تعیین ضرایب روابط کاهندگی براساس داده های شتابنگاری موجود در ایران با استفاده از شبکه های عصبی فازی

چکیده

از آنجا که فلات ایران بر روی کمربند زلزله¬خیز آلپ-هیمالیا قرار گرفته و تا کنون زلزله¬های مخرب بسیاری باعث صدمات جانی و از بین رفتن سرمایه¬های اقتصادی شده، لازم است روابط کاهندگی این منطقه به دست آورده شود. همچنین چون روابط موجود، غالباً برای مناطقی که ضرایب مجهول از داده¬های رویدادها در آن مناطق به دست آمده به درستی جواب می-دهد و برای مناطق دیگر عمدتاً مناسب نیست، نیاز به روابط کاهندگی بر پایه شرایط محلی منطقه چند برابر احساس می-شود.
در این تحقیق، یک رابطه جدید برای تخمین حرکات قوی زمین در راستای افق برای ایران ارائه شده است که با استفاده از نگاشتهایی با بزرگای گشتاوری بین ۰/۵ تا ۵/۷ و در فاصله کانونی کمتر از ۱۰۰ کیلومتر ،که در ناحیه فلات ایران به ثبت رسیده¬اند، به دست آمده است. این رابطه با استفاده از روش عصبی-فازی به دست آمده و مانند دیگر روابط کاهندگی از روشهای معمول برازش استفاده نشده است. از مزایای استفاده از این رابطه نسبت به روابط قبلی حذف فرم تابعی و بهبود توزیع باقی¬مانده¬هاست.
در گزارش حاضر، در فصل اول انواع روابط کاهندگی و روابط کاهندگی موجود در ایران معرفی، در فصل دوم با آشنایی با مدل¬های خطی و اشاره به نحوه خطی¬سازی مدل¬های غیر خطی، انواع روشهای تحلیل برازش بر حسب نوع ماتریس واریانس-کواریانس ارائه و در نهایت این روابط با یکدیگر مقایسه، در فصل سوم اصول روش شبکه‌های سازگار فازی ارائه، در فصل چهارم روشهای مقایسه روابط مختلف، بررسی و در فصل پنجم رابطه فازی برای فلات ایران استخراج شده است.
مقایسه آماری بین رابطه به دست آمده با سایر روابط موجود، مبیّن این واقعیت است که رابطه فازی، شاخصهای آماری مناسبتری در مقایسه با سایر روابط فعلی دارد. همچنین روابط فازی، اثر اشباع¬شدگی رابطه کاهندگی به همراه اثر انعکاس امواج از روی لایه موهو و افزایش دامنه شتاب در فواصل دو برابر عمق موهو را نشان داده است.

واژه‌های کلیدی
شبکه‌های تطبیقی عصبی-فازی، روابط کاهندگی، فلات ایران، شتاب بیشینه زمین، شرایط ساختگاهی

A.Ansari, M.Zare, H.Zafarani

Abstract

Tectonically, Iranian plateau is located in the main part of the Alpine-Himalayan orogenic belt, therefore, it is one of the most highly seismic regions of the world. Many major earthquakes have occurred during the long history of this ancient country. As a result, the need for more accurate seismic hazard studies in the region has become progressively more important for earthquake engineering applications. Reliable earthquake hazard assessment requires good regional coverage of strong motion observations, the determination of the ground-motion predictive relationships as well as detailed microzonation studies for urban planning.
One of the highest priority problems of today’s seismology is modeling and predicting earthquake ground motions at a desired site. Two different approaches, empirical relationships and physical models, can be applied to evaluate strong ground-motion characteristics and attenuation relationships. The first methodology is a pure empirical approach. In this way, by gathering a large number of ground motion observations from different events and with different characteristics, it is possible to construct a mathematical model to describe those data using regression techniques. As it is obvious, the validity of this approach is basically dependent on the sufficiency of data. Therefore, empirical relationships have been developed and successfully implemented for regions where there are sufficient strong ground-motion data.
From the viewpoint of the number of seismic observation, the country of Iran is a rich source of data. Having a strong motion network with more than 1200 stations spread all over the country and locating in an active seismic region known as Iranian Plateau, enrich the catalog of strong motion observations of the country with more than 7500 records. The large number of observation in Iran seismic catalog has motivated different researchers to establish various attenuation relationships, each with a different functional form.
Such kinds of attenuation relationships are strongly depend on the global form of presumed functional, expert knowledge and less on the behavior of data in catalogue. In this report, a knowledge based and data oriented method; called Adaptive Neuro-Fuzzy Inference Systems (ANFIS) is implemented to establish an attenuation relationship which is completely according to the characteristics of the seismic catalogue. The result of such attenuation relationship is compared with other attenuation relationships proposed for Iran.

Keywords: Attenuation, Fuzzy, Adaptive System