地震危險性評估是工程抗震設(shè)防與區(qū)域防災(zāi)減災(zāi)的重要科學(xué)基礎(chǔ)。傳統(tǒng)方法長期面臨兩大瓶頸：一是最大潛在地震震級的確定；二是評估結(jié)果在極端地震事件發(fā)生后的快速動態(tài)更新?，F(xiàn)有儀器地震記錄僅覆蓋約百年，難以反映完整的地震活動周期，歷史地震目錄空間分布不均、震級估算誤差大、非儀器記錄稀缺，都限制了基于觀測數(shù)據(jù)獲得可靠最大震級估計的可能，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確評估區(qū)域地震危險性，將對重大工程設(shè)施的抗震安全構(gòu)成潛在威脅。

中國地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場位于青藏高原東南緣，是全球構(gòu)造活動最強(qiáng)烈的地區(qū)之一，涵蓋川滇、巴顏喀拉等多個活動塊體（圖1）。汶川（2008）、蘆山（2013）、魯?shù)椋?014）等一系列破壞性地震表明該區(qū)地震活動頻繁、破壞力巨大，亟需基于完整數(shù)據(jù)與物理約束的地震危險性再評估。

圖1 （A）中國地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場區(qū)歷史上發(fā)生過的7.0級以上地震分布；（B）研究區(qū)所處地塊；（C）研究區(qū)在亞歐大陸的相對位置。

針對上述挑戰(zhàn)，本研究創(chuàng)新性地提出將“設(shè)計震級（Mdesign）”與新型確定性地震危險性評估（NDSHA）相結(jié)合，從而建立起地震學(xué)參數(shù)與工程設(shè)計需求之間的直接聯(lián)系。設(shè)計震級（Mdesign）的確定遵循以下關(guān)系式（也稱為Panza-Rugarli定律）：

其中，、、分別代表歷史最大震級/地震預(yù)測方法的預(yù)測震級下限、安全系數(shù)和震級誤差。本研究遵循新型確定性地震危險性評估（NDSHA）技術(shù)路線，整合了公元前780年至2023年的完整地震目錄，結(jié)合發(fā)震構(gòu)造區(qū)與孕震節(jié)點(diǎn)等多源地球物理信息，依次完成地震事件分布網(wǎng)格化、離散與平滑、震源機(jī)制選取、基于區(qū)域典型速度結(jié)構(gòu)模型的合成地震圖計算以及峰值地面運(yùn)動參數(shù)的提取與分析。結(jié)果表明，基于設(shè)計震級（Mdesign）的評估能有效包絡(luò)僅考慮歷史地震目錄的標(biāo)準(zhǔn)地震危險性計算結(jié)果（圖2）。

圖2 不同安全系數(shù)與震級誤差控制的地震危險性評估結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)評估結(jié)果之間的對比

本研究獲得以下科學(xué)認(rèn)識：（1）Mdesign的引入為最大潛在震級的確定提供了一種可操作、可驗(yàn)證的途徑；（2）Mdesign方案的核心參數(shù)——安全系數(shù)——通過跨區(qū)域驗(yàn)證，表現(xiàn)出較強(qiáng)的獨(dú)立性與穩(wěn)定性，顯示其在全球不同構(gòu)造環(huán)境下的推廣潛力；（3）Panza-Rugarli定律指出，在一個地震活動區(qū)或孕震環(huán)境中，歷史上已發(fā)生的最大震級與未來可能發(fā)生的最大震級之間的差值通常不超過0.7。這一差值可理解為震級估計不確定性的一個安全補(bǔ)償項。

研究成果2025年發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《Engineering Geology》（Zhang, Y.*, Rugarli, P., Romanelli, F., Peresan, A., Ji, Z. W., Jiang, C. S., Kossobokov, V. G., Panza, G. F., 2025. The Mdesign for engineering applications of Neo-deterministic Seismic Hazard Assessment (NDSHA) within the China Seismic Experimental Site (CSES), Engineering Geology, 358, 108415. DOI: 10.1016/j.enggeo.2025.108415）。研究受中國地震局地球物理研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項（DQJB25Z03，DQJB22K48）和中國地震局地震預(yù)測研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項（CEAIEF20240215）共同資助。

【作者簡介】

第一作者兼通訊作者：張琰，男，助理研究員，主要從事地震動模擬、地震滑坡、地震災(zāi)害及其危險性評估研究。Email: zhangyan@cea-igp.ac.cn/zhangyan1236@126.com