Microsoft PowerPoint - 07.水庫地震危害度分析案例

水庫地震危害度分析案例 - 曾文水庫安全評估 設計地震評析 報告人 : 鄭錦桐博士

簡報大綱 新舊法規差異比較 新法規 : 水利建造物檢查及安全評估技術規範 - 蓄水與引水篇 (2008) 舊法規 : 水庫安全評估地質與地震規範 (1996) 新舊地震危害度評估地震危害度評估案例說明 - 以曾文水庫為例 新案例 : 曾文水庫第三次安全評估計畫 ( 南水局,2003), 舊案例 : 曾文水庫大壩安全評估計畫 ( 南水局,1998),

新舊法規差異比較 : 設計地震評析 工作內容 尖峰地表加速度之定值法分析 地震係數之計算

解說水利建造物等級 大型 中型 小型 大型 中型 小型 大型 新舊法規差異比較 - 設計地震評析 水庫安全評估地質與地震規範 (1996) Maximum Credible Earthquake, MCE Design Basis earthquake, DBE Operating Basis Earthquake, OBE 中型 小型 災害潛勢分級 嚴重 輕微 極輕 最大設計地震採用值 MDE MCE MCE MCE 至 DBE 間之地動值 MCE MCE 至 DBE 間之地動值 DBE 至 OBE 間之地動值 MCE 至 DBE 間之地動值 DBE 至 OBE 間之地動值 DBE 至 OBE 間之地動值 水利建造物檢查及安全評估技術規範 - 蓄水與引水篇 (2008) Maximum Credible Earthquake, MCE Design Basis earthquake, DBE Operating Basis Earthquake, OBE Maximum Design Earthquake, MDE 最大設計地震震 (MDE): 為水利建造物耐震校核分析 採用之最大地動值 基於水利建造物之大小及災害潛勢 依左列原則訂定之

新舊地震危害度評估案例說明 - 以曾文水庫為例 水庫安全評估地質與地震規範 (1996) 地震發生機率 最大可能地震 (MCE): : 為各地震地體構造區內可能發生之最大地震, 其規模假定必須基於歷史強震資料, 以及地殼錯動之證據 設計基準地震 (DBE): 以 100 年再現週期之地震作為設計地震之規模 運準基準地震 (OBE): 以 25 年再現週期之地震作為設計地震之規模 水利建造物檢查及安全評估技術規範 - 蓄水與引水篇 (2008) 強地動發生機率 最大可能地震 (MCE): : 依據 100 年使用年限下有 3.3% 超越機率的強地動水準, 作為設計規模 相當於 3000 年再現週期之強地動規模 計基準地震 (DBE): 以 950 年再現週期之地震作為設計地震之規模 (100 年下 10% 超越機率 ) 運準基準地震 (OBE): 以 144 年再現週期之地震作為設計地震之規模 (100 年下 50% 超越機率 )

新舊法規差異比較 - 工作內容 水庫安全評估地質與地震規範 (1996) 水利建造物檢查及安全評估技術規範 - 蓄水與引水篇 (2008) 地震評估之工作內容應包含 : 資料蒐集 建檔或更新 資料複核 地動參數求取 (a) 尖峰地表加速度值之計算 (b) 地震係數之計算 (c) 設計反應譜之製作 (d) 加速度歷線之製作 綜合評估 設計地震評析工作內容至少應包含 : 資料蒐集 建檔或更新本階段安全評 估之前所有相關地震研究之報告 資料複核 設計地震參數之求取 (a) 最大可能地震 (MCE) 震源位置及規模 (b) 最大可可能地震 (MCE) 設計基準地震 (DBE) 運轉基準地震 (OBE) 及最大設計地震 (MCE) 之設計 PGA 值 (c) 最大可可能地震 (MCE) 設計基準地震 (DBE) 運轉基準地震 (OBE) 及最大設計地震 (MCE) 之地震係數 (d) 設計反應譜 (e) 加速度歷時曲線 綜合評估

新舊法規差異比較 - 尖峰地表加速度之定值法分析 水庫安全評估地質與地震規範 (1996) 尖峰地表加速度值之定值法分析 : 地震活動探討 活動斷層調查 地震構造區劃分 地震構造區候選設計地震震源之訂定 地震規模分析 水平向地動加速度衰減公式之選擇 壩址水平向尖峰地表加速度值之計算 壩址垂直向尖峰地表加速度值之求取 最大設計地動之訂定 邊坡及附屬結構物耐震分析用地動之訂定 水利建造物檢查及安全評估技術規範 - 蓄水與引水篇 (2008) MCE 設計尖峰地表加速度值之定值法分析 : 地震活動探討 活動斷層調查 採用 7.3.3 節所求取之 MCE 規模 選用尖峰地表加速度衰減公式 計算工址水平向 MCE 設計尖峰地表加速度值 計算工址垂直向 MCE 設計尖峰地表加速度值 邊坡及附屬結構物耐震分析用地動之訂定

新舊法規差異比較 - 地震係數之計算 水庫安全評估地質與地震規範 (1996) 水利建造物檢查及安全評估技術規範 - 蓄水與引水篇 (2008) 地震係數之計算 : 仿靜態分析所用地震係數應依 4.7.1 及 4.7.2 決定 對 I 級水庫得另以其他合理方法訂定地震係數, 並決定採用值 ; 惟應於報告中述明理由 4.7.14.7.1 地表地震係數地表地震係數應以尖峰地表加速度值直接折減, 其折減之比例不得小於 1/2 4.7.24.7.2 壩體地震係數壩體地震係數為地表地震係數之放大, 其放大比例與壩型有關, 應由下表決定 壩型 放大比例 重力壩 1.0 堆石壩 1.2 土 壩 1.4 拱 壩 2.0 水平向地震係數應以下表水平向設計尖峰地表加速度值對應之水平向地震係數求算 水平向設計尖峰地表加速度值 水平向地震係數 < 0.12 g 0.10 0.12-0.18 g 0.10 0.12 0.18 0.50 g 0.12 0.16 0.50 0.80 g 0.16 0.24 > 0.80 g 0.24 垂直向地震係數應以水平向向地震係數直接折減, 其折減比例不得小於 1/2 對於大型水利建造物或災害潛勢較高水利建造物得另採其他方法, 並決定採用值 ; 惟應於報告中述明理由

新舊地震危害度評估案例說明 - 以曾文水庫為例 舊案例 : 曾文水庫大壩安全評估計畫 ( 南水局,1998), 新案例 : 曾文水庫第三次安全評估計畫 ( 南水局,2003),

水庫安全複核流程震源分區震央距離與震源深度地震係數求取控制斷層選取規模分析舊案例 - 水庫安全複核流程

舊案例 - 安全複核 A B C D 地震規模 : 推求方式 1.MCE- 歷史強震資料推估 2. DBE OBE:1900~1996 年間, 震央距離壩址 150 公里內, 以甘保式極值法分析求得 A 區中有更重要的控制斷層? 控制斷層 : 依據現地調查結果決定 A B C D 各區統計地震年發生率, 震央距離 分區改變 : 依據現地調查結果決定, 如分區變大, 發生率增高? 問題探討 由分區之地震規模規模決定控制斷層的地震規模合 震源深度理? : 依據 1973 年後各區發生規模大於 5.0 DBE 之震源深度進行平均求得採 100 年回歸期地震規模 OBE 採 25 年回歸期地震規模 地體構造分區 地震規模 MCE DBE OBE 控制斷層 震央距離 ( 公里 ) 震源深度 ( 公里 ) 西部平原區 (A) 7.2 7.0 6.5 觸口斷層 4 10.8 中央山脈區 (B) 7.0 6.4 6.0 潮州斷層 20 19.7 東部地區 (C) 8.0 7.6 7.1 台東縱谷斷層 65 20.9 摘自南水局,1998 板塊隱沒區 (D) 7.8 7.3 6.8 花蓮外海 120 36.6

舊案例 - 強地動衰減式選用與加速度值計算 (1/2) F a e R Kanai 0.728-1.741 1: = 1.126 M ( + 26) ( ) F a M R Joyner Boore 距斷層面最短距離? 2 2 0.5 2: log = -1.31+ 0.275 - log( + 5.9 ) ( & ) 1.375M 0.9225M -1.481 F3: a = 0.0057 e ( R + 0.06 e ) 強地動衰減式中的標準差如何考慮 ( Campbell)? F a R 國際上有新的強地動衰減式可以參考 M M Japan Rock Site 2 4: log(0.981 ) = (( + 79.7) /100) (-4.87 + 1.002-0.0577 ) ( ) F a e R e 1.2M 0.6918M -1.7347 5: = 0.0278 ( + 0.1413 ) ( 羅俊雄 ) 採用值 :F1: F1~F5F5 加總平均 問題探討 地體分區 設計地震 地震規模 震源深度 ( 公里 ) 震央距離 ( 公里 ) 最大加速度值 F1 F2 F3 F4 F5 採用值 西部平原區 (A) MCE 7.2 10.8 4.0 0.39 0.36 0.28 0.26 0.38 0.39 DBE 7.0 10.8 4.0 0.33 0.32 0.26 0.24 0.35 0.30 OBE 6.5 10.8 4.0 0.23 0.23 0.22 0.19 0.27 0.23

舊案例 - 強地動衰減式選用與加速度值計算 (2/2) 地體分區 設計地震 地震規模 震源深度 ( 公里 ) 震央距離 ( 公里 ) 最大加速度值 F1 F2 F3 F4 F5 採用值 西部平原區 (A) 中央山脈區 (B) 東部地區 (C) 板塊隱沒區 (D) MCE 7.2 10.8 4.0 0.39 0.36 0.28 0.26 0.38 0.39 DBE 7.0 10.8 4.0 0.33 0.32 0.26 0.24 0.35 0.30 OBE 6.5 10.8 4.0 0.23 0.23 0.22 0.19 0.27 0.23 MCE 7.0 19.7 20.0 0.18 0.14 0.17 0.19 0.16 0.19 DBE 6.4 19.7 20.0 0.11 0.10 0.11 0.13 0.10 0.11 OBE 6.0 19.7 20.0 0.09 0.08 0.08 0.10 0.07 0.08 MCE 8.0 20.9 65.0 0.14 0.11 0.18 0.16 0.13 0.18 DBE 7.6 20.9 65.0 0.10 0.09 0.14 0.14 0.09 0.11 OBE 7.1 20.9 65.0 0.07 0.06 0.09 0.11 0.06 0.08 MCE 7.8 36.6 120.0 0.05 0.05 0.10 0.07 0.05 0.10 DBE 7.3 36.6 120.0 0.04 0.04 0.06 0.05 0.03 0.04 OBE 6.8 36.6 120.0 0.03 0.03 0.04 0.03 0.02 0.03

舊案例 - 地震係數 (1/2) 本案例運用兩種計算方式求得地震係數如下 : 日本建設省河川局 (1977) 水平向 : K = K γ γ, 其中 K 0 γ 1 γ 2 可由表查得 ( 說明於后 ) H 0 1 2 垂直向 : 水平向係數之 1/2 或 2/3, 本案例以 2/3 推求 安全評估地質與地震規範法 (1996) 水平向 : 將原地表加速度尖峰值乘上 1/2, 作為地表地震係數垂直向 : 水平向係數之 1/2 或 2/3, 本案例以 2/3 推求 A 區地震基準 地表最大加速度 (g) 水平向垂直向 最大可能地震 (MCE) 0.39 0.26 設計基準地震 (DBE) 0.30 0.20 運準基準地震 (OBE) 0.23 0.15 問題探討 評估大壩安全, 瞭解 PGA 就夠? 壩體的高度與型態要考慮? 僅以擬靜態地震係數足夠? 建議重要大壩必須進行動態分析

舊案例 - 地震係數 (2/2) 地盤條件 γ 1 良好地盤 0.8 風化 破碎岩盤 新第三季以來軟岩 1.0 砂礫基礎 土質基礎 1.2 壩型 γ 2 重力霸 1.0 拱壩 2.0 堆石壩 1.2 土壩 1.4 K = K γ γ H 0 1 2 =0.15 0.8 1.4 =0.17 決定方法 震央距離 10 公里內之地震 震央距離較大之地震 震度基準值 K 0 M L =7.5 震央距 70 公里 M L =8.5 0.15 ~ 0.18 M L =7.0 震央距 100 公里 M L =8.0 0.12 ~ 0.15 M L =6.5 震央距 150 公里 M L =8.0 0.12 A 區地震基準 日本建設河川局水平向垂直向 最大可能地震 (MCE) 0.20 0.13 設計基準地震 (DBE) 0.17 0.11 運準基準地震 (OBE) 0.13 0.09 地質與地震規範 水平向 垂直向 0.27 0.18 0.21 0.14 0.16 0.11 曾文大壩擬靜態分析之地震係數

舊案例 - 擬靜態地震係數 依據控制斷層之 MCE, 兩種方法推求之曾文大壩擬靜態地震係數分別為 : 日本建設省河川局 (1977):0.20 安全評估地質與地震規範法 (1996):0.27

新舊地震危害度評估案例說明 - 以曾文水庫為例 舊案例 : 曾文水庫大壩安全評估計畫 ( 南水局,1998), 新案例 : 曾文水庫第三次安全評估計畫 ( 南水局,2003),

新案例新舊法規差異比較 - 水庫安全複核工作項目 : 定值法地震危害度分析 DSHA 震源評估最大可能地震與 PGA 值 機率法地震危害度分析 (PSHA) 流程強震資料上 下盤強震資料分佈震源模式與分區強地動衰減式邏輯樹架構參數拆解分析均布危害度反應譜 複核地震尖峰地動加速度 設計地震評析複核地震反應譜 設計地震人工合成地震歷時 結論

新案例 - 定值法地震危害度分析 DSHA 定值法 (deterministic method) 定值法係經由古地震學 (paleoseismology) 之研究推求大地震發生之位置 規模 再現週期及其對場址之可能影響 工作開始 資料蒐集 設計反應譜研製 活動斷層評估震區劃分衰減公式選擇 設計加速度歷時 各區震源決定 各區規模分析 設計地震決定 計算壩址 PGA 值 決定設計地震 計算地震係數 工作結束

新案例 - 震源評估 候選震源評估 候選控制震源 : 以曾文水庫附近 30km 內且規模 6.5 以上之斷層震源, 以及南部隱沒帶震源進行分析 可分為中央大學版活斷層 地調所版本斷層以及隱沒帶震源 最大可能地震及 PGA 值 最大可能地震 (MCE): 考量中央大學以及地調所之斷層震源條件, 求得曾文水庫壩址距斷層之最短距離為 3.6km,, 因此 MCE 的規模 M w 為 7.4,PGA 為 0.67g 上盤衰減式 : 0.62172 ln y = -3.23 + 1.065M -1.7131ln( R+ 0.156 e M,) σ = 0.578 下盤衰減試 : 隱沒帶衰減式 : 0.62677 ln y = -3.19 + 1.105M -1.7631ln( R+ 0.206 e M,) σ = 0.575 0.63255 ln = -2.5 + 1.205-1.90499ln( + 0.51552 M ) + 0.0075 + 0.275 y M R e H Zt

新案例 - 最大可能地震與 PGA 值 (1/2) 斷層編號 斷層名稱 上下盤位置 斷層走向 斷層傾角 斷層面距離 (km) M w PGA(g) ( 註 2) 22 九穹坑 上盤 NNE 35E 21.0 7.0 0.17 24BT 嘉義盲斷層 上盤 N10E 30E 13.0 7.2 0.31 25 大尖山 - 觸口斷層上盤 NE 45E 3.2 7.4 0.69 26+27 木屐寮 + 六甲上盤 NNE 35SE 7.2 7.1 0.45 30BT 台南盲斷層上盤 N10E 30E 15.7 7.2 0.26 32 旗山下盤 NE 45E 18.0 7.3 0.22 36 六龜下盤 NE 50E 27.0 6.7 0.10 斷層編號 斷層名稱 上下盤位置 斷層走向 斷層傾角 斷層面距離 (km) M w PGA(g) ( 註 2) NP1 台灣南部隱沒帶 板塊內部震源 30N 50 30 7.5 0.15 T01 台灣南部隱沒帶 板塊界面震源 20N 32 10 7.7 0.20

新案例 - 最大可能地震與 PGA 值 (2/2) 斷層編號 斷層名稱 上下盤位置 斷層走向 斷層傾角 斷層面距離 (km) M w PGA(g) ( 註 2) 22 九穹坑 上盤 NNE 35E 22.0 7.0 0.16 25a 大尖山 上盤 N10E 30E 32.0 6.9 0.10 25b 觸口斷層上盤 NE 45E 3.9 7.3 0.64 26 木屐寮上盤 NNE 35SE 7.4 6.5 0.34 27 六甲上盤 N10E 30E 8.2 6.8 0.36 32 旗山下盤 NE 45E 15.0 7,4 0.27 36 六龜下盤 NE 50E 25.0 6.7 0.11

新案例 - 機率法地震危害度分析 (PSHA) 流程

新案例 - 強震資料 1644 年至 1896 年計共有 21 次災害性地震震央位於台灣西南部地區 1897 年至 2004 年計共有 16 次災害性地震震央位於台灣西南部地區 以地震矩規模 (M W ) 較芮氏地震規模 (M L ) 更能反應真實破裂能量大小 去除餘震後的獨立主震目錄以避免餘震叢集情形 曾文水庫壩址附近 1900 年至 2002 年 3 月規模 ML 4.0 地震震央分佈圖

新案例 - 震源模式與分區 ( 區域震源劃分 ) 淺層區域震源 ( 深度 35km) 深層區域震源 ( 深度 >35km)

新案例-震源模式與分區(活斷層震源) 中央大學版本 地調所版本

逆衝斷層上盤強地動較高 Intensity map of Chi-Chi Eqk. Reverse

集集地震強地動與世界其他大地震之上盤強地動比較 Fault Rupture Line 下盤 上盤

新案例 - 地殼震源強地動衰減式 ( 重新完成 ) 不同規模下強地動衰減式 衰減式與強震資料配置情形 上盤衰減式下盤衰減式 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 1999_0920_2146_37, Mw=6.4 CM 5 ln( y) = C1+ C2M + 1999_0925_2352_49, C3ln( R Mw=6.5 + C4e ) 1999_0922_0014_40, Mw=6.4 1999_0920_1747_15, Mw=7.6

新案例 3.3 - 地殼震源強地動衰減式 : 地殼震源 ( 重新完成 ) 地殼震源 PGA 衰減式與過去國內常用衰減式比較圖 加速度 (g) 加速度 (g) 曾文硬址上盤 ( 本計畫採用 ) 曾文硬址下盤 ( 本計畫採用 ) Jean and Loh, 1998 羅俊雄, 1997 Tsai et al.1987 Kanai Tsai et al.1987 Campbell Tsai et al.1987 Joyner and Boore Tsai et al.1987 Japan Rock Site 曾文硬址上盤 ( 本計畫採用 ) 曾文硬址下盤 ( 本計畫採用 ) Jean and Loh, 1998 羅俊雄, 1997 Tsai et al.1987 Kanai Tsai et al.1987 Campbell Tsai et al.1987 Joyner and Boore Tsai et al.1987 Japan Rock Site

新案例 3.2 - 地殼震源強地動衰減式 : 地殼震源 ( 重新完成 ) 地殼地震當規模 MW7.0 時, 各週期水平向加速度反應譜振幅 (SA) 隨距離衰減情形 ( 堅硬地盤場址, 且考慮上盤效應 ) 10 PGA 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.75 1 1.5 2 3 5 10 Mw=7.4 Mw=7.4 1 1 SA(g) SA(g) 0.1 0.1 0.01 0.01 0.001 1 10 100 1000 距斷層面最短距離 (km) 0.001 1 10 100 1000 距斷層面最短距離 (km)

新案例 - 隱沒帶震源強地動衰減式 PEAK GROUND ACCELERATION(G) 板塊內部軟址, 林柏伸, 2002 板塊內部硬址, 林柏伸, 2002 ( 本計畫採用 ) 板塊介面軟址, 林柏伸, 2002 板塊介面硬址, 林柏伸, 2002 ( 本計畫採用 ) Chang et al., 2001 板塊內部軟址, Youngs et al., 1997 板塊內部硬址, Youngs et al., 1997 板塊介面軟址, Youngs et al., 1997 板塊介面硬址, Youngs et al., 1997 Molas and Yamazaki, 1995 Crouse, 1991 PEAK GROUND ACCELERATION(G) 板塊內部軟址, 林柏伸, 2002 板塊內部硬址, 林柏伸, 2002 ( 本計畫採用 ) 板塊介面軟址, 林柏伸, 2002 板塊介面硬址, 林柏伸, 2002 ( 本計畫採用 ) Chang et al., 2001 板塊內部軟址, Youngs et al., 1997 板塊內部硬址, Youngs et al., 1997 板塊介面軟址, Youngs et al., 1997 板塊介面硬址, Youngs et al., 1997 Molas and Yamazaki, 1995 Crouse, 1991

新案例 - 隱沒帶震源強地動衰減式 隱沒帶板塊內部 (intraslab) 地震當規模 M W 7.0 及深度 50 公里時各週期水平向加速度反應譜振幅 (SA) 隨斷層距離衰減情形 10 PGA 0.1 0.2 0.3 Mw=7.0 深度 50km 10 0.4 0.5 0.6 0.75 1 1.5 2 3 5 Mw=7.0 深度 50km 1 1 SA(g) SA(g) 0.1 0.1 0.01 0.01 0.001 10 100 1000 距斷層面最短距離 (km) 0.001 10 100 100 距斷層面最短距離 (km)

新案例 - 邏輯樹架構 震源模式 淺層區域震源及深層區域震源 (Regional Source) 活斷層震源 (Planar source) 東北部隱沒帶板塊介面震源 (Planar source) 南部隱沒帶板塊介面震源 (Planar source) 東北部隱沒帶板塊內部震源 (Planar source) 南部隱沒帶板塊內部震源 (Planar source) S01 S02 D01 D02 D03 NO.1+2+3 NO.4 NO.17 T01 T02A T02B T02C 強地動衰減式 CRU02_MD (1.0) CRU02_HW 上盤 CRU02_FW 下盤 SUB02_INTER CRU02_HW CRU02_FW SUB02_INTER CRU02_HW CRU02_FW NP1 NP2 NP3 SUB02_INTRA NP4 (1.0) SP1 SUB02_INTRA SP2 (1.0) SP3 震源深度分佈 5 km (0.20) 10 km (0.28) 15 km (0.16) 20 km (0.14) 頂部 0km 底部 20km (1.0) 頂部 20m 底部 40km (1.0) 頂部 13m 底部 35km (1.0) 頂部 70km 底部 90km (1.0) 頂部 35km 底部 70km (1.0) 地震規模分佈截切指數模式 (1.0) 特徵地震模式 (1.0) 特徵地震模式 (1.0) 特徵地震模式 (1.0) 截切指數模式 (1.0) 截切指數模式 (1.0) 斷層傾角隨機 35 (0.2) 40 (0.6) 45 (0.2) 18 (0.3) 20 (0.4) 22 (0.3) 22 (0.3) 24 (0.4) 26 (0.3) 48 (0.3) 50 (0.4) 52 (0.3) 48 (0.3) 50 (0.4) 52 (0.3) b 值 0.811 (0.185) 0.855 (0.63) 0.899 (0.185) 0.705 (0.2) 0.74 (0.6) 0.775 (0.2) 0.605 (0.2) 0.644 (0.6) 0.683 (0.2) 0.653 (0.2) 0.708 (0.6) 0.753 (0.2) 0.681 (0.185) 0.778 (0.63) 0.875 (0.185) 0.82 (0.185) 0.952 (0.63) 1.084 (0.185) 斷層滑移速率 / 地震活動度 N(m 0 ) 19.515 (0.185) 20.970 (0.63) 22.425 (0.185) 6 mm/yr (0.2) 12 mm/yr (0.6) 18 mm/yr (0.2) 30mm/yr (0.2) 40mm/yr (0.6) 50mm/yr (0.2) 4 mm/yr (0.2) 8 mm/yr (0.6) 12 mm/yr (0.2) 1.099 (0.185) 1.313 (0.63) 1.527 (0.185) 1.153 (0.185) 1.375 (0.63) 1.597 (0.185) 最大可能地震 (m u ) M w 6.5 (0.20) M w 6.6 (0.60) M w 6.7 (0.20) M w 7.5 (0.20) M w 7.7 (0.60) M w 7.9 (0.20) M w 7.8 (0.2) M w 8.0 (0.6) M w 8.2 (0.20) M w 7.3 (0.20) M w 7.5 (0.60) M w 7.7 (0.20) M w 7.6 (0.2) M w 7.7 (0.6) M w 7.8 (0.2) M w 7.6 (0.2) M w 7.8 (0.6) M w 7.9 (0.2)

1E+000 NCU & CGS Tsengwen Dam, 1 sigma truncated, rock site 曾文水庫壩址的 PGA 危害度曲線 ( 中間值 50th) ( 堅硬地盤場址, 考慮斷層上盤效應與斷層破裂方向效應 ) Annual Probability of Exceedance 1E-001 1E-002 1E-003 1E-004 RTP=50yr 1sigma 總危害度 (50 th ) 5th5, 95 th area 區域震源總和 Interface 隱沒板塊介面 Intraslab 隱沒板塊內部 17 車籠埔斷層車籠埔 18 彰化斷層彰化斷層九穹坑斷層 24BT 嘉義盲斷層嘉義盲斷層 25 大尖山觸口斷層大尖山觸口斷層 2627 木屐寮 + 六甲斷層木屐寮 - 六甲斷層 30BT 台南盲斷層斷層 32 旗山斷層旗山 RTP=475yr RTP=2475yr RTP=3000yr 0.67g 1E-005 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 PGA(g)

新案例 - 曾文水庫壩址 PSHA 的參數拆解分析 PE = 63% in 50yr return period = 50yr PE = 86% in 100yr PE = 10% in 50yr return period = 475yr PE = 19% in 100yr PE = 2% in 50yr return period = 3000yr PE = 4% in 100yr 50 年 475 年 3000 年再現週期下, 不同規模與距離下的危害度貢獻

新案例 - 曾文水庫壩址之均布危害度反應譜 1.6 1.4 1.2 1.0 RTP25 年 RTP50 年 RTP100 年 RTP237 年 RTP475 年 Sa(g) 0.67g 0.55g 0.46g 0.38g 0.28g 0.20g 0.14g 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 RTP975 年 RTP3000 年 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 週期 ( 秒 )

新案例 - 複核地震尖峰地動加速度 MCE: : 大尖山 - 觸口斷層是最大可能地震 (MCE) 的震源 本計畫根據定值法決定控制斷層是大尖山 觸口斷層, 規模 M W 7.4,, 距斷層最短距離是 3.6 公里,MCE, 的 PGA 是 0.67g 本計畫 MCE 的 PGA 是以定值法獲得, 其 PGA 水準相當機率法於 3000 年再現週期至少發生一次的強地動水準, 100 年結構物使用年限下有 3.3% 的機率超越 DBE: : 所以本計畫根據 100 年結構物使用年限下有 10% 的機率超越的強地動水準, 相當於 950 年再現週期的強地動 OBE : 本計畫根據美國 USCOLD(The United State Committee on Large Dams) 的 Updated Guidelines for Selecting Seismic Parameters for Dam Projects 建議,100, 年結構物使用年限下有 50% 的機率超越的強地動水準, 相當於 144 年再現週期的強地動水準

新案例 - 設計地震評析 複核地震 曾文大壩各設計地震基準下的地表 PGA 值 設計地震基準水平向 (g) 垂直向 (g) MCE 0.67 0.45 DBE 0.55 0.37 OBE 0.33 0.22 日本建設省河川局與蓄水庫安全評估草案法 曾文大壩附屬結構物地震係數採用之建議值 設計地震基準 水平向 地震係數 垂直向 MCE 0.24 0.16 DBE 0.20 0.13 OBE 0.15 0.10

新案例 - 複核地震反應譜 4.0 3.5 3.0 2.5 RTP3000yr(PE=3.3% in 100yr) MCE 中間值 MCE 中間值 +1sigma 本計畫曾文壩複核設計地震反應譜第一次安評設計地震反應譜 (1987) Sa(g) 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 週期 ( 秒 )

新案例 - 設計地震人工合成地震歷時 集集地震主震 (17:47:15 09/20/99, M =7.3, M L W =7.6) 之近場 (6km)TCU071 0.8 原始集集大地震主震 TCU071 EW-component, site clase C 加速度 (g) 0.4 0.0-0.4-0.8 0 20 40 60 0.8 RSPMATCH 程式調整之地震歷時成果 加速度 (g) 0.4 0-0.4-0.8 0 20 40 60 秒

新案例 -MCE 人工合成地震的反應譜與設計反應譜配適情形 3.0 2.0 Sa(g) 1.0 0.0 0.01 0.1 1 10 Period(sec)

新案例 - 結論 本計畫完成之曾文水庫地震評析工作,MCE, 控制斷層為觸口斷層, 經重新評估後, 地震規模 Mw 為 7.4,, 距斷層面最短距離為 3.6km 採用考慮 921 地震經驗以及上下盤效應的衰減式, 在岩盤場址狀況下, 以定值法推估曾文壩址 MCE 之 PGA 值為 0.67G, 相當於機率法 3000 年再現週期之 PGA 水準 本計畫以機率法進行 DBE 與 OBE 的複核, 分別採用 100 年內發生機率為 10%( 再現週期 950 年 ) 及 100 年內發生機率為 50% ( 再現週期 144 年 ) 之地震,PGA, 值分別為 0.55g 與 0.33g 大壩附屬結構物之地震係數水平向地震係數水平向部份,MCE, DBE OBE 分別為 0.24 0.20 0.15 垂直向則各為 0.16 0.13 0.10

建議後續研究工作 擬靜態地震係數由控制斷層之 PGA 決定, 必須進一步有理論支持, 否則分析過程太簡化 依據參數解構 (M, R), 分析主要貢獻危害度之震源, 獲得境況模擬震源 選擇實際地震, 擬合人工合成地震 選取之境況模擬震源之地震反應譜, 能被均布危害度反應譜所包絡 國外大壩動態分析技術引進 需要三維動態分析? 壩體收錄之強震資料加值分析 結構物系統識別研究 坦討選用之強地動衰減式 大壩結構於各壩體位置之地震動特性研究

建議後續研究工作 國際上水庫管理, 朝向大壩風險管理趨勢, 水庫安評之設計地震評估作業中,PSHA 將扮演重要角色 跨領域技術整合, 提昇國內設計地震評估能力 地球科學 ( 地質學 + 地震學 )(Geo-science) 工程地震學 (Engineering Seismology) 地震工程學 (Earthquake Engineering) 工程師 (Engineering) 設計需求 提供地震評估參數之資訊平台 震源研究 活動斷層研究 衰減式研究 地震危害度分析程式公開, 並經過專家驗證其合理性, 始能進行工程地震評估應用