[发明专利]一种基于非统计假设检验的地震动强度快速评定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地震动强度快速评定方法，特别是一种基于非统计假设检验的地震动强度快速评定方法，用于地震应急救援与防灾减灾。

背景技术

地震灾情发生后，地震规模、程度、空间分布、次生灾害，以及灾情发展趋势等灾情信息的快速获取是整个地震应急响应的核心，同时也是救援决策的关键。地震动强度信息是地震灾情信息的重要组成部份，用以表征地面运动的规模，以及估计不同地区的受灾程度。地震动强度的快速评定在地震灾情信息获取、应急响应、紧急处置、救援决策、指挥营救等行动中，发挥着重要的作用。因此地震动强度的快速评定方法已经成为相关领域的研究热点，Wald D.J.等提出了利用地面峰值加速度(Peak Ground Acceleration，PGA)和地面峰值速度(Peak Ground Velocity，PGV)两个参数，通过回归分析生成ShakeMap仪器烈度的方法(见：Wald D.J.，Quitoriano V.Heaton T.H.，et al，“TriNet shakemaps：Rapid generation of peakground motion and intensity maps for earthquakes in southern California”，Earthquake Spectra，1999，15(3)：537-555.)。其优点是计算简便，实时性强，但其精度仍然有待提高。袁一凡提出了综合运用PGA、傅氏振幅谱的峰值频率和相对持时，以及四个频率点(8Hz、5Hz、2Hz和1Hz)对应的反应谱值，进行地震动强度两级评定的方法(见：袁一凡，“由地震动三要素确定地震动强度(烈度)的研究”，哈尔滨：中国地震局工程力学研究所，1998：1-51.)。其优点是与工程结构的特征相结合，评定精度得到了提高，但其算法复杂，实时性不强。王玉石等基于假设检验的方法，对历史震害资料进行统计，提出了一种利用地震动参数判别地震动强度的方法(见：王玉石，周正华，王伟，“基于假设检验的地震动强度(烈度)速报方法”，地震工程与工程振动，2008，28(5)：49-54.)。其优点是从震害资料出发，设计地震动强度评定方法，但其对震害资料的数据量和典型性具有较强的依赖性，可靠性有待商榷。综上所述，由于每次地震的震源机制、场地特征、环境因素和生命线工程系统属性等存在较大差异，以及典型的破坏资料以及仪器观测的历史资料缺乏，可获得的数据量少，寻找统计规律困难，地震动强度评定具有贫信息特征。在贫信息条件下，现有的方法或技术通过个别地震动参数进行的地震动强度评定都存在着一定的局限性。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于非统计假设检验的地震动强度快速评定方法，该方法可以实现地震动强度的快速评定。

本发明的技术解决方案：一种基于非统计假设检验的地震动强度快速评定方法，实现步骤如下：

(1)任取同一地震动强度下SI谱烈度n个数据将其进行升序排列；

(2)求解SI谱烈度隶属函数离散值；

(3)估计某地震强度下的SI谱烈度真值；

(4)求解SI谱烈度的拟合函数；

(5)根据水平截集λ得到SI谱烈度的隶属区间；

(6)根据隶属区间，判定SI谱烈度值对应的烈度；

(7)对不同的地震动强度采取步骤(1)～(6)进行判定。

所述的步骤(2)求解隶属函数离散值方法为：利用线性排序估计法得到隶属函数的离散值。线性估计排序法将步骤(1)形成的新序列逐项相减，差值形成新的序列，利用新形成的差值序列，可构造线性隶属函数。线性隶属函数的值即为步骤(2)所需求解的隶属函数离散值。

所述的步骤(3)估计某地震强度下的SI谱烈度真值方法为：在步骤(2)求解得到的隶属函数的基础上，根据隶属最大原则估计SI谱烈度真值，即为取隶属函数值为1时的自变量值为SI谱烈度真值。

所述的步骤(4)求解SI谱烈度的拟合函数方法如下：采取三阶多项式的拟合方式得到SI谱烈度的拟合函数。所述的三阶多项式拟合是采样数据与权利要求1中步骤(2)所需求解的隶属函数离散值之间残差无穷范数最小方法确定多项式系数。

所述的步骤(5)根据水平截集λ得到SI谱烈度的隶属区间方法如下：根据模糊集合理论意义上的最优水平确定相应的水平截集λ，从而得到隶属区间。

所述的步骤(6)通过隶属区间原则确定SI谱烈度值对应的地震动强度，非统计假设检验的隶属区间，公式统一、确定和概率分布无关。