[发明专利]一种用于地震预警系统的快速地震震源距估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于地震预警系统的快速地震震源距的估计方法，估计实时震源距的谱反演方法。

背景技术

近年来，世界各地大地震日益频繁，甚至会引发海啸、滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害。在我国，历史上也发生过很多破坏性很大的地震，以08年的四川大地震为甚，由此可见，地震灾害对人们生命财产安全造成了极大的威胁。

地震预警系统，是指在地震发生后，利用地震波传播速度小于电波传播速度的特点，提前对地震波尚未到达的地方进行预警。如果能够利用地震测站获取的地震信息，对地震震源距进行快速评估进而确定震中，就可以在地震波到达之前发出预警。

地震震源距是指某一指定点(一般为测站)至地震震源的距离，在地震预警中对于震源距的估算主要有三种方法：地震动幅值衰减的方法、Voronoi图定位法和P波初始阶段包络线拟合方法(B-△法)，而目前采用比较多的方法是P波初始阶段包络线拟合方法，因为其具有快速性，非常适合应用于地震预警系统，而其主要局限性包括：

(1)震源距范围有限制。一般距离震中距在20-300km之间的区域所得到的拟合参数结果较好，若震中距不在此范围内，则估算误差非常大。

(2)线性关系不理想。离散性较大，估算精确度不是十分理想。

(3)没有明确的物理意义。采用半经验方法，没有把断层的大小考虑进来,因此缺乏物理上的严密性，无法深刻揭示地震震源距与地震波的关系。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种用于可以快速且更为精确地估计震源距，应用于地震预警系统的方法。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种用于地震预警系统的快速地震震源距估计方法，利用位移源谱斜率求出的震源距，即：检测到信号后5秒的地震波数据估算出相对应的震源距，当地震在A点发生后，附近的B测站的操作包括以下步骤：

1)当第一个测站检测到地震动信号的第五秒时间后，采样频率为200Hz则有1000个样点，对该五秒内数据进行滤波以及去零漂处理得出该地震动的时间-加速度曲线；进行两次积分处理即可得出该地震动五秒内信号的时间-位移曲线，再进行快速傅里叶变换可以得出在频域下的频率-位移幅值(f-Ω)曲线，该曲线在对数坐标系下有如下关系：

式中，Ω₀为地震谱零频时的振幅；f_c为拐角频率；n和γ均为衰减常数；Q为独立频率因子；t为地震波传播时间。

2)在该曲线中，拐角频率f_c后0.5Hz近乎为一直线，其斜率与震源距存在如下关系：

R＝-129.80k-38.40(2)

式中R为震源距(km)；k为曲线在拐角频率f_c后0.5Hz段的斜率；

由此估算出相应的震源距R，马上以震源距R形式向相关机构发出地震预警信号。

本发明的有益效果在于：

本发明利用位移源谱斜率从而求出的地震震源距没有范围限制，适用于不同震源距的地震事件的震源距估算，而且在位移源谱方程(1)式中，具有明确的物理意义，有效地揭示地震震源距与地震事件的关系。而且其线性关系较为理想，估算误差较小，离散性较小，具有更高的估算精确度，能有效应用于地震预警系统。

附图说明

图1是本发明具体实施方法的操作流程示意图；

图2是地震预警系统示意图；

图3是滤波及去零漂后检测到P波信号后20s的地震加速度数据。

图4是加速度经过两次积分得出的地震位移数据。

图5是位移数据进行傅里叶变换在双对数坐标系下的频率-位移幅值。

图6是利用零频时的振幅求出的矩震级及各参数列表。

图7是2011.03.11东日本大地震测站数据表。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步具体描述。

本发明是一种新型的用于快速估计地震震源距并应用于地震预警系统的谱反演方法，具体操作流程如图1所示。

实施例1：一种新型的用于地震预警系统的快速地震震源距估计方法，以2011年东日本大地震为例，包括以下步骤：

步骤1：如图2，当地震在A点发生后，附近的B测站将连续接收到地震动信号，该信号为加速度信号。

步骤2：在B测站，捡拾到P波地震动信号后5秒，对该5秒内数据进行分析，经过滤波和去零漂处理后作出时间-加速度曲线，如图3。