央大學地球物理研究所碩士論文,共81頁。

    下載圖示
    QR CODE