عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی سه بعدی امواج لرزه ای در حوضه آبرفتی تهران
- رشته تحصیلی
- ژئوفیزیک - زلزله شناسی
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81318;کتابخانه موسسه ژئوفیزیک شماره ثبت: 1418;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81318;کتابخانه موسسه ژئوفیزیک شماره ثبت: 1418
- تاریخ دفاع
- ۱۲ مهر ۱۳۹۵
- دانشجو
- احسان کرکوتی
- استاد راهنما
- مهرداد پاکزاد, ظاهرحسین شمالی
- چکیده
- تهران پایتخت ایران با جمعیتی بالغ بر 12میلیون نفر در ساعات روز، یکی از ابرشهرهای جهان با ریسک بسیار بالای زمین‌لرزه به‌شمار می‌رود. در نبود داده‌های کافی از جنبش نیرومند زمین در شهر تهران و مناطق پیرامونی آن، استفاده از روشهای نظری و شبیه‌سازی رایانه‌ای سناریو های زمین‌لرزه، بهترین ابزار برای حصول شناخت بیشتر از خطر زمین‌لرزه را فراهم می‌کنند. به این وسیله، امکان یافتن پارامترهایی مانند بزرگنمایی حاصل از پیچیدگی‌های زیرسطحی و توپوگرافی منطقه و همچنین تغییرات در مدت دوام زمین‌لرزه در منطقه، برای محققان فراهم می‌شود. در سال‌های اخیر با توجه به پیشرفت‌های صورت‌گرفته در رایانه‌ها و افزایش قدرت پردازش و توان ذخیرسازی اطلاعات، شبیه‌سازی رایانه‌ای در شاخه‌های مختلف علوم رشد قابل ملاحظه‌ای داشته‌است. در شاخه‌های مختلف زلزله‌شناسی نیز این رشد قابل توجه است و به خصوص برای شبیه‌سازی امواج لرزه‌ای در محیط‌های پیچیده (که مدل‌های زمین از این دسته هستند) روشهای مختلفی برای شبیه‌سازی امواج توسعه یافته‌است. روش المان طیفی یک روش بسیار کارا برای شبیه‌سازی امواج لرزه‌ای در محیط‌هایی است که پیچیدگی‌های هندسی مانند توپوگرافی سطحی و لایه‌های پیچیده دارند. در این مطالعه با استفاده از روش المان طیفی شبیه‌سازی گسل محدود برای چند سناریوی مختلف زمین‌لرزه در گسلهای اطراف تهران، جهت بررسی اثر لایه‌های زیرسطحی و همچنین توپوگرافی، انجام شد. جهت انجام شبیه‌سازی‌ها از نرم‌افزار SPECFEM3D استفاده شده که از روش المان طیفی برای انجام محاسبات استفاده می‌کند. در این مطالعه نسبت بزرگنمایی سه‌بعدی به یک بعدی برای سناریوهای مختلف زمین‌لرزه، محاسبه شد و نشان داده شد که بزرگنمایی بسیار وابسته به سناریوی مورد مطالعه است. در مکانهای مختلف شهر تهران میزان متوسط بزرگنمایی محاسبه شده متغیر و عددی بین 1 تا 2 است. بیشینه آن در بخش‌‌های جنوبی و غربی شهر مشاهده شد. بررسی دوام زمین‌لرزه برای سناریوهای مختلف نشان داد که در بخش جنوبی شهر در منطقه‌ای که در مدل توموگرافی منطقه یک حوضچه کم سرعت دیده می‌شود، بیشترین افزایش دوام اتفاق می‌افتد و برای امواج افقی به‌طور میانگین افزایش دوام تا حدود 10 ثانیه برای مولفه‌های افقی اتفاق می‌افتد. با توجه به میانگین گیری از نتایج سناریوهای مختلف، به‌طور متوسط اثر توپوگرافی به‌دست آمده در سطح شهر تهران ناچیز بوده و مقدار آن بین مثبت و منفی درصد در محدوده شهر تهران و بین مثبت و منفی 50 درصد در کوههای اطراف شهر مشاهده شد.
- Abstract
- Tehran the capital of Iran with a day time population of 12 milion people is considered one of the metropolitan areas in the world with very high Earthquake risk. In the absence of adequate empirical ground motion observatioins, theoretical simulations, provide us with the best method to improve our understanding of hazard in the city. These methods provide us the tool, to find parameters such as the amplification resulting from the complexities in the subsurface geology and topography and also the change in the duration of ground motion, as a result of these complexities. In recent years with increasing computational power and availability, numerical simulations have gained much interest in different areas of science and technology. In seismology they have specially been used to accurately simulate the complicated nature of earthquake wavefield in complex media. The Spectral element method is a powerfull tool for simulation of seismic wave propagation in media with geometrical complexities and topography. In this study the Spectral element method is used to simulate several earthquake scenarios on earthquake faults near Tehran city to investigate the influence of subsurface geometrical complexities and also surface topography on the earthquake ground moion in the city. The Specfem3D software package which implements the Spectral element Method has been used to perform the simulations in this study. 3D/1D peak velocity ratios from different earthquake scenatios are used to construct site amplicication maps for the amplification ratio for Tehran city. The simulation results suggest average amplification factors between values of 1 to 2, with the maximum at the southwestern parts of the city. The increase in the duration of earthquakes was observed in different earthquake scenarios and the and on average this increase reaches a value of 10 seconds on the horizontal components of the waveforms in the southern parts of the city. The topography effect has been shown to have small effect on the ground motions inside the city (between ±10 percent) and as much as ±50 percent on the mountain tops and valleys in the mountains at the northern parts of the city.
