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《国际地震动态》2016,(1)
核工程是对地震安全性要求极高的工程,在其工程场地地震危险性评价工作中,弥散地震地震动估计往往对厂址设计基准地震动具有关键性影响。然而,弥散地震不是由特定构造引起的,因此,评定其地震影响时会遇到较大困难。常规方法是采用适当的衰减关系来计算工程场地震级5.0和5.5的弥散地震在距离厂址5 km处的地震动参数。本文针对核电厂地震危险性评价需求,探讨弥散地震评价的新方法,即通过随机有限断层法来模拟中强地震近场地震动参数。通过参数敏感性分析技术筛选了对拟合结果有决定性影响的关键模型参数;研究并改善了有限断层模型拟合中强地震模型应力降参数的方法,并基于多个国家和地区中强地震近场加速度记录估算了应力降参数值;此外,通过建立中强地震类属模型来模拟特定震级-距离的地震动,从而对经验统计方法进行补充和验证。(1)详细研究了模拟地震动时程的随机有限断层法以及近年来对该方法的改进,改进后的随机有限断层法适合模拟中强地震。(2)对随机有限断层法模拟中强地震近场强震动的参数影响情况进行了分析。将随机有限断层法应用于中强地震时,由于震源信息的准确性较差从而使模型参数具有较大的不确定性。为此,本文首先比较了不同场地方位角中强地震近场地震动的时程和平均拟加速度反应谱(PSA),并定量分析了模型主要参数对中强地震近场地震动模拟结果的参数敏感性。结果表明:不同场地方位角的中强地震近场PSA在短周期部分差别较大;应力降是模型最重要的参数,它对反应谱短周期部分影响最大;几何扩散系数对PSA的整体影响也较为明显。将随机有限断层方法应用到工程安全性评价工作时,应当重点关注对反应谱短周期部分影响较大的应力降和该区域的几何扩散系数,同时要调查该区域优势场地方位角的分布,从而更合理地控制中强地震近场强震动的模拟。(3)开展了中强地震模型应力降参数值的估算。基于美国小头骨山(Little Skull Mountain)MW5.6地震两个近场台站记录的地震动模拟,详细研究并改善了采用随机有限断层法拟合中强地震地震动拟加速度反应谱(PSA)来确定应力降参数值的方法。结果表明:采用不同频段反应谱残差和计算得到的应力降值差别较大,确定中强地震应力降较为合适的反应谱频段是中高频,采用该频段确定的应力降参数值模拟的反应谱和峰值加速度与实际记录较为符合。基于该方法并根据美国西部、日本、意大利以及汶川等国家和地区的浅源中强地震近场加速度时程记录,估算了相应的模型子断层应力降参数值。结果表明:各个国家和地区计算得到的中强地震随机有限断层模型应力降参数具有地区差异性;模拟的峰值加速度大致上正确反映了实际记录PGA的衰减规律,并且模拟结果在近场随距离的衰减较快,这可能与计算所使用的中强地震高频成分丰富有关。(4)针对中强地震震源及路径参数难以准确确定的情况,提出了通过建立随机有限断层类属模型参数来考虑随机不确定性,从而进行中强地震近场地震动模拟的方法,即在考虑区域特定参数、选择具有代表性的震源参数的同时,考虑关键参数随机不确定性,开展大量模拟计算。完成了对核电厂工程弥散地震地震动参数评价的工程应用分析。对模拟PGA的统计结果表明:考虑核电厂弥散地震时,MS5.0地震震中距5 km处0.15g的峰值加速度是合适的;MS5.5地震震中距5 km处0.2g的峰值加速度是合适的;MS6.0地震震中距5 km处0.3g的峰值加速度是合适的。该结果为现有弥散地震地震动评价提供了验证信息。模拟PSA统计结果与衰减关系PSA的比较表明,模拟的平均PSA大致上是保守的,可以作为随机有限断层法模拟结果的推荐反应谱。 相似文献
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随机有限断层模型是模拟地震动加速度时程的一个重要工具.但将其应用于中强地震时,由于震源信息的准确性较差从而使模型参数具有较大的不确定性.尤其针对其中最为关键的应力降参数,目前相关研究较为缺乏且尚未形成系统的确定方法.本文基于美国Little Skull Mountain Mw5.6级地震2个近场台站记录的地震动模拟,详细研究了采用随机有限断层法拟合中强地震地震动伪加速度反应谱（PSA）来确定应力降参数值的方法,并在计算应力降时引入了其它震源参数的不确定性,随后对此方法的可行性进行了验证.研究表明：采用不同频段反应谱残差和计算得到的应力降值差别较大,确定中强地震应力降较为合适的反应谱频段是中高频,采用该频段确定的应力降参数值模拟的反应谱和峰值加速度与实际记录较为符合;脉冲子断层百分比、断层长宽、倾角和深度等震源参数按截断的正态分布或均匀分布随机抽样,拟合得到的应力降参数值与通过实际震源模型参数得到的值相近.以上研究结果对确定一个区域中强地震应力降或中强地震近场强震动模拟研究提供了更进一步的研究方法和研究方向. 相似文献
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2021年5月21日云南省大理州漾濞县发生MS6.4 地震,震中附近遭受了强烈地震破坏.为预测此次地震的地震动影响场,利用震源运动学破裂随机模型,基于随机有限断层三维地震动模拟方法,给出了此次地震中 28个触发强震动台站的三分量加速度时程模拟记录,并结合强震动观测记录,估计了此次地震的地震应力降及震源破裂过程,进一步模拟给出了此次地震中 2823 个虚拟观测点的三分量加速度时程.结果表明,模拟记录的峰值地面加速度(PGA)、峰值地面速度(PGV)与观测值接近,并体现了地震动峰值的衰减规律、近场饱和效应和破裂方向性效应;模拟与观测记录的 5%阻尼比拟加速度反应谱(PSA)的幅值接近、谱形相似,在0.05～10 s周期段,模拟记录可以很好地预测地震动.基于三分量模拟记录给出了漾濞MS 6.4 地震的仪器测定地震烈度图,与云南省地震局发布的烈度图接近,极震区烈度最高可达Ⅷ度,震源破裂方向性导致震中 SE方向的烈度普遍高于 NW方向,受局部场地条件影响沿洱海西侧出现高烈度异常区. 相似文献
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2015年4月25日尼泊尔廓尔喀地区发生MS8.1级地震,本文分析了加德满都强震台站的强地震动记录特征,其水平向地震动表现为明显的脉冲地震动,脉冲周期约为6.0s,反映了近场地震动的方向性效应;处于深厚沉积层上的加德满都谷地对地震动有一定的放大作用,且主震的场地峰值频率向低频段偏移,出现明显的场地非线性反应;采用随机有限断层方法模拟的空间地震动分布与宏观地震烈度图符合较好,可以为分析宏观震害提供参考;通过与尼泊尔设计反应谱对比,得出在短周期与长周期段,加德满都台站的水平向地震动的反应谱远高于设计反应谱,说明即使严格按照尼泊尔建筑抗震规范设计施工的建筑结构也难以抵御此次地震的破坏。 相似文献
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为了模拟近场强地震动，采用了基于有限断层模型的一种随机合成方法．震源破裂面被剖分成一定数量的子源，总的地震矩分成数量更多的子震的矩．一给定子源中一次子震引起的场地地震动的傅氏谱，通过考虑点源的谱、随着距离的衰减、能量耗散及近地表效应等导出．据此幅值谱和一个随机相位谱，并与一个时程包络函数结合，合成一个子震时程．将各子源中各个子震引起的所有时程叠加，得出场地的地震动时程．叠加中，各子震时程之间的时滞，据子震发震时差和子源至场地的距离差别引起的时差确定．对一个设定地震，选用4个断层面倾角，计算了近场21个地点的地震动．结果表明，本文方法可以很好地表达破裂的方向性效应和上盘效应．为了验证方法的可靠性，对1994年美国北岭地震中3个近断层台站MCN，LV3和PCD模拟的地震动与实际记录的加速度反应谱和时程作了比较． 相似文献
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显著的竖向地震动是近断层地震动区别于远场地震动的重要特征之一,为更合理地确定竖向地震动作用,研究了近断层区域竖向地震动的反应谱特征及其与水平向反应谱比值的影响因素.首先,选取1952—1999年世界范围内震级在M5.4—7.6之间的18次地震的地震动记录,研究竖向地震加速度反应谱及其与水平向加速度反应谱比值特征;然后统计分析了断层距、场地条件、震级以及断层机制对竖向与水平向加速度反应谱比的影响.结果表明,一般情况下竖向加速度具有更丰富的短周期分量,并且竖向加速度反应谱衰减较慢;断层距在20km以内的近断层区域、软弱土层场地、中等震级地震和逆断层大震级中长周期范围等条件下,具有较大的竖向与水平向加速度反应谱比值;在近断层区域的结构抗震设计中应充分考虑竖向地震动的影响. 相似文献
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基于有限断层震源、且使用动力学拐角频率的地震动随机模拟方法预测玉树地震近断层的加速度场.首先,基于有限断层震源建模方法建立该次地震的震源模型;然后,基于上述地震动模拟方法预测玉树地震近断层191个节点的加速度时程.在此基础上,取每个结点的加速度峰值绘制该次地震的近断层加速度场.结果表明:(1)近断层加速度场主要受震源破裂过程和断层面上滑动分布的影响.断层面上凹凸体投影到地表的区域附近,加速度峰值最大,也是震害最严重的区域;(2)对于走滑地震,断层沿线附近的场地并非均会发生破裂方向性效应;发生破裂方向性效应的场地与凹凸体在断层面上的位置有关. 相似文献
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《地震工程与工程振动》2021,41(2)
传统随机有限断层方法只能模拟水平单向地震动,不能完全满足工程抗震设计对三维(两个水平向及竖向)地震动需求。文中在传统方法的基础上发展了一种可模拟三维地震动的随机有限断层方法,利用水平向和/或垂直向P、SV、SH波在频域上的经验表达并结合随机相位合成三维地震动加速度时程。为验证方法的可靠性,模拟了2014年云南鲁甸地震的三维地震动。结果表明,改进方法合成的加速度时程波形与观测记录较相似,且模拟记录PGA、0.05～10 s周期段PSA幅值和谱形与观测记录也具有良好一致性,能合理反映地震动随距离的衰减规律;鲁甸地震三维地震动的可靠模拟也验证了路径衰减、路径持时经验模型、高频衰减参数、震源谱衰减率等模拟输入参数的可靠性,可进一步应用于该区域设定地震地震动预测。 相似文献
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《国际地震动态》2018,(10)
基于地震动时程记录、震源破裂过程和场地模型的近断层强地震动模拟方法是目前估计地震动输入的重要方法之一,也是岩土地震工程研究的热点问题之一。由于大部分建筑自振周期在3.0 s以内,因此对地震动的高频成分更为敏感。本文以适用于模拟高频地震动的随机模拟方法为研究对象,系统地归纳和总结了该方法的研究历史和现状,详细介绍了其模拟的原理,并评述了随机点源模型和有限断层模型的特点。在此基础上,针对该方法中存在的一些问题,开展了深入系统的研究,主要研究工作和取得的成果如下:(1)建立了拐角频率和震源破裂速度的关系。推导了震源谱中拐角频率的表达式,明确了推导过程中的假设条件和适用范围,阐明了拐角频率在不同的假设条件下有不同的表达式。结果表明,无论是点源模型还是有限断层模型,拐角频率应和破裂速度有直接的联系。本文给出的拐角频率和破裂速度之间的表达式,可以弥补Boore和Motazedian有限断层模拟程序在理论上的不完善和矛盾之处,在理论上补充和完善了拐角频率的表示方法。(2)统计分析了汶川特大地震主、余震高频衰减参数kappa的分布规律。通过对不同场地、不同震级、不同距离下强震记录的分析,本文认为,高频衰减参数kappa和震级、震中距、场地以及统计的频段有关,同时也存在一定的随机性,且随机性的影响有可能更大。结果表明,水平向强震记录的kappa值大于竖向的,同时发现一定比例的竖向强震记录甚至表现出高频增大的趋势。对于水平向强震记录,在震中距或震级较小的时候,也可能会出现高频增大的情况。按照我国抗震设计规范的场地分类方法,将台站分为三类场地,分别统计了Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类场地kappa值随震级和震中距的变化规律,并给出了拟合公式。(3)提出了一种确定输入参数的方法,给出了地震动随机模拟方法中主要输入参数的取值范围,并分析了输入参数取值对地震动模拟结果的影响。本文利用随机模拟方法,分析了应力降、震源处密度、破裂速度、剪切波速、品质因子、高频衰减参数等输入参数对地震动峰值加速度PGA、反应谱Sa和放大系数β的影响。结果表明,上述输入参数取值变化对模拟结果的PGA均有一定的影响,按照敏感程度依次为应力降、高频衰减参数kappa、品质因子Q_0、震源处密度、破裂速度、品质因子指数、剪切波速。其中,kappa对放大系数β的影响最大,会改变放大谱的形状,其他输入参数的变化对放大系数β影响则很小,因此输入参数的取值变化对反应谱的影响主要取决于对PGA的影响程度。针对输入参数对模拟结果的影响程度,本文对输入参数的取值提出了相应的建议。在缺少反演结果的情况下,对于较不敏感的参数,可以在经验值范围内选择;对于敏感的参数,则需要搜索一个最优值使得各台站模拟记录与实测记录之间的误差最小。这一方法可作为随机模拟方法输入参数取值的参考依据。(4)利用随机有限断层模拟方法模拟了鲁甸M_S6.5地震的基岩台记录,提出了一种地震动模拟的工程方法。本文分析并总结了鲁甸地震震源机制的反演结果,结合本文对拐角频率的改进和输入参数的确定方法,利用随机有限断层模拟方法模拟了鲁甸地震基岩台的加速度时程。从结果来看,模拟地震动的峰值加速度PGA和反应谱均与实测结果较为接近,这表明随机有限断层模拟方法可以用于模拟近场地震动,也验证了本文的研究结果的合理性和可行性。对于没有强震记录对比的工程场地,本文提出了一种工程方法,它的原理是将反应谱的模拟分为PGA和放大系数包络线两部分内容分别合成,PGA的取值范围由随机模拟方法和地震动衰减关系联合确定,采用随机模拟方法确定放大系数的包络线。这种方法考虑了不同相位谱对地震动的影响,并结合了地震动衰减关系的研究成果,可以提高模拟地震动的精度,并给出了多条地震动时程曲线,拟合得到的时程反应谱包络线可以有效涵盖实测记录。该方法可用于模拟缺少强震记录工程场地的地震动。 相似文献
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Stochastic finite-fault modeling is an important tool for simulating moderate to large earthquakes. It has proven to be useful in applications that require a reliable estimation of ground motions, mostly in the spectral frequency range of 1 to 10 Hz, which is the range of most interest to engineers. However, since there can be little resemblance between the low-frequency spectra of large and small earthquakes, this portion can be difficult to simulate using stochastic finite-fault techniques. This paper introduces two different methods to scale low-frequency spectra for stochastic finite-fault modeling. One method multiplies the subfault source spectrum by an empirical function. This function has three parameters to scale the low-frequency spectra: the level of scaling and the start and end frequencies of the taper. This empirical function adjusts the earthquake spectra only between the desired frequencies, conserving seismic moment in the simulated spectra. The other method is an empirical low-frequency coefficient that is added to the subfault corner frequency. This new parameter changes the ratio between high and low frequencies. For each simulation, the entire earthquake spectra is adjusted, which may result in the seismic moment not being conserved for a simulated earthquake. These low-frequency scaling methods were used to reproduce recorded earthquake spectra from several earthquakes recorded in the Pacific Earthquake Engineering Research Center (PEER) Next Generation Attenuation Models (NGA) database. There were two methods of determining the stochastic parameters of best fit for each earthquake: a general residual analysis and an earthquake-specific residual analysis. Both methods resulted in comparable values for stress drop and the low-frequency scaling parameters; however, the earthquake-specific residual analysis obtained a more accurate distribution of the averaged residuals. 相似文献
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Stochastic simulations have recently become quite popular for estimating synthetic ground motion time histories. For seismically active regions that are not well-monitored or studied extensively, input parameters of the simulations should be carefully selected as the reliability of the simulation results directly depends on the accuracy of the input parameters. In the first part of this study, 13 March 1992 Erzincan (eastern Turkey) earthquake (Mw=6.6), which is recorded at only three strong ground motion stations, is simulated using the stochastic finite-fault method. The source and regional path parameters for this event are adopted from previously validated studies whereas the local site parameters are derived herein. In the second part of the paper, sensitivity of the simulation results with respect to small changes in selected input seismic parameters is investigated. The parameters for which sensitivities are computed include stress drop, crustal shear-wave quality factor and kappa operator. A change of 20% in stress drop value results in 14% change in PGA, whereas a 20% difference in the Q0 value causes 17% change in PGA, and a 20% variation in kappa leads to 15% difference in PGA. Numerical experiments presented in this study prove that the ground motion simulations are prone to trade-off between the source, path and site filters. Hence, input models must be implemented carefully for reliable synthetic ground motions. 相似文献
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2017年8月8日发生的九寨沟MS 7.0地震，是中国近10年来发生的强震之一，造成了大量建筑破坏、人员伤亡和经济损失，强震台网记录到的最大峰值加速度为0.19g。本文采用Wang等(2015) 提出的改进有限断层法模拟了这次地震中部分台站的加速度时程。首先，选取合适的震源模型和输入参数，通过对比模拟结果和地震记录，估计这次地震的应力降大约为4.0MPa，与王宏伟等(2017)的分析结果基本一致。与EXSIM(Motazedian等，2005)方法相比，Wang等(2015) 的方法得到的结果在频域上与实际地震记录更相符。同时，合成了强震台站以及断层附近网格点的加速度时程，模拟结果的时程和反应谱与实际记录整体上较为符合，震中附近的PGA分布与震中烈度区基本一致，验证了本文结果的有效性。本文合成的地震动可以为该地区的灾后抗震设计提供一定依据。 相似文献
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地震能量空间分布局域标度特性中短期预报方法及效能评价——实际震例的回顾性检验 总被引：1，自引：1，他引：1
利用中国大陆丰富的地震记录，对表征地震能量空间分布局域标度特性的各参量〔１〕及其组合进行系统研究，提炼具有可操作性、能够用于日常地震监测预报的实用方法，特别着重于“异常”划分方式及划分标准的研究。这一划分方式及划分标准对不同地区或不同时段均是“动态”可变的，对所研究的１０个区域内发生的中强地震进行回顾性的预报检验，发现对于较短时期（０．５－１．５年），其最大预报评分的平均值介于０．３—０．６之间，明显高于随机应答的概率评分，表明多参数综合使用具有相对强的预报能力 相似文献
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Three-dimensional finite-difference (3D-FD) simulations of earthquake wave propagations in the Yanhuai area were performed for the 1720 Shacheng earthquake (Ms 7.0) using a stochastic finite-fault model, running on a parallel supercomputer Hitachi-SR8000 (http://www.lrz-muenchen.de). A stochastic finite-fault model was implemented into the 3D-FD program. The basic idea of the stochastic finite-fault model is that the fault plane can be subdivided into several subfaults (or elements, sources). Radiation from a large earthquake is the sum of contributions from all subfaults with proper time delays, each of which acts as a small independent double-couple point source. Heterogeneity of the fault rupture process was modeled by randomizing the location of initial rupture (hypocenter), slip vectors (slip, rake), and rise-times of subfaults in this study. A 3D velocity model of the Yanhuai area was constructed based on studies that analyzed available geological and geophysical information. A grid increment of 75 m in three directions was used in the 3D-FD simulation, which made it possible to capture the short period information with a resolution as low as 0.5 s in sediment regions. The uncertainties of simulated results caused by the stochastic finite-fault model were studied with a homogeneous 3D model. We found that the effects of the randomness of source on simulated ground motions are only limited in near-fault-region including the surface exposure of the fault and its vicinities, which occupies about 5% of the whole study area. This article presents an integrated approach for simulating the strong ground motions for engineering purpose using the 3D-FD method. Such simulations would be useful for hazard mapping, land using planning, insurance rate assessment, particularly in planning, preparedness, and coordinating emergency response, which must be based on realistic situations induced by concrete (historic or scenario) earthquakes. 相似文献
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新疆北天山非弹性衰减、场地响应及其震源参数研究 总被引：4，自引：0，他引：4
本文利用新疆北天山22个数字地震台的地震波形资料,首先采用Atkinson方法得到了北天山Q值随频率f的关系式为Q(f)=465.2f0.53; 其次采用Moya方法反演得到了22个台站的场地响应,结果显示,绝大多数台站的场地响应在1附近,其中5个台站的场地响应表现出不同程度的放大效应,可能与台基岩性和仪器工作状态有关; 最后用ω平方震源模型计算了161次地震的震源参数,结果表明,在单对数坐标下,161次地震震级(MS)与地震矩的对数、震源破裂半径、矩震级呈正相关关系、与拐角频率呈负相关关系、与应力降并无明显的依存关系,进而利用震源参数中的应力降时序图,分析了研究区内2次6级地震前后应力降随时间的变化特征: 表现为震前出现高应力异常,震后趋于低值的变化过程。 相似文献
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2011年2月21日新西兰南岛发生Mw6.1地震,震中位置43.58°S,172.70°E,震源深度约5.0 km,发震断层为新西兰第三大城市克赖斯特彻奇(Christchurch)南约9 km一条近东西走向的未知隐伏断层,为逆冲断层机制.地震已经造成163人遇难,Christchurch城内多处建筑物严重损毁,距震中约1 km的Heathcote Valley Primary School (HVSC)台站强地面运动峰值加速度(PGA)高达2.0g.针对新西兰Mw6.1地震近场强地面运动偏高这一现象,利用HVSC台站的强震观测记录,计算地震震源谱参数,应用Brune圆盘模型估算其近场强地面运动的理论值,并建立动态复合震源模型进行模拟计算.研究结果表明,新西兰Mw6.1地震近断层强地面运动偏高的主要原因为复杂震源破裂过程中有效应力降(动态应力降,Δσd)过高造成的.未来工作中,需要加强对可能发生的、距离城市较近的中小型地震的重视,防止地震对城市的加强型破坏. 相似文献
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Stochastic finite-fault simulations are effective for simulating ground motions and are widely used in engineering to determine the impacts of ground motion and develop relevant predictive equations. In this study, the source, path, and site amplification coefficient of western Sichuan Province, China, and stochastic finite-fault simulations were used to simulate the acceleration time series, Fourier amplitude spectra, and 5% damped response spectra of 28 strong-motion stations with rupture distances within 300 km of the 2022 MS6.8 Luding earthquake. The simulation results of 14 stations at rupture distances of 45–185 km match the observation. However, the simulation results of 3 near- and 6 far-field stations at rupture distances of 12–36 km and 222–286 km, respectively, were obviously deviated from the observations. Simulation results of the near-field stations are larger than the observations at high frequencies (>6 Hz). The discrepancy likely comes from the nonlinear site effect of near-field stations, which reduced the site amplification at high frequencies. Simulation result of the far-field stations is smaller than the observation at frequencies above 1 Hz. As these stations are located close to the Longmenshan Fault Zone (LFZ), thus, we obtained a new quality factor (Q) from data of historical events and stations located around LFZ. Using the new Q value, the discrepancies of the high-frequency simulation results of the far-field stations were corrected. This result indicated that the laterally varying Q values can be used to address the impact of strong crustal lateral heterogeneity on simulation. 相似文献