高山峡谷区地震动地形效应及其与地震滑坡的关系研究

以汶川地震极重灾区的绵远河流域高山峡谷区为例，根据汶川地震基本震源参数、地壳介质模型、地震动力学过程及地表三维真实地形，开展局地尺度强地震动及地形效应反演模拟研究，通过分析震源深度、源频率及地震波类型等关键因素对地震动地形效应的影响，以及发震断裂带沿线等潜在强震动异常区的分布与成因机制，综合揭示局地地震动地形效应的内动力诱发机理。开展三维复杂地形条件下的地形数据精度和不同类型地貌组合型式对地震动的扰动效应研究，开展斜坡规模差异导致的"尺寸效应"和工程地质岩组动力学特征差异导致的"共振效应"研究，综合揭示关键外动力因素对局地地震动地形效应的响应机制。对局地地形效应影响下的地震动参数与地震滑坡的相关性进行定量分析，探索建立反映局地高山峡谷区强震诱发滑坡机制的动力学参数定量经验模型和相应尺度的地震滑坡危险性研究技术方法体系，为局地~区域地震滑坡风险研究和山区工程选址及建设工作提供科技支持。

以汶川震区的绵远河流域高山峡谷区为例，开展了三维地形条件下强震山区的地震动反演模拟研究，初步揭示了地震动地形效应的形成机制；在分析地震动参数与地震滑坡关系的基础上，分别开展了基于指标统计和力学模型的地震滑坡危险性评估研究，逐步建立了地震滑坡危险性评估理论技术框架，为强震山区重大工程选址和城镇规划建设提供了科技支撑。完成了各项任务，基本达到预期目标。取得的主要成果如下：.1. 考虑三维地形的地震动反演模拟研究：利用基于谱元法的SPECFEM3D地震动模拟软件，对绵远河流域进行了三维真实地形和平面地形条件的区域地震动模拟，获得单频和宽频地震波辐射的PGA等地震动参数分布；初步揭示了地震波辐射频率、震源机制和地形等内外动力因素，与PGA值域大小、近~远场相对差异、空间分布均衡性和变异性特征的关系。.2. 局地地震动地形效应形成机制研究：通过对比三维真实地形和平面地形的PGA分布，获得了PGA相对地形放大系数分布，揭示了单纯因地形因素导致的地震动相对地形效应；通过分析放大系数分布特征与地震波辐射频率、震源机制和地形规模等因素的关系，显示了与三维地形条件的PGA分布相似的规律。.3. 基于指标统计的地震滑坡危险性评估研究：通过分析绵远河流域PGA分布与地震滑坡的关系，揭示了低频地震波辐射条件下的近场~远场地震动分布存在的差异、以及中~远场的“背面坡”存在局部PGA高值和地震滑坡相对集中效应。利用基于指标统计的信息量模型，进行了绵远河流域地震滑坡危险性反演评估和检验，指出了该评估方法的改进方向。.4. 基于力学模型的地震滑坡危险性评估研究：利用基于力学模型的Newmark永久位移模型，开展了汶川震区的同震滑坡危险性应急快评估研究；利用面向对象特征提取结合人机交互式解译方法，获得了典型流域的地震滑坡精细解译结果，基于此检验了该评估方法有效性，深入剖析了存在的问题，指出了改进研究方向。.5. 地震滑坡危险性评估技术框架研究及应用推广：基于主动风险控制的理念，以地震滑坡形成演化各阶段的关键科技问题为核心，探索提出了地震滑坡危险性理论评估技术框架。围绕汶川灾区和渭河中游等强震山区，综合运用指标统计和力学模型的地震滑坡危险性评估方法，分别开展了历史地震滑坡反演、同震滑坡应急、震后降雨滑坡和潜在地震滑坡预测等4种相关评估研究，为强震山区的重大工程选址和城镇规划提供理论依据和技术支撑。