JP6441144B2 - Major motion detection method of earthquake - Google Patents
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Description
本発明は、地震発生時に判定対象地点に設置された地震計で検出された観測波形から、当該検出時点の揺れが主要動(S波)によるものか否かを判定する地震の主要動判定方法に関するものである。 The present invention relates to an earthquake main motion determination method for determining whether or not the shaking at the time of detection is due to a main motion (S wave) from an observation waveform detected by a seismometer installed at a determination target point when an earthquake occurs. It is about.
地震発生時に、先に到達するP波の情報を用いて、後に到達するS波の大きさを予測し、事前に警報や機器停止信号を配信するための地震直前警報システムにおいては、ある時刻に観測された地震波がP波であるかS波であるか判断することが、予測精度を担保するうえで重要になる。 When an earthquake occurs, using the information on the P wave that arrives first, the magnitude of the S wave that arrives later is predicted, and in the alarm system immediately before an earthquake for delivering an alarm or a device stop signal in advance, at a certain time It is important to determine whether the observed seismic wave is a P wave or an S wave in order to ensure the prediction accuracy.
すなわち、観測されたP波の地震動をS波によるものと誤判定した場合には、その後に到達する実際のS波によるさらに強い揺れを予測することができず、この結果警報や機器停止信号の配信が遅れる可能性がある。また逆に、観測されたS波の地震動を、未だP波によるものと誤判定した場合には、その後にさらに強い揺れが来ると予測することになり、本来警報等を発する必要が無い地震動に対して、警報や機器停止信号を配信する可能性がある。 That is, if the observed ground motion of the P wave is erroneously determined to be due to the S wave, it is not possible to predict a stronger shake due to the actual S wave that arrives thereafter, and as a result, an alarm or device stop signal Delivery may be delayed. Conversely, if the observed S-wave ground motion is still erroneously determined to be due to a P-wave, it will be predicted that there will be a stronger shaking after that, and there is no need to issue a warning or the like. On the other hand, there is a possibility of delivering an alarm or a device stop signal.
従来の上記地震動におけるS波を検出する手段として、例えば下記特許文献1では、P波においては上下動が卓越し、S波においては水平動が卓越するという考えに基づいてS波の到達を判定するS波検出装置が提案されている。
As a conventional means for detecting the S wave in the above-mentioned earthquake motion, for example, in
このS波検出装置におけるS波の判定方法は、地震発生時に観測された上下動と水平動の平滑化波形の比(V/H)が、予め設定されたS波判定閾値を下まわった時にS波が到達したと判定するものである。 The S-wave detection method in this S-wave detector is such that the ratio (V / H) of the smoothed waveform of the vertical and horizontal movements observed at the time of the earthquake falls below a preset S-wave determination threshold. It is determined that the S wave has arrived.
しかしながら、上記従来のS波判定方法にあっては、図5に示す直下型地震の観測波形に対して適切にS波判定閾値を設定すると、図6に示す海溝型地震の観測波形のように、P波の初動において水平動に対して上下動が卓越し難い傾向のある地震に対しては、P波をS波と誤判定する可能性がある。 However, in the conventional S wave determination method, when the S wave determination threshold is appropriately set for the observation waveform of the direct earthquake shown in FIG. 5, the observation waveform of the trench earthquake shown in FIG. For an earthquake in which the vertical movement tends to be less prominent than the horizontal movement in the initial movement of the P wave, the P wave may be erroneously determined as an S wave.
このように、特定の観測波形の地震を想定して上下動と水平動との比(V/H)に対するS波判定閾値を設定しても、上下動に対する水平動の卓越度合いが異なる観測波形の地震に対しては、正しく評価することができないという問題点があった。 As described above, even if an S-wave determination threshold is set for the ratio of vertical motion to horizontal motion (V / H) assuming an earthquake of a specific observed waveform, the observed waveform having different degrees of superiority of horizontal motion with respect to vertical motion There was a problem that it was not possible to correctly evaluate the earthquake.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、P波およびS波の上下動に対する水平動の卓越度合いが互いに異なる観測波形の地震に対しても、高い精度で当該地震のS波を判定することが可能になる地震の主要動判定方法を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the S wave of the earthquake can be obtained with high accuracy even for earthquakes having observed waveforms having different degrees of horizontal movement with respect to the vertical movement of the P wave and the S wave. It is an object of the present invention to provide a method for determining major motion of an earthquake that can be determined.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、地震発生時に、判定対象地点において時々刻々観測された水平方向(H方向)および上下方向(V方向)の地震動の大きさを示す値(H、V)から、H−V平面におけるH−V曲線を求め、当該H−V曲線の非線形化から上記地震の主要動(S波)を判定することを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記値(H、V)は加速度であり、かつ上記H方向およびV方向の加速度の絶対値を平滑化した波形をH−V平面に投影することにより上記H−V曲線を求めることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the values (H, V) are accelerations, and a waveform obtained by smoothing the absolute values of the accelerations in the H and V directions is obtained. The HV curve is obtained by projecting onto the HV plane.
さらに、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、予め上記H方向の加速度の値について、順次高い値となる複数の保存用閾値を設定し、上記H方向の加速度が順次上記保存用閾値を超えた時の上記値(HK、VK)(k=1,2,3、…)について、(全体V/H比)=VK/HK および(区間V/H比)=(VK−VK−1)/(HK−HK−1)を算出し、上記(区間V/H比)/上記(全体V/H比)が、予め設定した判定用閾値を下回る場合を上記S波と判定することを特徴とするものである。
Furthermore, in the invention described in
図1(a)は、図5に示した直下型地震の地震動波形を加速度平滑化した波形を示すものであり、図1(b)は上記加速度平滑化波形から得られたH−V曲線を示すものである。また、図2(a)は、図6に示した海溝型地震の地震動波形を加速度平滑化した波形を示すものであり、図2(b)は上記加速度平滑化波形から得られたH−V曲線を示すものである。 1A shows a waveform obtained by smoothing the ground motion waveform of the direct earthquake shown in FIG. 5 with acceleration smoothing. FIG. 1B shows an HV curve obtained from the acceleration smoothing waveform. It is shown. FIG. 2A shows a waveform obtained by smoothing the ground motion waveform of the trench-type earthquake shown in FIG. 6, and FIG. 2B shows an HV obtained from the acceleration smoothed waveform. A curve is shown.
図1(b)および図2(b)に見られるように、いずれの地震動におけるH−V曲線も、S波到達時に非線形化するバイリニアのような曲線を描くことが判る。 As can be seen in FIG. 1B and FIG. 2B, it can be seen that the HV curve in any earthquake motion draws a bilinear curve that becomes nonlinear when the S wave arrives.
そして、請求項1〜3のいずれかに記載の発明によれば、判定対象地点において時々刻々観測された水平方向(H方向)および上下方向(V方向)の地震動の大きさを示す値(H、V)から上記H−V曲線を求め、その非線形化から上記地震のS波を判定しているために、P波およびS波の上下動に対する水平動の卓越度合いが互いに異なる観測波形の地震に対しても、高い精度で当該地震のS波を判定することができる。 And according to invention of any one of Claims 1-3, the value (H which shows the magnitude | size (H direction) of the horizontal direction (H direction) and the vertical direction (V direction) observed every moment in the determination point V), the above HV curve is obtained, and the S wave of the earthquake is determined from its non-linearization, so that the earthquakes having observed waveforms having different degrees of horizontal motion with respect to the vertical movement of the P wave and S wave are different from each other. However, the S wave of the earthquake can be determined with high accuracy.
以下、図1〜図4に基づいて、本発明に係る地震動のS波判定方法の一実施形態について説明する。
先ず、地震発生時に、判定対象地点となる工場等の現地に設置した地震計によって、水平方向(H方向)および上下方向(V方向)の加速度を時々刻々測定するとともに、これと併行して、測定された加速度の地震動波形を平滑化する。
Hereinafter, based on FIGS. 1-4, one Embodiment of the S wave determination method of the earthquake motion which concerns on this invention is described.
First, in the event of an earthquake, the horizontal (H direction) and vertical (V direction) accelerations are measured momentarily by a seismometer installed at the site, such as a factory that is the target for determination, and in parallel with this, Smooth the ground motion waveform of the measured acceleration.
この加速度平滑化波形は、次式によって計算する。
水平動:Hi=Hi−1×α+(xi 2+yi 2)1/2×(1−α)
上下動:Vi=Vi−1×α+|zi|×(1−α)
ここで、xi、yiは加速度水平動成分、ziは加速度上下動成分、αは指数平滑化係数である。
This acceleration smoothing waveform is calculated by the following equation.
Horizontal movement: H i = H i-1 × α + (x i 2 + y i 2 ) 1/2 × (1-α)
Vertical movement: V i = V i-1 × α + | z i | × (1-α)
Here, x i and y i are acceleration horizontal motion components, z i is an acceleration vertical motion component, and α is an exponential smoothing coefficient.
図1(a)および図2(a)は、各々図5および図6に示した地震動波形を、上式を用いて平滑化したものである。
次いで、このようにして得られた加速度平滑化波形をH−V平面に投影することによりH−V曲線を得る。図1(b)および図2(b)は、各々図1(a)および図2(a)の加速度平滑化波形をH−V平面に投影したH−V曲線である。
FIG. 1A and FIG. 2A are obtained by smoothing the ground motion waveforms shown in FIG. 5 and FIG. 6 using the above equations.
Next, an HV curve is obtained by projecting the acceleration smoothing waveform thus obtained on the HV plane. FIG. 1B and FIG. 2B are HV curves obtained by projecting the acceleration smoothing waveforms of FIG. 1A and FIG. 2A onto the HV plane, respectively.
そして、このH−V曲線が非線形化したかを判定する。この非線形化の判定手法については、様々な数学的な方法を採用することができる。
本実施形態においては、予め上記H方向の加速度の値Hについて、順次高い値となる複数の保存用閾値を設定しておく。ちなみに、この複数の保存用閾値は、順次対数軸上において等間隔に増加するように設定することが好ましい。
Then, it is determined whether the HV curve is non-linear. Various mathematical methods can be adopted as the non-linear determination method.
In the present embodiment, a plurality of storage threshold values that are successively higher are set in advance for the acceleration value H in the H direction. Incidentally, it is preferable to set the plurality of storage thresholds so as to sequentially increase at equal intervals on the logarithmic axis.
そして、地震発生時に上記加速度値Hが増大して、順次上記保存用閾値を超えた時の上記値(HK、VK)(k=1,2,3、…)を保存し、これらの加速度値(HK、VK)を用いて、図3に示すように、(全体V/H比)および(区間V/H比)を算出する。 Then, the increase in the acceleration value H at the time of the earthquake, to save the above value when sequentially exceeds the above-mentioned storage threshold (H K, V K) ( k = 1,2,3, ...), of these Using the acceleration values (H K , V K ), as shown in FIG. 3, (overall V / H ratio) and (section V / H ratio) are calculated.
ここで、(全体V/H比)は、地震発生時から保存用閾値HKを保存した時までのHKに対するVKの増加率であり、(区間V/H比)は、1つ前の保存用閾値HK−1の保存時から保存用閾値HKを保存した時までの(HK−HK−1)に対する(VK−VK−1)の増加率である。 Here, (the entire V / H ratio), a rate of increase of V K for H K up when Save threshold H K from the time of the earthquake, (section V / H ratio), preceding (V K -V K-1 ) increase rate with respect to (H K -H K-1 ) from when the storage threshold H K-1 is stored until the storage threshold H K is stored.
すなわち、(全体V/H比)および(区間V/H比)を、それぞれ下式によって算出する。
(全体V/H比)=VK/HK
(区間V/H比)=(VK−VK−1)/(HK−HK−1)
That is, (total V / H ratio) and (section V / H ratio) are calculated by the following equations, respectively.
(Overall V / H ratio) = V K / H K
(Section V / H ratio) = (V K −V K−1 ) / (H K −H K−1 )
次いで、上記(区間V/H比)/上記(全体V/H比)を算出し、得られた値が予め設定した判定用閾値を上回る時には、P波と判定し、下回る時に上記S波と判定する。 Next, the above (section V / H ratio) / the above (total V / H ratio) is calculated, and when the obtained value exceeds a preset threshold for determination, it is determined as a P wave, and when it is below, the above S wave judge.
図4は、図6に示した海溝型地震の観測波形に対して、上述した本実施形態のS波判定方法を用いて上記観測波形から加速度平滑化波形を算出し、次いで(全体V/H比)=VK/HKおよび(区間V/H比)=(VK−VK−1)/(HK−HK−1)から上記(区間V/H比)/上記(全体V/H比)を算出して、予め設定した判定用閾値(本実施形態においては、0.95)と対比してP波およびS波の判定を行った結果を示すものである。 4 calculates an acceleration smoothing waveform from the observed waveform using the S-wave determination method of the present embodiment described above for the observed waveform of the trench-type earthquake shown in FIG. Ratio) = V K / H K and (section V / H ratio) = (V K −V K−1 ) / (H K −H K−1 ) to (section V / H ratio) / above (total V / H ratio) is calculated, and the result of the determination of the P wave and the S wave compared with a preset threshold for determination (0.95 in the present embodiment) is shown.
図4に見られるように、本実施形態によれば、従来の判定方法によっては誤判定していた海溝型地震の観測波形についても、適切にS波の判定を行えることができる。 As can be seen from FIG. 4, according to the present embodiment, it is possible to appropriately determine the S wave even for the observation waveform of a trench-type earthquake that has been erroneously determined by the conventional determination method.
以上説明したように、上記構成からなる地震動のS波判定方法によれば、現地において時々刻々観測された水平方向(H方向)および上下方向(V方向)の地震動の加速度波形を平滑化し、得られた加速度平滑化波形をH−V平面に投影してH−V曲線を求め、このH−V曲線における非線形化から上記地震のS波を判定しているために、P波およびS波の上下動に対する水平動の卓越度合いが互いに異なる観測波形の地震に対しても、高い精度で当該地震のS波を判定することができる。 As described above, according to the seismic motion S wave determination method having the above-described configuration, the acceleration waveform of the horizontal (H direction) and vertical (V direction) seismic motion observed every moment in the field is smoothed and obtained. The obtained acceleration smoothing waveform is projected onto the HV plane to obtain an HV curve, and the S wave of the earthquake is determined from the non-linearization in the HV curve. Even for earthquakes having observed waveforms with different degrees of horizontal motion relative to vertical motion, the S wave of the earthquake can be determined with high accuracy.
また、本実施形態においては、(全体V/H比)および(区間V/H比)を算出するための加速度値として、予めH方向の加速度の値Hについて、順次対数軸上において等間隔に増加する複数の保存用閾値を設定し、上記加速度値Hが増大して、順次上記保存用閾値を超えた時の上記値(HK、VK)(k=1,2,3、…)を保存している。 Further, in the present embodiment, as acceleration values for calculating (total V / H ratio) and (section V / H ratio), acceleration values H in the H direction are previously equally spaced on the logarithmic axis. A plurality of increasing storage threshold values are set, and when the acceleration value H increases and sequentially exceeds the storage threshold value (H K , V K ) (k = 1, 2, 3,...) Is saved.
この結果、加速度値HKに対して、常に同じ比率の保存用閾値間隔(HK−HK−1)が設定されるため、大小さまざまな地震波に対して、安定した(区間V/H比)の値が得られ、誤判定の確率を低下させることができる。 As a result, since the storage threshold interval (H K -H K-1 ) having the same ratio is always set for the acceleration value H K , stable (section V / H ratio) against large and small seismic waves. ) Is obtained, and the probability of erroneous determination can be reduced.
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