JP2013113815A - Earthquake motion duration time prediction system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地震動継続時間予測システムに関する。詳しくは、地震動の継続時間を予測する地震動継続時間予測システムに関する。 The present invention relates to a seismic motion duration prediction system. Specifically, the present invention relates to a ground motion duration prediction system that predicts the duration of ground motion.
従来より、地震動の収束は、対象地点に地震計を設置しておき、この地震計で検知した地震動の大きさに基づいて判定することが多い(特許文献1参照)。すなわち、特許文献1では、エレベーターの運転再開制御を行うに当たり、現地に地震計を設置しておき、この地震計により検出された地震動の大きさが設定した閾値よりも小さくなることを条件として、地震動が収束したと判定している。
Conventionally, the convergence of seismic motion is often determined based on the magnitude of seismic motion detected by a seismometer installed at a target point (see Patent Document 1). That is, in
しかしながら、地震計の設置に伴う導入コストに加え、維持管理のランニングコストが必要となるため、対象地点に地震計を設置することは容易ではない。 However, in addition to the introduction costs associated with the installation of seismometers, maintenance management running costs are required, so it is not easy to install seismometers at the target points.
そこで、緊急地震速報などのリアルタイム地震情報を利用して、対象地点における地震動の強さや対象地点の建物の被害予測を行う地震防災システムが開発されている(特許文献2参照)。この防災システムにおいては、地震発生時に、緊急地震速報などのリアルタイム地震情報を利用して地震動の継続時間を算出し、この地震動の継続時間に基づいて当該建物の被害予測を行う。 In view of this, an earthquake disaster prevention system has been developed that uses real-time earthquake information such as emergency earthquake warnings to predict the strength of ground motion at a target location and damage prediction of a building at the target location (see Patent Document 2). In this disaster prevention system, when an earthquake occurs, the duration of the earthquake motion is calculated using real-time earthquake information such as an emergency earthquake bulletin, and the damage of the building is predicted based on the duration of the earthquake motion.
ここで、地震動の継続時間は、以下のようにして求められている。
すなわち、予め、過去に発生した地震について、震源位置、マグニチュード、各受震域の観測データに基づいて、地震動のスペクトルの特性や継続時間に関する傾向を回帰分析などにより求めておく。同じ震源域で発生する地震は、ほぼ同じ地震発生メカニズムで発生するので震源特性が類似するうえに、同じ受震域では、ほぼ同じ地震動特性であることから、震源域および受震域の組合せごとにマグニチュードに応じた地震動スペクトル特性や継続時間のデータベースを構築する。
Here, the duration of earthquake motion is obtained as follows.
That is, for earthquakes that have occurred in the past, a trend regarding the characteristics of the ground motion spectrum and duration is obtained by regression analysis or the like based on the position of the epicenter, the magnitude, and the observation data of each receiving area. Earthquakes that occur in the same seismic region occur with almost the same seismogenic mechanism, so the seismic source characteristics are similar, and the same seismic area has almost the same ground motion characteristics. In addition, a database of seismic motion spectrum characteristics and durations according to magnitude will be constructed.
そして、地震発生時にリアルタイム地震情報(緊急地震速報)を受信すると、この地震の震源域と対象地点の属する受震域との組合せをデータベースから探し出して、該当する組合せの地震動スペクトル特性および地震動継続時間を読み出す。このようにして、地震動の継続時間を求める。 When real-time earthquake information (emergency earthquake warning) is received at the time of the earthquake, the combination of the source area of this earthquake and the receiving area to which the target point belongs is searched from the database, and the ground motion spectrum characteristics and the duration of the ground motion of the corresponding combination are searched. Is read. In this way, the duration of earthquake motion is obtained.
しかしながら、特許文献1に示された手法では、データベースに記憶された特定の震源域と受震域との組合せのみ地震動の継続時間を予測できる。そのため、地震動の観測データが記録されていない地域については、地震動の継続時間を予測できない、という問題があった。
However, with the method disclosed in
本発明は、地震動の観測データが記録されていない任意の地点について、地震動の継続時間を予測できる地震動継続時間予測システムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an earthquake motion duration prediction system capable of predicting the duration of an earthquake motion at an arbitrary point where the observation data of the earthquake motion is not recorded.
請求項1に記載の地震動継続時間予測システムは、対象地点における地震動の継続時間を予測する地震動継続時間予測システムであって、前記対象地点の座標および前記対象地点の地盤条件を記憶する記憶部と、予め実際の地震動の複数の観測データの波形の経時特性を包絡関数でモデル化して、地震動の継続時間を震源距離および気象庁マグニチュードをパラメータとして求めた回帰式で表して、当該回帰式を前記記憶部に記憶させる回帰式算出部と、震源位置および気象庁マグニチュードを含むリアルタイム地震情報を受信する受信部と、前記リアルタイム地震情報の震源位置および前記記憶した対象地点の座標に基づいて震源距離を算出する震源距離算出部と、前記記憶した回帰式に、前記対象地点の地盤条件、前記震源距離、および気象庁マグニチュードを代入して、地震動の継続時間を算出する継続時間算出部と、を備えることを特徴とする。
The seismic motion duration prediction system according to
この発明によれば、記憶部により、対象地点の座標および前記対象地点の地盤条件を記憶しておく。また、予め、回帰式算出部により、複数の実際の地震動の波形の経時特性を包絡関数でモデル化し、震源距離および気象庁マグニチュードをパラメータとした回帰式で表して、この回帰式を記憶部に記憶させておく。
そして、受信部によりリアルタイム地震情報を受信すると、震源距離算出部により、リアルタイム地震情報の震源位置および記憶した対象地点の座標に基づいて震源距離を算出する。次に、継続時間算出部により、記憶した回帰式に、対象地点の地盤条件、震源距離、および気象庁マグニチュードを代入して、地震動の継続時間を算出する。
よって、任意の地点について、地震動の継続時間を予測し、避難開始などの防災情報を建物内に報知できる。
According to the present invention, the storage unit stores the coordinates of the target point and the ground conditions of the target point. In addition, the regression equation calculation unit models the time-dependent characteristics of a plurality of actual seismic motion waveforms with an envelope function, and represents the regression equation using the epicenter distance and the Japan Meteorological Agency magnitude as parameters, and stores this regression equation in the storage unit. Let me.
Then, when the real-time earthquake information is received by the receiving unit, the epicenter distance calculation unit calculates the epicenter distance based on the epicenter position of the real-time earthquake information and the stored coordinates of the target point. Next, the duration calculation unit calculates the duration of the earthquake motion by substituting the ground condition of the target point, the epicenter distance, and the Japan Meteorological Agency magnitude into the stored regression equation.
Therefore, it is possible to predict the duration of seismic motion at any point and notify disaster prevention information such as the start of evacuation in the building.
請求項2に記載の地震動継続時間予測システムは、前記回帰式としては、軟質地盤における回帰式と硬質地盤における回帰式とを用いることを特徴とする。
The earthquake motion duration prediction system according to
この発明によれば、地盤条件を考慮し、回帰式として、軟質地盤における回帰式と硬質地盤における回帰式とを用いたので、地震動継続時間予測システムの予測精度を向上できる。 According to this invention, considering the ground conditions, the regression equation for the soft ground and the regression equation for the hard ground are used as the regression equations, so that the prediction accuracy of the seismic motion duration prediction system can be improved.
本発明によれば、記憶部により、対象地点の座標および前記対象地点の地盤条件を記憶しておく。また、予め、回帰式算出部により、複数の実際の地震動の波形の経時特性を包絡関数でモデル化し、震源距離および気象庁マグニチュードをパラメータとした回帰式で表して、この回帰式を記憶部に記憶させておく。そして、受信部によりリアルタイム地震情報を受信すると、震源距離算出部により、リアルタイム地震情報の震源位置および記憶した対象地点の座標に基づいて震源距離を算出する。次に、継続時間算出部により、記憶した回帰式に、対象地点の地盤条件、震源距離、および気象庁マグニチュードを代入して、地震動の継続時間を算出する。よって、任意の地点について、地震動の継続時間を予測し、避難開始などの防災情報を建物内に報知できる。 According to the present invention, the storage unit stores the coordinates of the target point and the ground condition of the target point. In addition, a regression equation calculation unit models the time-dependent characteristics of a plurality of actual seismic motion waveforms with an envelope function, and represents the regression equation using the epicenter distance and the Japan Meteorological Agency magnitude as parameters, and stores this regression equation in the storage unit. Let me. Then, when the real-time earthquake information is received by the receiving unit, the epicenter distance calculation unit calculates the epicenter distance based on the epicenter position of the real-time earthquake information and the stored coordinates of the target point. Next, the duration calculation unit calculates the duration of the earthquake motion by substituting the ground condition of the target point, the epicenter distance, and the Japan Meteorological Agency magnitude into the stored regression equation. Therefore, it is possible to predict the duration of seismic motion at any point and notify disaster prevention information such as the start of evacuation in the building.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る地震動継続時間予測システム1のブロック図である。
地震動継続時間予測システム1は、緊急地震速報などのリアルタイム地震情報に基づいて対象地点の地震動の継続時間を予測するものであり、受信部2、表示部3、および演算処理部4、および記憶部5を備える。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a seismic motion
The seismic motion
受信部2は、気象庁から送信されるリアルタイム地震情報を受信するものである。
表示部3は、受信部2で受信した情報や演算処理部4から出力された情報を表示するものであり、例えば、モニタである。
The receiving
The
記憶部5は、種々の情報を記憶するものであり、例えばハードディスクである。この記憶部5は、予め、対象地点の座標(緯度・経度)を記憶するとともに、地表から深度30mまでの平均S波速度VS30を対象地点の地盤条件として記憶している。また、後述の演算処理部4の回帰式算出部41で求めた回帰式を記憶する。
The memory |
演算処理部4は、記憶部5に記憶されたプログラムを読み出して、動作制御を行うOS(Operating System)上に展開して実行するものである。
具体的には、演算処理部4は、回帰式算出部41と、震源距離算出部42と、予測震度算出部43と、継続時間算出部44と、を備える。
The
Specifically, the
回帰式算出部41は、実際の地震動の複数の観測データの波形の経時特性を包絡関数でモデル化し、予測震度算出部43で算出した震源距離および気象庁マグニチュードをパラメータとした回帰式で表し、記憶部5に記憶させておく。
The regression
震源距離算出部42は、リアルタイム地震情報を受信すると、リアルタイム地震情報の震源位置および記憶部5に記憶した対象地点の座標に基づいて、震源距離を算出する。
予測震度算出部43は、震度の計算式(例えば、予報業務許可の技術基準について 気象庁地震火山部 2010年3月18日)に、震源距離算出部42で算出した震源距離および気象庁マグニチュードを代入して、対象地点の予測震度を算出する。
When receiving the real-time earthquake information, the epicenter
The predicted seismic
継続時間算出部44は、震源位置および気象庁マグニチュードを含むリアルタイム地震情報を受信すると、記憶部5から回帰式を読み出して、この回帰式に、対象地点の地盤条件、震源距離算出部42で算出した震源距離、および気象庁マグニチュードを代入して、地震動の継続時間を算出する。
When the real time earthquake information including the epicenter position and the JMA magnitude is received, the
図2は、地震動継続時間予測システム1の地震動の継続時間を算出する動作のフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart of an operation for calculating the duration of the earthquake motion of the earthquake motion
ステップS1では、受信部2により、リアルタイム地震速報を受信する。すなわち、このリアルタイム地震速報により、地震発生時刻t0、震源位置(具体的には、緯度、経度、震源深さ)、気象庁マグニチュードMjなどの情報を取得する。
In step S <b> 1, the
ステップS2では、震源距離算出部42により、震源から対象地点までの震源距離Xを算出する。
ステップS3では、予測震度算出部43により、震源距離算出部42で算出した震源距離Xおよび気象庁マグニチュードMjを震度の計算式に代入して、対象地点の予測震度を算出する。
In step S <b> 2, the epicenter
In step S3, the predicted seismic
ステップS4では、予測震度算出部43により、対象地点の予測震度が3以上であるか否かを判定する。この判定がYesである場合には、ステップS5に移り、Noである場合には、終了する。
In step S4, the predicted seismic
ステップS5では、継続時間算出部44により、気象庁の走時表に基づいて、地震動の主要動が対象地点に到達する時刻taを算出する。
In step S < b > 5, the
ステップS6では、継続時間算出部44により、記憶部5から対象地点のVS30を読み出して、この読み出したVS30が400m/s以上であるか否かを判定する。この判定がNoである場合には、対象地点が軟質地盤であるため、ステップS7に移り、Yesである場合には、対象地点が硬質地盤であるため、ステップS8に移る。
In step S < b> 6, the
ステップS7では、継続時間算出部44により、記憶部5から以下の回帰式である(1)式を読み出す。
In step S <b> 7, the
(1)式において、a、b、c、d、eは、地域や地盤条件によって異なる回帰係数であり、σ1、σ2は回帰式における対数標準偏差である。また、αは回帰式のばらつきを考慮した係数であり、対数標準偏差σ1、σ2に乗じる係数である。
また、記憶部5から軟質地盤についての地盤条件を読み出して、軟質地盤における地震動の継続時間td−taを求める。すなわち、a、b、c、d、e、σ1、σ2を読み出して(1)式に代入する。
In the equation (1), a, b, c, d, and e are regression coefficients that vary depending on the region and ground conditions, and σ 1 and σ 2 are logarithmic standard deviations in the regression equation. Α is a coefficient that takes into account variations in the regression equation, and is a coefficient that is multiplied by the logarithmic standard deviations σ 1 and σ 2 .
Further, from the
一方、ステップS8では、継続時間算出部44により、記憶部5から上述の(1)式を読み出すとともに、硬質地盤についての地盤条件を読み出して、硬質地盤における地震動の継続時間td−taを求める。すなわち、a、b、c、d、e、σ1、σ2を読み出して(1)式に代入する。
On the other hand, in step S8, the
ステップS9では、継続時間算出部44により、地震動の主要動が対象地点に到達する時刻taに地震動の継続時間td−taを加えて、地震動の終了時刻tdを算出する。
ステップS10では、表示部3により、地震動の終了時刻tdを表示する。
In step S9, the
In step S10, the
以下、関東地域を例に、上述の(1)式を求める手順について説明する。
図3に示す1996年以降に発生した気象庁マグニチュードMjが5.0以上の海溝性地震18地震を選定し、これら18地震の2378の観測データを利用した。なお、図3中の丸印は、震央の位置を示す。
まず、各観測データを軟質地盤と硬質地盤とに分類した。すなわち、地表から深度30mまでの平均S波速度VS30を指標として、対象地点の地盤条件を整理した。具体的には、各観測データについてVS30を推定し、VS30が400m/s以上を硬質地盤、400m/s未満を軟質地盤とした。
Hereinafter, the procedure for obtaining the above equation (1) will be described by taking the Kanto region as an example.
As shown in FIG. 3, 18 submarine earthquakes with a magnitude of Mj of 5.0 or more that occurred after 1996 were selected, and 2378 observation data of these 18 earthquakes were used. The circle in FIG. 3 indicates the position of the epicenter.
First, each observation data was classified into soft ground and hard ground. That is, the ground conditions at the target point were arranged using the average S wave velocity V S30 from the ground surface to a depth of 30 m as an index. Specifically, V S30 was estimated for each observation data, and V S30 was 400 m / s or more as hard ground and less than 400 m / s as soft ground.
以下、地震動継続時間は、地表面における地震動の加速度波形をモデル化した包絡曲線について、主要動が開始してから主要動の振幅が1/10程度に収まるまでの時間とする。 Hereinafter, the duration of the ground motion is the time from the start of the main motion until the amplitude of the main motion is reduced to about 1/10 with respect to the envelope curve modeling the acceleration waveform of the ground motion on the ground surface.
そこで、各観測データについて、例えば図4に示すように、地震動の波形の経時特性をJennings型包絡形E(t)でモデル化した。具体的には、地震動の波形を立上がり部、強震部、減衰部に分けて、E(t)を以下の(2)〜(5)式で構成した。 Therefore, for each observation data, for example, as shown in FIG. 4, the temporal characteristics of the waveform of the earthquake motion are modeled by a Jennings-type envelope E (t). Specifically, the waveform of the seismic motion was divided into a rising part, a strong earthquake part, and an attenuation part, and E (t) was configured by the following equations (2) to (5).
ここで、taは立上がり部の開始時刻、tbは立上がり部の終了時刻すなわち強震部の開始時刻、tcは強震部の終了時刻すなわち減衰部の開始時刻、tdは減衰部の終了時刻、AはE(t)における強震部の振幅値である。また、B=ln10/(td−tc)である。 Here, t a is the start time of the rising part, t b is the end time of the rising part, that is, the start time of the strong earthquake part, t c is the end time of the strong earthquake part, that is, the start time of the attenuation part, and t d is the end time of the attenuation part. , A is the amplitude value of the strong motion part at E (t). Further, B = ln10 / (t d −t c ).
このようにモデル化した包絡関数を、震源距離Xおよび気象庁マグニチュードMjをパラメータとした回帰分析を行って、上述の(1)式を得た。
このときの回帰係数a、b、c、d、e、および対数標準偏差σ1、σ2を以下に示す。
The envelope function thus modeled was subjected to regression analysis using the epicenter distance X and the Japan Meteorological Agency magnitude M j as parameters, and the above-described equation (1) was obtained.
The regression coefficients a, b, c, d, e and logarithmic standard deviations σ 1 and σ 2 at this time are shown below.
図5(a)は、軟質地盤における強震部の継続時間tc−tbと震源距離Xとの関係を示す図である。図5(b)は、軟質地盤における減衰部の継続時間td−tcと震源距離Xとの関係を示す図である。
図6(a)は、硬質地盤における強震部の継続時間tc−tbと震源距離Xとの関係を示す図である。図6(b)は、硬質地盤における減衰部の継続時間td−tcと震源距離Xとの関係を示す図である。
FIG. 5A is a diagram showing the relationship between the duration t c -t b of the strong earthquake part and the epicenter distance X in soft ground. FIG. 5B is a diagram showing the relationship between the duration t d -t c of the attenuation part and the epicenter distance X in the soft ground.
FIG. 6A is a diagram showing the relationship between the duration t c -t b of the strong earthquake part and the epicenter distance X in the hard ground. FIG. 6B is a diagram showing the relationship between the duration t d -t c of the attenuation part and the epicenter distance X in the hard ground.
図5および図6より、強震部の継続時間tc−tbは、Mj、Xが大きくなるほど長くなることが判る。また、減衰部の継続時間は、Mjにそれほど依存せず、Xが大きくなるほど長くなることが判る。また、強震部の継続時間tc−tbは、減衰部の継続時間td−tcに比べて、ばらつきが大きいことが判る。 From FIG. 5 and FIG. 6, it can be seen that the duration t c -t b of the strong earthquake part becomes longer as M j and X become larger. Further, it can be seen that the duration of the attenuation part does not depend much on M j and becomes longer as X increases. Also, the duration t c -t b of strong motion portion, compared to the duration t d -t c of the damping unit, it can be seen that the variation is large.
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(1)記憶部5により、対象地点の座標および対象地点の地盤条件を記憶しておく。また、予め、回帰式算出部41により、複数の実際の地震動の波形の経時特性を包絡関数でモデル化し、震源距離および気象庁マグニチュードをパラメータとした回帰式で表して、この回帰式を記憶部5に記憶させておく。
そして、受信部2によりリアルタイム地震情報を受信すると、震源距離算出部42により、リアルタイム地震情報の震源位置に基づいて震源距離を算出する。次に、継続時間算出部44により、記憶した回帰式に、対象地点の地盤条件、震源距離、および気象庁マグニチュードを代入して、地震動の継続時間を算出する。
よって、任意の地点について、地震動の継続時間を予測し、避難開始などの防災情報を建物内に報知できる。
According to this embodiment, there are the following effects.
(1) The
Then, when the real-time earthquake information is received by the receiving
Therefore, it is possible to predict the duration of seismic motion at any point and notify disaster prevention information such as the start of evacuation in the building.
(2)地盤条件を考慮し、回帰式として、軟質地盤における回帰式と硬質地盤における回帰式とを用いたので、地震動継続時間予測システム1の予測精度を向上できる。
(2) Considering the ground conditions, the regression equation for the soft ground and the regression equation for the hard ground are used as the regression equations, so that the prediction accuracy of the seismic motion
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, etc. within a scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
1…地震動継続時間予測システム
2…受信部
3…表示部
4…演算処理部
5…記憶部
41…回帰式算出部
42…震源距離算出部
43…予測震度算出部
44…継続時間算出部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記対象地点の座標および前記対象地点の地盤条件を記憶する記憶部と、
予め実際の地震動の複数の観測データの波形の経時特性を包絡関数でモデル化して、地震動の継続時間を震源距離および気象庁マグニチュードをパラメータとして求めた回帰式で表して、当該回帰式を前記記憶部に記憶させる回帰式算出部と、
震源位置および気象庁マグニチュードを含むリアルタイム地震情報を受信する受信部と、
前記リアルタイム地震情報の震源位置および前記記憶した対象地点の座標に基づいて震源距離を算出する震源距離算出部と、
前記記憶した回帰式に、前記対象地点の地盤条件、前記震源距離、および気象庁マグニチュードを代入して、地震動の継続時間を算出する継続時間算出部と、を備えることを特徴とする地震動継続時間予測システム。 A seismic motion duration prediction system that predicts the duration of seismic motion at a target location,
A storage unit for storing coordinates of the target point and ground conditions of the target point;
The time-dependent characteristics of a plurality of observation data of actual seismic motion are modeled with an envelope function in advance, the duration of the seismic motion is expressed as a regression equation using the epicenter distance and the Japan Meteorological Agency magnitude as parameters, and the regression equation is stored in the storage unit A regression equation calculation unit to be stored in
A receiver for receiving real-time earthquake information including the location of the epicenter and the JMA magnitude;
An epicenter distance calculation unit for calculating an epicenter distance based on the epicenter position of the real-time earthquake information and the coordinates of the stored target point;
A seismic motion duration prediction unit comprising a duration calculation unit that calculates the duration of seismic motion by substituting the ground condition of the target point, the epicenter distance, and the Japan Meteorological Agency magnitude into the stored regression equation. system.
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