地震动强度空间分布随机场模拟

示例

以下为一次地震下某区域 $T=0.2,\ 0.5,\ 1.0\ \rm{s}$ 时谱加速度 $S_a$ 的分布：

使用

Examples文件夹中为例子，放入两个文件，名字为EQSource.txt，SiteFile.txt，依次震源信息和场地信息的文件名，然后直接运行IMSim.exe程序，即可进行模拟。

输入

1. EQSource.txt 每行依次为（每行内不同参数用空格分开）：
   • ifmedian - 0/1，是否输出中位值
   • M - 震级
   • N_sim - 次数
   • seed - int, 随机数种子
   • lon_0，lat_0 - 震中经纬度，°
   • W - 断层破裂面矩形的宽度，km，未知时可输入 999
   • length - 断裂面矩形的长度，km
   • RuptureNormal_x, RuptureNormal_y, RuptureNormal_z - 断裂面朝上的法线方向（向东为x,向北为y,向上为z）
   • lambda - 走滑角（°）- 上盘在破裂面内测量的滑移平均角度，与strike方向相同为0度，逆时针为正值
   • Fhw - 是否考虑上盘效应，0/1
   • Zhyp - 从海平面测量的震源深度，km， unknown, 未知时可输入 999
   • region - 研究的区域 = 0 全球 (包括台湾) = 1 加州 = 3 中国或者土耳其 = 4 意大利
   • nPCs - IM相关性PCA方法模拟考虑的主成分阶数，推荐大于等于5
2. SiteFile.txt 每行为一个场地的数据，每一行空格分开依次为
   • ID - 场地点的编号
   • lon - 经度
   • lat - 纬度
   • elevation_km - 高程，km
   • period1 - 基本周期
   • Vs30_mpers - 剪切波速
   • Z25_km - 到2.5km/s剪切波速水平面的深度，km，（如果在加州或者日本， Z25_km未知, 可以输入999）

输出

1. IM sim.txt 每一行为一个场地的模拟，第一列为场地的ID，后面第二列到最后一列为该场地周期（SiteFile.txt中的period1）各次随机模拟的结果
2. IM median with period 0.1.txt 每一行为一个场地的模拟，第一列为场地的ID，第二列为Sa(T=0.1)的中值地震动强度
3. IM sim with period 0.1.txt 每一行为一个场地的模拟，第一列为场地的ID，后面第二列到最后一列为Sa(T=0.1)各次随机模拟的结果

CMake编译

1. 安装CMake: 请从CMake官网下载并安装适用于您操作系统的CMake版本。
2. 安装MinGW-w64: 如果使用的是Windows系统，可以从MinGW-w64下载（win11可以使用这个版本x86_64-14.2.0-release-win32-seh-ucrt-rt_v12-rev0.7z）。安装完成后，请确保将MinGW-w64的bin目录添加到系统的PATH环境变量中。
3. 修改CMakePresets.json文件中的编译器目录：

   {
       ...
       "configurePresets": [
           {
               "name": "Release",
               "displayName": "Release",
               "description": "正在使用编译器: C = F:\\mingw64\\bin\\gcc.exe, CXX = F:\\mingw64\\bin\\g++.exe",
               "generator": "MinGW Makefiles",
               "binaryDir": "${sourceDir}/build/${presetName}",
               "cacheVariables": {
                   "CMAKE_INSTALL_PREFIX": "${sourceDir}/out/install/${presetName}",
                   "CMAKE_C_COMPILER": "F:/mingw64/bin/gcc.exe",
                   "CMAKE_CXX_COMPILER": "F:/mingw64/bin/g++.exe",
                   "CMAKE_BUILD_TYPE": "Release"
               }
           }
       ]
   }

4. 编译Release版本: 在项目根目录下创建一个新的构建目录并进入该目录，然后使用CMake生成Release版本的构建文件并编译。

   mkdir -p build && cd build
   cmake --preset "GCC 14.2.0 x86_64-w64-mingw32 Release" -S .. -B
   cmake --build Release

5. 运行可执行文件: 编译完成后，您可以在build目录中找到生成的可执行文件并运行它。

   ./IMSim/IMSim.exe

参考文献

[1] K W Campbell, Y Bozorgnia. NGA-West2 Ground Motion Model for the Average Horizontal Components of PGA, PGV, and 5% Damped Linear Acceleration Response Spectra. Earthquake Spectra, 2014, 30(3): 1087-1115.

[2] N Jayaram, J W Baker. Correlation model for spatially distributed ground-motion intensities. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 2009, 38(15): 1687-1708.

[3] K Goda. Interevent Variability of Spatial Correlation of Peak Ground Motions and Response Spectra. Bulletin of the Seismological Society of America, 2011, 101(5): 2522-2531.

[4] M Markhvida, L Ceferino, J W Baker. Modeling spatially correlated spectral accelerations at multiple periods using principal component analysis and geostatistics. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 2018, 47(5): 1107-1123.