VS30指地表以下30米深度內(nèi)時間平均的剪切波速，是地震學(xué)和地震工程學(xué)領(lǐng)域國際通用的進(jìn)行場地條件分類進(jìn)而表征地震動場地效應(yīng)的主要參數(shù)。上世紀(jì)90年代被提出以來，VS30廣泛地應(yīng)用于地震動衰減關(guān)系、地震危險性分析、地震風(fēng)險評估等諸多領(lǐng)域。2000年后，全球各國學(xué)者提出了各類利用其他參數(shù)估計(jì)VS30的擬合模型，并繪制了全球各地的VS30地圖。

中國地震局地球物理研究所李麗研究員團(tuán)隊(duì)使用中國大陸7939個工程場地和強(qiáng)震動臺站場地鉆孔數(shù)據(jù)，更新了其于2022年提出的基于地形坡度的協(xié)同克里金擬合模型（SCK模型），并應(yīng)用更新的SCK模型繪制了新版中國大陸場地VS30地圖（圖1），新版地圖數(shù)據(jù)在https://seismisite.net/網(wǎng)站上提供免費(fèi)下載。新地圖具有以下特點(diǎn)：地圖VS30在有實(shí)測鉆孔數(shù)據(jù)的位置收斂于實(shí)測數(shù)據(jù)；地圖給出了VS30估計(jì)誤差的分布，誤差隨著與實(shí)測鉆孔距離的縮小趨近為零；地圖合理地區(qū)分了山谷、山前、平原等不同地貌的VS30差異特征；地圖覆蓋中國大陸全境，空間分辨率為30弧秒（約900米）。

圖1  新版中國大陸場地VS30地圖

與2022年初代SCK模型產(chǎn)出的老版地圖相比，新版地圖的提升主要體現(xiàn)在：更多的鉆孔數(shù)據(jù)，尤其是西部四川、甘肅、青海等地區(qū)的強(qiáng)震動臺站鉆孔，使地圖提供了更好的西部地區(qū)鉆孔覆蓋；更小的估計(jì)誤差，新圖的VS30的估計(jì)誤差整體性地小于老版地圖；更高的空間分辨率，新圖采用了全球其他地區(qū)常用的30弧秒空間分辨率制圖；更大的覆蓋范圍，新圖覆蓋了中國大陸全境（除臺灣地區(qū)和外海島嶼）；對不同地貌的VS30具有更好的區(qū)分能力，新版SCK模型通過引入地形環(huán)境參數(shù)具有更強(qiáng)的區(qū)分不同地形、地貌、和地質(zhì)條件的VS30的能力。

該研究將新版地圖與全球廣泛使用的USGS應(yīng)用于ShakeMap中的VS30地圖進(jìn)行了對比橫評，結(jié)果顯示：新版地圖除具有實(shí)測鉆孔數(shù)據(jù)對結(jié)果的控制和能夠給出估計(jì)誤差的空間分布（圖2和圖3）這兩個最大的優(yōu)勢外，無論從不同地貌的VS30區(qū)分能力、不同地質(zhì)時代和沉積環(huán)境的VS30判別能力、還是山地地形的VS30處理合理性等方面均優(yōu)于美國USGS地圖（圖4和圖5）。

.

圖2  新版中國大陸場地VS30地圖對應(yīng)的估計(jì)誤差標(biāo)準(zhǔn)差地圖

圖3  新版地圖（左）和2022年老版地圖（右）空間分辨率的差異

圖4  新版地圖（a）與USGS地圖（b）在太行山附近區(qū)域的對比（c），實(shí)測地質(zhì)鉆孔（d）證實(shí)了新版地圖更好地區(qū)分了山間盆地、山前、和平原等不同地貌的VS30差異特征

圖5  新版地圖（上）與USGS地圖（下）對于不同地質(zhì)時代的VS30判別能力的對比，新版地圖對地表地質(zhì)時代為第四紀(jì)、第三紀(jì)、及更古老地質(zhì)時代地區(qū)的VS30判別能力優(yōu)于USGS地圖

該成果2024年發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《Bulletin of the Seismological Society of America》（Zhou, J., L. Li, X. Li, N. Xi, and X. Tian (2024). A 30 Arcsec Resolution VS30 Map for Mainland China Using Refined Topographic Slope-Based Cokriging (SCK) Model, Bull. Seismol. Soc. Am. XX, 1–17, doi: 10.1785/0120240104），受國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（42120104002）資助。

【作者簡介】

周健，地震科學(xué)數(shù)據(jù)中心，高級工程師。研究方向：地震工程場地數(shù)據(jù)、模型、和地圖，地震危險性和地震風(fēng)險分析，地統(tǒng)計(jì)學(xué)。以第一作者在BSSA、SRL、SDEE和EQS發(fā)表論文七篇。

Email: zhoujian2015@vip.sina.com

https://www.researchgate.net/publication/385954054

https://doi.org/10.1785/0120240104