國立中央大學地震災害鏈風險評估及管理研究中心
大規模地震情境模擬對外資料

2017-山腳斷層震源情境模擬

本研究計畫之勞務需求,需包含震源參數擬定、速度與構造模型建置、特徵震源模型建置、地震波模擬分析及地表地震動歷時與反應譜計算分析相關工作。依據勞務委託之規格內容,該另冊成果報告涵蓋以上工作項目。其中,第二章參
數與方法章節,模擬分析所需參數蒐集及擬定章節,陳述如何針對山腳斷層蒐集相關文獻用以擬定震源模型參數;特徵震源模型建置章節,考慮山腳斷層最大特徵規模及都會區可能之地動影響模式,設定可能之震源破裂模式,並詳加擬定震源參數,並製表呈現;地形與速度構造模型建置章節,說明供後續情境地動模擬使用且覆蓋分析區域之地震波速度構造模型;地震波模擬分析章節闡述使用方法。另,第三章則針對地表地震動歷時與反應譜計算分析,提出涵蓋模擬區域內之詳細分析成果。

第 2 章 參數與方法

        本章節闡述山腳斷層所彙整之震源參數,並以此作為依據,以地震學、地體動力學與工程地震學角度,考慮對北臺灣較具衝擊之情境,擬定單一特徵震源模型。另對於速度、地形構造之建構及場址放大效應函數進行說明。最終針對該單一特徵震源模型進行情境模擬地震動,模擬完整情境地震歷時,計算地震動參數,包含(1) 峰值地動加速度(PGA)、(2) 峰值地動速度(PGV)、(3) 峰值地動位移(PGD)、(4) 0.3 秒譜加速度(SA0.3)與(5) 1.0 秒譜加速度(SA1.0)等五項參數作為產出,以利後續災損推估小組推估北臺灣震災情境。綜整上述說明,模擬分析程序可詳見圖 2-1。

圖 2-1 震源情境地動模擬分析流程
圖 2-1 震源情境地動模擬分析流程

2.1 模擬分析所需參數蒐集及擬定

        本研究基於臺灣地震模型(Taiwan Earthquake Model, TEM)組織於 2015發表之全台 38 條孕震構造,以及中央地質調查所 2012 年公布之臺灣活動斷層分布等資訊,以北臺灣之重要控制斷層-山腳斷層作為大規模地震情境模擬之假想對象。山腳斷層陸域部分,TEM 版本與地調所版本資訊無較大歧異,線型分布類似,山腳斷層為呈北北東走向之正斷層;此外,TEM 組織以高解析度地形資料審視構造線位置,海域延伸段採用國家地震工程中心 SHACC level 3 計畫海域地形資料檢視海陸域構造線連續性與延伸位置。綜合上述,本研究計畫彙整TEM 版本與地調所版本山腳斷層資訊與線型作為情境模擬依據,並考慮山腳斷層於海域之延伸段(圖 2-2)。

TEM 與地調所版本山腳斷層構造地表線型
圖 2-2 TEM 與地調所版本山腳斷層構造地表線型

2.2 特徵震源模型建置

        最新 TEM 山腳斷層幾何形貌已考慮斷層傾角(dipping angle)角度變化,斷層深度則參考地溫梯度及地震活動度等不同方法計算求得,故斷層幾何較為複雜,考量本研究計畫之前瞻先導特性,必須於特定時程內提送情境模擬成果予災損推估及因應對策小組,故本研究簡化 TEM 斷層參數,並配合參考中央地質調查所版本斷層深度中值,根據山腳斷層線型具轉折特性,以轉折處作為分界分為南北兩段,並假定三組特徵震源模型:(1) 全段破裂、(2) 北段破裂、(3) 南段破裂進行情境模擬。

        本研究亦採用日本地震調查研究推進本部之 Recipe (Irikura and Miyake,2011)方法,取其特徵震源擬定之標準化流程做為依據,針對山腳斷層全段破裂情境,假定斷層面上具兩地栓(asperity)作為主要能量釋放位置,將兩區地栓置於斷層面沿傾角方向之中線上,並考慮斷層力學特性,假定面積較大地栓之位於斷層轉折處;破裂起始點(即震源)則於山腳斷層北段之面積較小地栓側邊,山腳斷層全段破裂震源模型平面示意見圖 2-3,側向示意見圖 2-4;巨觀與微觀震源參數則分列於表 2-1 與表 2-2。針對山腳斷層北段與南段破裂之情境,考慮其規模與斷層尺度較全段破裂情境為小,故假定兩種情境皆為單一地栓釋放能量,地栓位置接置放於斷層面正中央。「北段破裂」震源模型平面示意見圖 2-5,側向示意見圖 2-6;巨觀與微觀震源參數則分列於表 2-3 與表 2-4。「南段破裂」震源模型平面示意見圖 2-7,側向示意見圖 2-8;巨觀與微觀震源參數則分列於表 2-5 與表2-6。

圖 2-3 山腳斷層全段破裂特徵震源模型平面示意圖
圖 2-3 山腳斷層全段破裂特徵震源模型平面示意圖
圖 2-4 山腳斷層全段破裂特徵震源模型側向示意圖
圖 2-4 山腳斷層全段破裂特徵震源模型側向示意圖
表 2-1 山腳斷層全段巨觀震源參數表
表 2-1 山腳斷層全段巨觀震源參數表
表 2-2 山腳斷層全段微觀震源參數表
表 2-2 山腳斷層全段微觀震源參數表
圖 2-5 山腳斷層北段破裂特徵震源模型平面示意圖
圖 2-5 山腳斷層北段破裂特徵震源模型平面示意圖
圖 2-6 山腳斷層北段破裂特徵震源模型側向示意圖
圖 2-6 山腳斷層北段破裂特徵震源模型側向示意圖
表 2-3 山腳斷層北段巨觀震源參數表
表 2-3 山腳斷層北段巨觀震源參數表
表 2-4 山腳斷層北段微觀震源參數表
表 2-4 山腳斷層北段微觀震源參數表
圖 2-7 山腳斷層南段破裂特徵震源模型平面示意圖
圖 2-7 山腳斷層南段破裂特徵震源模型平面示意圖
圖 2-8 山腳斷層南段破裂特徵震源模型側向示意圖
圖 2-8 山腳斷層南段破裂特徵震源模型側向示意圖
表 2-6 山腳斷層南段微觀震源參數表
表 2-5 山腳斷層南段巨觀震源參數表
表 2-6 山腳斷層南段微觀震源參數表
表 2-6 山腳斷層南段微觀震源參數表

2.3 地形與速度構造模型建置

        地震波模擬所需速度構造模型建置,係以近期臺灣地區速度構造研究(KuoChen et al., 2012)之三維速度分布數值,作為本研究模擬計算之模型建置基礎資料。該速度分布數據係藉由中央氣象局強震站及短週期地震站、中央氣象局及中央研究院寬頻地震站、大量布設臨時站所記錄到之大量地震波走時資訊,經由逆推方 法計算建構而成。參考三維速度分布數值所強調之構造不均質(heterogeneity)與側向變化(lateral variation),提升了僅考量無方向性變化的一維速度模型可能影響地震模擬評估之不足。評估本先導研究情境模擬工作所需要之涵蓋空間範圍後,整合三維速度分布數值所建構之北臺灣速度構造模型如圖2-9 所示。

        此外,因數值方法特性,本研究所採行之地震動模擬方法於低頻模擬時可考慮地形起伏造成的震波散射效應,例如震波傳遞至山峰及山脊處時所造成震幅放大,山谷處造成震幅衰減(Lee et al., 2009)。因地形效應額外產生之表面波與散射波,預期會影響測站處記錄之波形。

        本研究計畫以解析度為一弧秒(約 1.85 km)之 ETOPO1 (Amante and Eakins, 2009)做為初始地形模型(圖 2-10),考量前述北臺灣速度構造模型後,經穩定性測試後,計算出震波模擬適合之模型解析,將地形模型重採樣為 200 m取一格點,作為數值計算網格水平方向格距,建立數值網格模型(圖 2-11),模型空間範圍考量納入涵蓋山腳斷層之北臺灣範圍。

圖 2-9 北臺灣地下速度構造模型
圖 2-9 北臺灣地下速度構造模型
圖 2-10 北臺灣數值地形模型
圖 2-10 北臺灣數值地形模型
圖 2-11 北臺灣數值地形與速度構造整合模型

2.4 地震波模擬分析

2.4.1 低頻模擬:三維有限差分法

        本研究之低頻地震波模擬 方法,採用有限差分法 (finite-differencemethod),於三維地形及地下速度構造模型設定中,透過擬定假想地震之情境進行模擬,評估低頻地震波對特定空間點位、工址或測站產生之強地動影響。

        震波傳遞之模擬方法係基於物理機制下,考慮地震源與震波傳遞路徑中各種耦合效應,計算特定點位的震動歷時反應,其中震源項包含地震震源機制、斷層幾何與破裂型態,而路徑項則包含不同尺度的地下構造模型(包含波速、密度與衰減因子等)。以有限差分法進行震波模擬,主要係由求解質點運動方程與組構關係隨時間之變化,即為模擬質點受力後於空間中的運動行為與震波隨時空變化之傳遞過程。有限差分法為基於網格運算之數值方法,即為求網格系統中某格點位置之差分運算,運算過程僅需鄰近格點即可計算,因此可透過訊息傳輸介面(Message Passing Interface, Gropp et al., 1996)將數值方法改寫,並在叢集式電腦(PC cluster)進行平行化計算 (parallel computation),進而提高效率或進行更為高頻的模擬工作。
         本研究採用 Zhang et al. (2012)之牽引力鏡像有限差分法(traction-imagefinite-difference method)可考慮(1)三維地下構造與(2)地表地形,進行震波模擬。該方法採用 MacCormak 格式(MacCormack, 1969;Gottlieb & Turkel,1976)與 optimized Dispersion Relation Preserving (DRP/opt, e.g. Tam &Webb, 1993; Hixon, 1997)能有效降低數值頻散(numerical dispersion)效應。同時,該演算法採取完美匹配吸收層(perfectly matched layer, PML)做為吸收邊界條件(absorbing boundary condition, e.g. Berenger, 1994; Marcinkovich& Olsen, 2003),能有效降低人為設定模型邊界產生之反射波。

        為考慮地表地形或地下構造反射面效應,Zhang et al. (2012)透過坐標轉換,將地表地形與地下構造界面以曲線性坐標系統(curvilinear coordinate system)描述,進而使物理空間中各曲線性坐標位置透過 Jacobian 變換至電腦計算所使用的直角坐標系統 (圖 2-12)。

圖 2-12 座標轉換示例(摘自 Zhang et al., 2012)
圖 2-12 座標轉換示例(摘自 Zhang et al., 2012)
2.4.2 高頻模擬:隨機式方法

       本研究計畫針對需求所擬定強地動模擬,須計算 PGA、SA0.3 等高頻地震動參數,模擬頻段須達 10 Hz,2.6.1 節之低頻模擬方法無法反應 1-10 Hz 頻段之高頻地震動時間歷時,故選用 EXSIM (Atkinson and Assatourians, 2015)隨機式方法進行高頻地震動模擬,補足人工合成地震歷時之高頻響應。

        EXSIM 係根據使用者給定之地震矩,以經驗公式給定斷層長寬形成一斷層面,而後離散化為一系列之子震源(subsource),其中的每一個子震源皆遵循點震源隨機模型(point-source stochastic model),依給定的地震歷時(duration)與剪力波輻射型態以隨機高斯噪訊(random Gaussian noise)模擬強地面加速度地動歷時。EXSIM 亦引入 Brune model,於傅氏譜(Fourier spectrum)考慮地震矩、應力參數、經驗衰減參數於頻率域之衰減效應,經快速傅立葉變換(fast Fourier transform, FFT)至時間域後,根據破裂速度疊加各子震源,並考慮場址效應修正函數,形成時間序列。本研究亦參考 Lee et al. (2015)根據場址 VS30 條件分類推估地震延時(duration)之經驗公式,整合於高頻模擬計算。

        EXSIM 為相當具代表性之隨機式強地動模擬方法,除南加洲地震中心(Southern California Earthquake Center, SCEC)已對 EXSIM 實行相關檢核(e.g. Atkinson and Assatourians, 2015)外,EXSIM 模擬結果亦已與隱沒帶地震事件檢核(e.g. Atkinson and Macias, 2009)。

        本研究以 EXSIM 模組進行隨機法強地動模擬時,給定山腳斷層特徵震源模型之滑移量分布作為輸入震源模型,並針對模擬範圍,考慮適用臺灣區域之隨機式模型(Sokolov et al., 2006; Sokolov et al., 2009; Huang et al., 2017),詳細模擬參數列於表 2-7。

表 2-7 高頻模擬採用之隨機式模型參數表
表 2-7 高頻模擬採用之隨機式模型參數表
2.4.3 混合法合成寬頻地震歷時

        考量前述 2.2 節具轉折與滑移量分布之山腳斷層特徵震源模型,並根據 2.4.2節所述採行之 13,216 網格點位,以 2.6.1 與 2.6.2 節方法分別模擬各點位之低頻與高頻地震波,並以剪力波波速輔以互相關(cross-correlation)方法修正各點位之震波到時(arrival-time)後疊加低頻與高頻地震波,以工程常用之 VS=760m/s 基盤面做為地震動計算基準,以混合法合成寬頻地震歷時至該基盤面,後續便以該寬頻震動歷時進行 5 項地動參數計算,包含(1) 峰值地動加速度(PGA)、(2) 峰值地動速度(PGV)、(3) 峰值地動位移(PGD)、(4) 0.3 秒譜加速度(SA0.3)與(5) 1.0 秒譜加速度(SA1.0)。

        本研究以中研院地球科學研究所之叢集式電腦進行平行運算,考慮單一情境,山腳斷層模型共 702 子斷層與地表面 13,216 需擬測站,其運算量共 9,277,632模擬,以 64 計算核心進行計算,低頻模擬約莫耗時 12 小時,高頻模耗時約 0.5小時,混合法與場址修正耗時約 24 小時。後續若對單一斷層進行多次情境模擬,仍須審慎評估計算量與計算時間,合理使用並擴增計算資源使計算效益最大化。

2.5 虛擬測站點位

2.5.1 NCDR 點位

       本研究網格點來自國家災害防救科技中心 (National Science and Technology Center for Disaster Reduction, NCDR),其格點解析度為 500 公尺,分布範圍為東經 118.125 度至 122.005 度,北緯 21.895 度至 26.385度,範圍涵蓋臺灣本島與離島範圍,共 132,712 網格點。圖 2-13 為 NCDR 網格示意圖,黑色格點即為網格點位。

圖 2-13 國家災害防救科技中心(NCDR)500 公尺網格點位
圖 2-13 國家災害防救科技中心(NCDR)500 公尺網格點位
2.5.2 本研究設定點位

        為對應及方便災損推估小組後續之評估,空間範圍上本研究所係基於 NCDR500 公尺網格點作為虛擬測站,進行地震動模擬計算。所採行點位分布範圍為東經 121.000 度至 122.005 度,北緯 24.8 度至 25.3 度,共 13,216 點位,空間點位選取範圍系考慮山腳斷層分布、北北基桃生活圈、北臺灣關鍵基礎設施進而擬定之範圍。如圖 2-14 所示,紅色線段為山腳斷層線型,分布於北臺灣陸地區域之黑色格點為 NCDR 500 公尺網格點位,藍色區域為情境地震動模擬範圍,白色方框為第三章及其後續小節放大圖範圍。

圖 2-14 本研究設定點位與震波模擬範圍對照圖
圖 2-14 本研究設定點位與震波模擬範圍對照圖

第 3 章 地動值及反應譜分析

        本研究計畫依前述地震波模擬分析方法,考慮山腳斷層特徵震源模型,分別進行低頻與高頻模擬,進而以混合法合成寬頻加速度地震歷時,爾後分別積分一次得速度歷時、積分二次得位移歷時,各地震歷時之最大震幅處即分別為(1) 峰值地動加速度(PGA)、(2) 峰值地動速度(PGV)、(3) 峰值地動位移(PGD)等地動數值。另一方面,選取加速度地震歷時作為輸入地震歷時,考慮 5%阻尼計算該地震歷時之反應譜(response spectrum),爾後分別取週期 0.3 秒與週期 1.0 秒之譜加速度作為反應譜地動數值。

3.1 地動數值

        本研究產出成果,係根據於 2.4.2 節所述及點位模擬山腳斷層情境之時間序列,產出地震動參數,包含(1) 峰值地動加速度(PGA)、(2) 峰值地動速度(PGV)、(3) 峰值地動位移(PGD)、(4) 0.3 秒譜加速度(SA0.3)、(5) 1.0 秒譜加速度(SA1.0)等五項參數,以臺北市為中心之放大圖分述於本章各節。北臺灣所有點位之模擬地震動參數分布則收錄於本報告附錄。

3.1.1 PGA

         圖 3-1 為山腳斷層全段破裂情境模擬 PGA 分布。情境模擬 PGA 分布顯示,於臺北市北緣(北投區與士林區)與部分新北市地區(五股、蘆洲、泰山、新莊、樹林等區)有較大 PGA 分布,量值逾 400 gal,分布位置為山腳斷層全段沿線,且上盤 PGA 高區較下盤略大。圖 3-2 則為依現行中央氣象局震度分布,震度 5 以上之各級距再行畫分為兩子級距繪製而成震度分布,因震度為由 PGA 換算而得,故震度分布與 PGA 分布相似,前述行政區已達震度 7。

        圖 3-3 為山腳斷層北段破裂情境模擬 PGA 分布。情境模擬 PGA 分布顯示,PGA 逾 400 gal 之高區主要集中於新北市石門、金山、萬里等區,與地栓分布位置吻合,且因為震源破裂方向性效應,高區沿斷層上盤延伸至臺北市北緣之北投與士林區。圖 3-4 為震度分布,因震度為由 PGA 換算而得,故震度分布與 PGA 分布相似,前述行政區已達震度 7。

        圖 3-5 為山腳斷層南段破裂情境模擬 PGA 分布。情境模擬 PGA 分布顯示,PGA 逾 400 gal 之高區主要集中於新北市五股、蘆洲、泰山、新莊等區,與地栓分布位置吻合,且因為震源破裂方向性效應,高區沿斷層線往樹林方向略大。圖3-6 為震度分布,因震度為由 PGA 換算而得,故震度分布與 PGA 分布相似,前述行政區已達震度 7。 

圖 3-1 山腳斷層全段破裂情境模擬 PGA 分布
圖 3-1 山腳斷層全段破裂情境模擬 PGA 分布
圖 3-2 山腳斷層全段破裂情境模擬震度分布
圖 3-2 山腳斷層全段破裂情境模擬震度分布
圖 3-3 山腳斷層北段破裂情境模擬 PGA 分布
圖 3-3 山腳斷層北段破裂情境模擬 PGA 分布
圖 3-4 山腳斷層北段破裂情境模擬震度分布
圖 3-4 山腳斷層北段破裂情境模擬震度分布
圖 3-5 山腳斷層南段破裂情境模擬 PGA 分布
圖 3-5 山腳斷層南段破裂情境模擬 PGA 分布
圖 3-6 山腳斷層南段破裂情境模擬震度分布
圖 3-6 山腳斷層南段破裂情境模擬震度分布
3.1.2 PGV

        圖 3-7 為山腳斷層全段破裂情境模擬 PGV 分布。情境模擬 PGV 分布顯示,PGV 逾 75 cm/s 之高區主要分布於兩地栓位置,包含台北市北投區與士林區,新北市石門、金山、萬里、三芝、淡水、八里、五股、蘆洲、泰山、新莊、樹林等區。

        圖 3-8 為山腳斷層北段破裂情境模擬 PGV 分布。情境模擬 PGV 分布顯示,PGV 逾 75 cm/s 之高區主要分布於單一地栓位置,包含新北市石門、金山、萬里、三芝、淡水等區。

        圖 3-9 為山腳斷層南段破裂情境模擬 PGV 分布。情境模擬 PGV 分布顯示,PGV 逾 75 cm/s 之高區主要分布於單一地栓位置,包含新北市五股、蘆洲、泰山、新莊、板橋樹林等區,以及桃園市龜山區。

圖 3-7 山腳斷層全段破裂情境模擬 PGV 分布
圖 3-7 山腳斷層全段破裂情境模擬 PGV 分布
圖 3-8 山腳斷層北段破裂情境模擬 PGV 分布
圖 3-8 山腳斷層北段破裂情境模擬 PGV 分布
圖 3-9 山腳斷層南段破裂情境模擬 PGV 分布
圖 3-9 山腳斷層南段破裂情境模擬 PGV 分布
3.1.3 PGD

        圖 3-10 為山腳斷層全段破裂情境模擬 PGD 分布。情境模擬 PGD 分布顯示,PGD 逾 75 cm 之高區主要分布於兩地栓位置,包含台北市北投區與士林區,新北市石門、金山、淡水、八里、五股、蘆洲、泰山、新莊等區。

        圖 3-11 為山腳斷層北段破裂情境模擬 PGD 分布。情境模擬 PGD 分布顯示,PGD 逾 75 cm 之高區主要分布於鄰近單一地栓位置,包含台北市北投區與士林區,新北市石門、金山等區。

        圖 3-12 為山腳斷層南段破裂情境模擬 PGD 分布。情境模擬 PGD 分布顯示,PGD 逾 45 cm/s 之高區主要分布於鄰近單一地栓位置,包含新北市八里、五股、林口、泰山、新莊、樹林等區,以及桃園市龜山區。此外,因南段破裂規模較小,故少有區域 PGD 量值逾 75 cm。

圖 3-10 山腳斷層全段破裂情境模擬 PGD 分布
圖 3-10 山腳斷層全段破裂情境模擬 PGD 分布
圖 3-11 山腳斷層北段破裂情境模擬 PGD 分布
圖 3-11 山腳斷層北段破裂情境模擬 PGD 分布
圖 3-12 山腳斷層南段破裂情境模擬 PGD 分布
圖 3-12 山腳斷層南段破裂情境模擬 PGD 分布

3.2 反應譜地動數值

3.2.1 SA0.3

        圖 3-13 為山腳斷層全段破裂情境模擬 SA0.3 分布。情境模擬 SA0.3 分布顯示,SA0.3 量值大於 1 g 之高區主要分布山腳斷層轉折處,即面積較大地栓處,此外,斷層南段下盤處亦有較高量值分布,這些區域包含台北市北投區與士林區,新北市五股、蘆洲、泰山、新莊、樹林等區。因 SA0.3 參數反應較高頻響應,其分布形態與 PGA 相似。

        圖 3-14 為山腳斷層北段破裂情境模擬 SA0.3 分布。情境模擬 SA0.3 分布顯示SA0.3 量值大於 1 g 之高區主要分布單一地栓位置,這些區域包含台北市北投區與士林區,新北市金山區與萬里區。

        圖 3-15 為山腳斷層南段破裂情境模擬 SA0.3 分布。情境模擬 SA0.3 分布顯示,SA0.3 量值大於 1 g 之高區主要分布單一地栓位置,這些區域包含新北市五股、蘆洲、泰山、新莊、樹林等區。

圖 3-13 山腳斷層全段破裂情境模擬 SA0.3 分布
圖 3-13 山腳斷層全段破裂情境模擬 SA0.3 分布
圖 3-14 山腳斷層北段破裂情境模擬 SA0.3 分布
圖 3-14 山腳斷層北段破裂情境模擬 SA0.3 分布
圖 3-15 山腳斷層南段破裂情境模擬 SA0.3 分布
圖 3-15 山腳斷層南段破裂情境模擬 SA0.3 分布
3.2.2 SA1.0

        圖 3-16 為山腳斷層全段破裂情境模擬 SA1.0 分布。情境模擬 SA1.0 分布顯示,SA1.0 量值大於 1 g 之高區分布較為零星,主要分布山腳斷層地栓位置下盤處,這些區域包含台北市北投區與士林區,新北市金山區。因 SA1.0 參數反應較低頻響應,其分布形態與 PGV 與 PGD 較為相似。

        圖 3-17 為山腳斷層北段破裂情境模擬 SA1.0 分布。情境模擬 SA1.0 分布顯示,SA1.0 量值大於 1 g 之高區,主要分布於單一地栓位置下盤處,主要於新北市金山區。

        圖 3-18 為山腳斷層北段破裂情境模擬 SA1.0 分布。情境模擬 SA1.0 分布顯示,因南段破裂規模較小,僅零星點位量值高於 1 g。

圖 3-16 山腳斷層全段破裂情境模擬 SA1.0 分布
圖 3-16 山腳斷層全段破裂情境模擬 SA1.0 分布
圖 3-17 山腳斷層北段破裂情境模擬 SA1.0 分布
圖 3-17 山腳斷層北段破裂情境模擬 SA1.0 分布
圖 3-18 山腳斷層南段破裂情境模擬 SA1.0 分布
圖 3-18 山腳斷層南段破裂情境模擬 SA1.0 分布

第 4 章 結論與建議

        本研究計畫擇定山腳斷層作為假想目標,考慮地栓位置與震源破裂、震波傳遞等因素,擬定單一震源破裂情境,針對北臺灣地區以混合法進行地震動模擬,完成情境模擬地動參數,包含峰值地動加速度、峰值地動速度、峰值地動位移、0.3 與 1.0 秒譜加速度等,供後續災損推估小組進行評估。研究成果顯示,該震源破裂情境對臺北市與新北市西緣行政區域有較大地動量值,可能引致較大地震災害。

        然而,本研究僅考慮單一震源破裂情境,倘若山腳斷層破裂,不全然為本研究所假想之震源破裂型態;此外,場址效應對於臺北市區之地動放大結果影響甚巨;再者,海域隱沒帶地震事件亦可能引致嚴重地震災害,如 1896 年基隆外海地震事件、1920 年琉球隱沒帶地震事件等。故本研究報告建議如下:
(1) 針對單一斷層,考慮多種破裂情境,對各情境產出之地震動參數進行統計分
      析,有效量化地震動中值與極值,估算地震動範圍。
(2) 詳細化大臺北地區之場址放大因子,空間高解析之準確場址放大對於提升地
      動空間解析有相當助益。
(3) 考慮海域地震事件,並考慮隱沒帶地震對特定行政區、重要基礎設施與重要
      工址進行地震動評估。

參考文獻

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附錄 地動數值

           本章附圖收錄北臺灣區域地動參數圖,包含峰值地動加速度(圖 A-1 至圖 A3)、震度分布(圖 A-4 至圖 A-6)、峰值地動速度(圖 A-7 至圖 A-9)、峰值地動位移(圖 A-10 至圖 A-12)、0.3 秒譜加速度(圖 A-13 至圖 A-15)與 1.0 秒譜加速度(圖 A16 至圖 A-18)。

圖 A-1 山腳斷層全段破裂情境模擬 PGA 於北臺灣之分布
圖 A-1 山腳斷層全段破裂情境模擬 PGA 於北臺灣之分布
圖 A-2 山腳斷層北段破裂情境模擬 PGA 於北臺灣之分布
圖 A-2 山腳斷層北段破裂情境模擬 PGA 於北臺灣之分布
圖 A-3 山腳斷層南段破裂情境模擬 PGA 於北臺灣之分布
圖 A-3 山腳斷層南段破裂情境模擬 PGA 於北臺灣之分布
圖 A-4 山腳斷層全段破裂情境模擬震度於北臺灣之分布
圖 A-4 山腳斷層全段破裂情境模擬震度於北臺灣之分布
圖 A-5 山腳斷層北段破裂情境模擬震度於北臺灣之分布
圖 A-5 山腳斷層北段破裂情境模擬震度於北臺灣之分布
圖 A-6 山腳斷層南段破裂情境模擬震度於北臺灣之分布
圖 A-6 山腳斷層南段破裂情境模擬震度於北臺灣之分布
圖 A-7 山腳斷層全段破裂情境模擬 PGV 於北臺灣之分布
圖 A-7 山腳斷層全段破裂情境模擬 PGV 於北臺灣之分布
圖 A-8 山腳斷層北段破裂情境模擬 PGV 於北臺灣之分布
圖 A-8 山腳斷層北段破裂情境模擬 PGV 於北臺灣之分布
圖 A-9 山腳斷層南段破裂情境模擬 PGV 於北臺灣之分布
圖 A-9 山腳斷層南段破裂情境模擬 PGV 於北臺灣之分布
圖 A-10 山腳斷層全段破裂情境模擬 PGD 於北臺灣之分布
圖 A-10 山腳斷層全段破裂情境模擬 PGD 於北臺灣之分布
圖 A-11 山腳斷層北段破裂情境模擬 PGD 於北臺灣之分布
圖 A-11 山腳斷層北段破裂情境模擬 PGD 於北臺灣之分布
圖 A-12 山腳斷層南段破裂情境模擬 PGD 於北臺灣之分布
圖 A-12 山腳斷層南段破裂情境模擬 PGD 於北臺灣之分布
圖 A-13 山腳斷層全段破裂情境模擬 SA0.3 於北臺灣之分布
圖 A-13 山腳斷層全段破裂情境模擬 SA0.3 於北臺灣之分布
圖 A-14 山腳斷層北段破裂情境模擬 SA0.3 於北臺灣之分布
圖 A-14 山腳斷層北段破裂情境模擬 SA0.3 於北臺灣之分布
圖 A-15 山腳斷層南段破裂情境模擬 SA0.3 於北臺灣之分布
圖 A-15 山腳斷層南段破裂情境模擬 SA0.3 於北臺灣之分布
圖 A-16 山腳斷層全段破裂情境模擬 SA1.0 於北臺灣之分布
圖 A-16 山腳斷層全段破裂情境模擬 SA1.0 於北臺灣之分布
圖 A-17 山腳斷層北段破裂情境模擬 SA1.0 於北臺灣之分布
圖 A-17 山腳斷層北段破裂情境模擬 SA1.0 於北臺灣之分布
圖 A-18 山腳斷層南段破裂情境模擬 SA1.0 於北臺灣之分布
圖 A-18 山腳斷層南段破裂情境模擬 SA1.0 於北臺灣之分布

        地動參數數值檔案則另附於本報告電子檔案附件。附件檔案為山腳斷層震源情境地動模擬資料:(1) sta_GMparams_two-seg_no-saf_vs0760.dat 為全段破裂;(2) sta_GMparams_N-seg_Mw6d80_no-saf_vs0760.dat 為 北段破裂 ; (3)sta_GMparams_S-seg_Mw6d55_no-saf_vs0760.dat 為南段破裂,示例於圖 A-19。其中,視 NCDR 500 公尺網格點位為虛擬測站,檔案中各欄位分別代表為(1) 虛擬測站 ID、(2) 虛擬測站經度、(3) 虛擬測站緯度、(4) PGA (gal)、(5) PGV (cm/s)、(6)PGD (cm)、(7) SA0.3 (g)、(8) SA1.0 (g),各地動參數單位標註於括號內。

圖 A-19 地動參數數值檔案示例
圖 A-19 地動參數數值檔案示例