تحلیل خطر لرزه ای شهر های همجوار سامانه گسلی درونه به دو روش تعینی و احتمالاتی بر اساس نرخ لغزش

تحریری, محمد حسین; صفاری, حمید

doi:10.22065/jsce.2024.398478.3127

تحلیل خطر لرزه ای شهر های همجوار سامانه گسلی درونه به دو روش تعینی و احتمالاتی بر اساس نرخ لغزش

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

محمد حسین تحریری ¹

حمید صفاری ²

¹ کارشناس ارشد مهندسی عمران-زلزله، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

² دانشیار مهندسی عمران-زلزله، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

10.22065/jsce.2024.398478.3127

چکیده

زلزله یکی از قوی‌ترین پدیده های طبیعی است که می‌تواند خسارات جانی و مالی قابل‌توجهی را به جوامع بشری تحمیل کند. با شناختن مناطق پرخطر، استفاده از مطالعات تخصصی تحلیل خطر زلزله و برنامه‌ریزی پیشگیرانه می‌توان خطرات زلزله را به‌طور قابل‌توجهی کاهش داد و از خطرات احتمالی ناشی از زمین‌لرزه پیش‌گیری کرد. در این پژوهش، خطر لرزه‌ای برای شهرهای هم‌جوار سامانه گسلی درونه در شمال شرق ﺍﯾﺮﺍﻥ موردبررسی قرار گرفت. سامانه گسلی مذکور درمجموع طولی بیش از 700 کیلومتر دارد و نرخ لغزش آن حدود 2.5 میلیمتر در سال تخمین زده‌شده است. جهت تحلیل خطر زلزله شهر های اطراف این سامانه گسلی، ﮐﺎﺗﺎﻟﻮﮒ لرزه‌ای کاملی جهت تجزیه‌وتحلیل گردآوری شد و با توجه به پراکندگی واحد های بزرگای موجود در کاتالوگ، تمامی واحد ها یکسان‌سازی و به‌منظور ایجاد استقلال آماری رویداد ها از الگوریتم ریزنبرگ استفاده شد. برای گسلهایی که نرخ لغزش آنها مشخص بود از آن در تحلیل خطر احتمالاتی استفاده گردید. درنهایت با شناسایی منابع خطی و سطحی منطقه موردمطالعه و استفاده از روابط کاهندگی مناسب، نتایج تحلیل خطر لرزه‌ای شهر های کاشمر، بردسکن، تایباد، باخرز، تربت‌حیدریه، خلیل آباد، انابد و سلامی به دو روش احتمالاتی(PSHA) و تعینی(DSHA) ارائه شد. خروجی های تحلیل خطر لرزه ای احتمالاتی نشان داد بیشینه شتاب سطح زمین در زلزله با دوره بازگشت 475 سال در برخی از شهرهای مورد مطالعه از مقادیر توصیه شده توسط استاندارد 2800 ایران بیشتر است. برای نمونه شهرهای انابد، خلیل‌آباد، بردسکن و کاشمر به ترتیب با بیشینه شتاب سطح زمین برابر با 0.46، 0.37، 0.35 و 0.34g شتاب بیشتری از مقادیر توصیه شده در استاندارد 2800( 0.3g در پهنه با خطر نسبی زیاد) دارند. بنابراین استفاده از تحلیل خطر ویژه ساختگاه برای این شهرها جهت جلوگیری از خسارت های احتمالی ضروری به نظر می رسد.

کلیدواژه‌ها

تحلیل خطر لرزه ای

تحلیل خطر احتمالاتی

نرخ لغزش گسل

تحلیل خطر قطعی

سامانه گسلی درونه

بیشینه شتاب سطحی زمین

موضوعات

دینامیک سازه، زلزله و لرزه شناسی

عنوان مقاله English

Seismic hazard analysis of the neighbouring cities of Dorouneh ّ Fault system by two methods: deterministic and probabilistic based on slip rate

نویسندگان English

Mohammad Hosein Tahriri ¹

Hamid Saffari ²

¹ Department of structure & earthquake, faculty of civil, water & environmental engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

² Department of structure & earthquake, faculty of civil, water & environmental engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

چکیده English

Earthquake is one of the strongest natural phenomena that can cause significant human and financial losses to human societies. By knowing the high-risk areas, using site earthquake hazard analysis studies and preventive planning, earthquake risks can be significantly reduced and probable risks caused by earthquakes can be prevented. In this research, the seismic hazard for the neighboring cities of Dorouneh fault system in North-East of Iran is investigated. The mentioned fault system has a total length of more than 700 km and its sliding rate is estimated at 2.5 mm per year. In order to analyze the earthquake hazard of the cities around this fault system, a complete seismic catalog was collected for analysis. Due to the dispersion of magnitude units in the catalog, all units were unified and in order to create statistical independence of the events, Reasenberg's algorithm was used. For faults whose slip rate was known, the slip rate was used in probabilistic hazard analysis. Finally, by identifying the linear and area sources of the studied area and using appropriate attenuation relationships, the results of the seismic risk analysis of the cities of Kashmar, Bardaskan, Tayebad, Bakharz, Torbat-e-Heydarieh, Khalilabad, Anabad and Salamei in two probabilistic (PSHA) and deterministic (DSHA) methods were calculated. The outputs of PSHA showed that the PGA in an earthquake with a return period of 475 years in some of the studied cities is higher than the values recommended by Iran's 2800 standard. For example, the cities of Anabad, Khalilabad, Bardaskan, and Kashmar have a PGA of 0.46, 0.37, 0.35, and 0.34 g, respectively, more than the values recommended in the 2800 standard (0.3 g in the area with high relative risk). Therefore,, it seems necessary to use site specific hazard analysis for these cities.

کلیدواژه‌ها English

Seismic hazard analysis

probabilistic hazard analysis

deterministic hazard analysis

fault slip rate. Dorouneh Fault system

PGA

[1] AON, “2021 Weather, Climate and Catastrophe Insight,” p. 53, 2022, [Online]. Available: chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/viewer.html?pdfurl=https%3A%2F%2Fwww.aon.com%2Fgetmedia%2F1b516e4d-c5fa-4086-9393-5e6afb0eeded%2F20220125-2021-weather-climate-catastrophe-insight.pdf.aspx&clen=18822535&chunk=true

[2] M. Fattahi, R. T. Walker, M. M. Khatib, A. Dolati, and A. Bahroudi, “Slip-rate estimate and past earthquakes on the Doruneh fault, eastern Iran,” Geophys. J. Int., vol. 168, no. 2, pp. 691–709, 2007, doi: 10.1111/j.1365-246X.2006.03248.x.

[3] J. Stocklin and M. H. Nabavi, “Tectonic map of Iran,” Geol. Surv. Iran, vol. 1, no. 5, 1973.

[4] H. W. Wellman, “Active wrench faults of Iran, Afghanistan and Pakistan,” Geol. Rundschau, vol. 55, no. 3, pp. 716–735, 1966, doi: 10.1007/BF02029650.

[5] Y. Farbod, O. Bellier, E. Shabanian, and M. R. Abbassi, “Geomorphic and structural variations along the Doruneh Fault System (central Iran),” Tectonics, vol. 30, no. 6, 2011.

[6] Z. Mousavi et al., “Constant Slip Rate on the Doruneh Strike‐Slip Fault, Iran, Averaged Over Late Pleistocene, Holocene, and Decadal Timescales,” Tectonics, vol. 40, no. 6, p. e2020TC006256, 2021.

[7] N. Ambraseys and C. Melville, “A history of persian earthquakes cambridge univ,” Press. New York, 1982.

[8] J. Jackson and D. McKenzie, “Active tectonics of the Alpine—Himalayan Belt between western Turkey and Pakistan,” Geophys. J. Int., vol. 77, no. 1, pp. 185–264, 1984.

[9] M. H. Tahriri and H. Saffari, “Investigating spatial and temporal changes of seismicity parameters along the Dorouneh fault system,” Sci. Q. J. Geosci., 2023, doi: 10.22071/gsj.2023.387658.2068.

[10] M. P. Shahvar, M. Zare, and S. Castellaro, “A unified seismic catalog for the Iranian plateau (1900-2011),” Seismol. Res. Lett., vol. 84, no. 2, pp. 233–249, 2013, doi: 10.1785/0220120144.

[11] P. Reasenberg and W. L. Ellsworth, “Aftershocks of the Coyote Lake, California, earthquake of August 6, 1979: a detailed study.,” J. Geophys. Res., vol. 87, no. B13, 1982.

[12] S. Wiemer, “A software package to analyze seismicity: ZMAP,” Seismol. Res. Lett., vol. 72, no. 3, pp. 373–382, 2001, doi: 10.1785/gssrl.72.3.373.

[13] D. L. Wells and K. J. Coppersmith, “New empirical relationships among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area, and surface displacement,” Bull. Seismol. Soc. Am., vol. 84, no. 4, pp. 974–1002, 1994.

[14] F. Yan, K. Xu, D. Li, and X. Zhang, “Hazard assessment for biomass gasification station using general set pair analysis,” BioResources, vol. 11, no. 4, pp. 8307–8324, 2016.

[15] V. Midzi et al., “The 03 April 2017 Botswana M6. 5 earthquake: preliminary results,” J. African Earth Sci., vol. 143, pp. 187–194, 2018.

[16] N. Mirzaei, “Seismic zoning of Iran.” Ph. D. Dissertation]. Institute of Geophysics, State Seismological Bureau, 1997.

[17] C. A. Cornell, “Engineering seismic risk analysis,” Bull. Seismol. Soc. Am., vol. 58, no. 5, pp. 1583–1606, 1968.

[18] G. F. Panza, F. Vaccari, G. Costa, P. Suhadolc, and D. Fäh, “Seismic input modelling for zoning and microzoning,” Earthq. Spectra, vol. 12, no. 3, pp. 529–566, 1996.

[19] G. F. Panza, F. Romanelli, and F. Vaccari, “Seismic wave propagation in laterally heterogeneous anelastic media: theory and applications to seismic zonation,” in Advances in geophysics, vol. 43, Elsevier, 2001, pp. 1–95.

[20] M. Rastgoo, H. Rahimi, F. Romanelli, F. Vaccari, and G. F. Panza, “Neo-deterministic seismic hazard assessment for Alborz Region, Iran,” Eng. Geol., vol. 242, pp. 70–80, 2018.

[21] K. W. Campbell and Y. Bozorgnia, “NGA ground motion model for the geometric mean horizontal component of PGA, PGV, PGD and 5% damped linear elastic response spectra for periods ranging from 0.01 to 10 s,” Earthquake Spectra, vol. 24, no. 1. pp. 139–171, 2008. doi: 10.1193/1.2857546.

[22] B. S. J. Chiou and R. R. Youngs, “An NGA model for the average horizontal component of peak ground motion and response spectra,” Earthq. Spectra, vol. 24, no. 1, pp. 173–215, 2008, doi: 10.1193/1.2894832.

[23] D. M. Boore and G. M. Atkinson, “Ground-motion prediction equations for the average horizontal component of PGA, PGV, and 5%-damped PSA at spectral periods between 0.01 s and 10.0 s,” Earthq. Spectra, vol. 24, no. 1, pp. 99–138, 2008, doi: 10.1193/1.2830434.

[24] Y.-N. Huang, A. S. Whittaker, and N. Luco, “Maximum spectral demands in the near-fault region,” Earthq. Spectra, vol. 24, no. 1, pp. 319–341, 2008.