台灣西南部地區考慮經驗場址修正之隨機式地動模擬

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黃琮倫(Cong-lun Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

地球科學學系

論文名稱

台灣西南部地區考慮經驗場址修正之隨機式地動模擬
(Site Correction of Stochastic Ground Motion Simulation in Southwestern Taiwan)

相關論文

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摘要(中)

發生在1906年3月17日芮氏規模7.1的梅山地震，對台灣西南部地區造成了難以數計的災害(鄭世楠和葉永田，1998)，藉由這個地震事件我們認知到，強地動預估在降低地震造成的災害方面是相當重要的一環。
本研究利用隨機式點震源模擬法(Stochastic Point Source Simulation，Boore, 1983; Boore, 2003a)，模擬臺灣地區強地動觀測計畫(TSMIP)自1991~2013年間的淺源事件紀錄，並利用雙站法(Borcheret, 1970)計算觀測與模擬紀錄之間的差值，建立西南部地區強地動測站0.2Hz到10Hz的經驗地層轉換函數(Empirical Transfer Function)。我們利用此轉換函數針對數個目標地震進行場址修正後得到預估PGA值，與Jean et al. (2006)和張毓文等人(2010)使用的強地動預估模式(Ground Motion Prediction Equation, GMPE)計算得到結果並無太大的差異。而針對規模較大且破裂機制較為複雜的目標地震，我們使用隨機式有限斷層模擬法(Stochastic Finite Fault Simulation，Beresnev and Atkinson, 1998; Motezedian and Atkinson, 2005; Boore, 2009)模擬並同樣利用經驗轉換函數進行場址修正。結果顯示針對甲仙地震，本研究方法所得之預估PGA值會優於GMPE的預估結果，而此方法也能提供0.2Hz到10Hz間的可信頻譜。而我們認為未來在建立經驗地層轉換函數時，除了震源深度與規模外，還可以加入方位角與PGA大小作為篩選的依據。
最後本研究參考台灣地震模型(TEM)提供的梅山斷層基本參數，依照日本防災科學技術研究所公布的強地動預估方法”Recipe”(NIED, 2009)計算其餘參數，接著利用隨機式有限斷層法進行模擬，並使用經驗地層轉換函數進行場址修正得到預估PGA值。結果顯示針對梅山斷層進行的特徵地動模擬，利用本研究方法獲得的PGA大小與分布狀況和GMPE預估的結果差異性並不大。藉由本次研究可以得知，使用隨機式模擬方法配合經驗地層轉換函數進行場址修正，在強地動預估上能有不錯的表現，未來在地震紀錄較少的地區可以使用此方法進行強地動預估的工作。

摘要(英)

On March 17, 1906, the Meishan earthquake (ML7.1) hit southwestern Taiwan, caused severe damage and lost (鄭世楠和葉永田，1998). This event noticed that the ground motion prediction plays an important role in reducing the earthquake hazard.
In this study, we simulate the shallow earthquake event which record by TSMIP from 1991 to 2013, with the stochastic point source simulation (Boore, 1983; Boore, 2003a). The empirical transfer function from 0.2Hz to 10Hz for each station in southwester area will be calculated by H/H method (Borcheret, 1970). After doing the site correction with these empirical transfer functions for several target event, the prediction of PGA shows no large difference compare to the result calculating by ground motion prediction equation (GMPE, Jean et al., 2006; 張毓文，2010). The stochastic finite fault simulation (Stochastic Finite Fault Simulation，Beresnev and Atkinson, 1998; Motezedian and Atkinson, 2005; Boore, 2009) and empirical site correction also show well performance on March 4, 2010, Jiashiang earthquake. The result not only shows the PGA prediction is better than the result calculate by GMPE but also provides reliable spectrum form 0.2Hz to 10Hz. We think the earthquake azimuth and PGA value are to be concerned in calculating the empirical transfer function except the depth and magnitude in the future.
The last part is the Meishan fault ground motion simulation with the parameters provides by TEM and calculate with strong ground motion prediction method “Recipe” (NIED, 2009). Both the PGA value and PGA distribution are according with the GMPE result and it represent that the empirical site correction of stochastic simulation can provide good result in ground motion prediction.

關鍵字(中)

★ 場址修正
★ 隨機式模擬
★ 經驗轉換函數

關鍵字(英)

★ Site Correction
★ Stochastic Simulation
★ Empirical Transfer Function

論文目次

摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 viii
表目錄 xi
第一章緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 3
1.2.1 雙站頻譜比法 3
1.2.2 地動模擬方法 4
1.3 本文內容 5
第二章研究區域與使用資料 7
2.1 區域地質概況 7
2.1.1 西部海岸平原 7
2.1.2 西部麓山帶 8
2.2 斷層 9
2.2.1 九芎坑斷層 9
2.2.2 觸口斷層 10
2.2.3 梅山斷層 10
2.3 使用資料 11
第三章研究方法 18
3.1 雙站頻譜比法 18
3.2 單站頻譜比法 19
3.3 隨機式點震源模擬法 20
3.3.1 震源效應 21
3.3.2 路徑效應 22
3.3.3 場址效應 22
3.3.4 儀器響應 23
3.3.5 形狀視窗 24
3.4 隨機式有限斷層模擬法 24
3.5 隨機式模擬法使用參數 27
3.5.1 地震規模轉換式 27
3.5.2 應力降 27
3.5.3 剪力波速與地殼密度 28
3.5.4 幾何衰減項 28
3.5.5 衰減因子 28
3.5.5 高頻衰減因子 29
3.6 資料處理流程 29
3.6.1 單站頻譜比法 29
3.6.2 地層轉換函數之建置 30
第四章結果與討論 37
4.1 地層轉換函數 37
4.2 點震源模擬結果 37
4.2.1 2004年5月19日 Mw 5.9，台東縣東方外海地震 38
4.2.2 2003年12月10日 Mw 6.23，台東縣地震 38
4.2.3 2006年12月27日 Mw 5.68，高雄市西南方外海地震 39
4.3 甲仙地震模擬結果 40
4.4 梅山斷層模擬 42
4.4.1 斷層位態與破裂面積 42
4.4.2 地震規模大小計算 43
4.4.3 Asperity個數與相對滑移量 43
4.4.4 建立滑移量模型 44
4.4.5 模擬結果 44
第五章結論 68
5.1 結論 68
5.2 未來研究方向 70
參考文獻 71
附錄A TSMIP測站資料 78
附錄B 各測站平均地層轉換函數 81
附錄C 隨機式點震源模擬法各測站修正頻譜與模擬波形(2004/05/19) 91
附錄D 隨機式點震源模擬法各測站修正頻譜與模擬波形(2003/12/10) 98
附錄E 隨機式點震源模擬法各測站修正頻譜與模擬波形(2006/12/27) 106
附錄F 隨機式點有限斷層模擬法各測站修正頻譜與模擬波形 114

參考文獻

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指導教授

溫國樑(Kuo-liang Wen)

審核日期

2014-7-8

推文