核电厂选址的火山安全评价与灾害评估

引用本文

许建东, 于红梅, 周本刚, 崔文玲, 杜龙, 魏费翔. 核电厂选址的火山安全评价与灾害评估[J]. 地震地质, 2019,41(5): 1289-1301.
XU Jian-dong, YU Hong-mei, ZHOU Ben-gang, CUI Wen-ling, DU Long, WEI Fei-xiang. SITE EVALUATION AND VOLCANIC HAZARD ASSESSMENT FOR THE NUCLEAR POWER PLANTS OF CHINA[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2019,41(5): 1289-1301. 复制到剪切板

DOI:10.3969/j.issn.0253-4967.2019.05.015
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核电厂选址的火山安全评价与灾害评估

许建东^1,², 于红梅^1,², 周本刚², 崔文玲³, 杜龙⁴, 魏费翔^1,²

1)吉林长白山火山国家野外科学观测研究站, 安图 133613

2)中国地震局地质研究所, 北京 100029

3)深圳市应急指挥信息保障中心, 深圳 518035

4)中国广东核电集团公司, 深圳 518000

〔作者简介〕许建东, 男, 1962年生, 1999年于美国纽约州立大学布法罗分校获构造地质学博士学位, 研究员, 从事火山地质、火山监测与火山灾害方面的研究工作, E-mail: xujiandong@ies.ac.cn。

收稿日期: 2019-04-28

基金项目: 中国地震局地质研究所基本科研业务专项(IGCEA1603)资助

摘要

核电厂址的选址和核电设施运行过程中的火山安全问题是难以避免的重要议题。在过去的核电选址和安全运行评价的过程中, 对火山灾害的考虑仅局限于已知10ka内喷发过的全新世火山。 2012年国际原子能机构颁布了IAEA/SSG-21号火山安全标准专用安全导则, 基于板块俯冲带火山岛弧系统火山活动的特点, 提出在过去10Ma内发生过火山活动的地区在未来也可能发生火山活动, 是评估一座火山在未来是否将发生任何火山活动的合理依据。同时, IAEA/SSG-21也针对火山熔岩流、碎屑流和火山灰空降等火山灾害可能影响的范围进行了讨论, 并提出了不同火山灾害现象的安全评估范围。文中以IAEA/SSG-21号《核设施厂址火山灾害评估》为技术依据, 针对中国火山活动的特点, 改进了中国大陆核电厂选址的火山灾害评估技术方法, 并以海南琼北火山区为例, 编制了适应IAEA/SSG-21导则的火山灰灾害概率图。文中研究成果可为中国大陆核电厂选址和核设施安全运行过程中的潜在火山灾害评估提供技术途径。

关键词: 选址; 核电厂; 火山灾害; IAEA/SSG-21导则; 火山灰灾害概率评估

中图分类号:P317.9 文献标志码:A 文章编号:0253-4967(2019)05-1289-13

SITE EVALUATION AND VOLCANIC HAZARD ASSESSMENT FOR THE NUCLEAR POWER PLANTS OF CHINA

XU Jian-dong^1,², YU Hong-mei^1,², ZHOU Ben-gang², CUI Wen-ling³, DU Long⁴, WEI Fei-xiang^1,²

1)National Observation and Research Station of Changbaishan Volcano, Antu 133613, China

2)Institute of Geology, China Earthquake Administration, Beijing 100029, China

3)Emergency Management Information Center of Shenzhen City, Shenzhen 518035, China

4)China Nuclear Power Design Company Ltd.(Shenzhen), Shenzhen 518000, China

Abstract

Starting from the 1980’s of last century, China has launched the national plan of constructing nuclear power plants along the coastline region in eastern China. Currently, in some of these candidate sites, nuclear facilities have been installed and are in operation, but some other nuclear power plants are still under construction or in site evaluation. In 2012 the Atomic Energy Commission issued the specific guide for volcanic hazards in site evaluation for nuclear installations(IAEA Safety Standards Series No. SSG-21), which was prepared under the IAEA’s program for safety standards. It supplements and provides recommendations for meeting the requirements for nuclear installations established in the safety requirements publication on site evaluation for nuclear installations in relation to volcanic hazards. To satisfy the safety standards for volcanic hazard, we follow the IAEA SSG-21 guidelines and develop a simple and practical diffusion program in order to evaluate the potential volcanic hazard caused by tephra fallout from the explosive eruptions.
In this practice, we carried out a case study of the active volcanoes in north Hainan Province so as to conduct the probabilistic analysis of the potential volcanic hazard in the surrounding region. The Quaternary volcanism in north Hainan Island, so-called Qiongbei volcanic field is characterized by multi periodic activity, in which the most recent eruption is dated at about 4000aBP. According to IAEASSG-21, a capable volcano is one for which both 1)a future eruption or related volcanic event is credible; and 2)such an event has the potential to produce phenomena that may affect a site. Therefore, the Qiongbei volcanic field is capable of producing hazardous phenomena that may reach the potential nuclear power plants around. The input parameters for the simulation of tephra fallout from the future eruption of the Qiongbei volcanic field, such as the size, density and shape of the tephra, the bulk volume and column height, the diffusion parameter P( z), wind direction and intensity, were obtained by field investigation and laboratory analysis. We carried out more than 10000 tephra fallout simulations using a statistical dataset of wind profiles which are obtained from China Meteorological Data Sharing Service System(CMDSSS). Tephra fallout hazard probability maps were constructed for tephra thickness threshold of 1cm. Our results show that the tephra produced by the future large-scale explosive eruption from the Qiongbei volcanic field can affect the area in a range about 250km away from the eruption center.
In summary, the current key technical parameters related to volcanic activity and potential hazards in IAEA/SSG-21 guidelines, such as 10Ma volcanic life cycle and 1×10^-7 volcanic disaster screening probability threshold, etc. are based on the volcanic activity characteristics in the volcanic island arc system. In consideration of the relatively low level of volcanic activity compared with volcanic island arc system due to the different tectonic background of volcanism in mainland China, the time scale of volcanic disaster assessment in IAEA SSG-21 guideline is relatively high for volcanoes in mainland China. We suggest that the study of “conceptual model” of volcanic activity should be strengthened in future work to prove that there is no credible potential for future eruptions, so that these volcanoes should be screened out at early stage instead of further evaluation by probabilistic model.

Keyword: site evaluation; nuclear power plant; volcanic hazards; IAEA/SSG-21 guideline; probabilistic tephra fallout hazard evaluation

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0 引言

火山喷发是地球内部能量释放的表现方式之一, 在喷发过程中可能伴随各种灾害的发生, 因此核电厂选址过程中对潜在的火山风险与灾害进行评估一直是重要的科学问题之一。早在1971年, 国际原子能委员会在“ 核电站的地震和地质选址标准” 中就发布了核电站地质灾害评估指南, 明确提出在对核电站进行选址时, 必须考虑与火山爆发有关的地质灾害, 科学评价未来火山爆发对核电站和其它设施造成破坏性影响的可能性。 2012年, 国际原子能机构颁布了安全标准专用安全导则第SSG-21号(IAEA Specific Safety Guide No. SSG -21)^①(① International Atomic Energy Agency, 2012, Volcanic Hazards in Site Evaluation for Nuclear Installations, IAEA SAFETY STANDARDS SERIES No. SSG-21。)《核设施厂址火山灾害评估》, 首次系统地规定了核设施厂址火山安全性评价的工作方法与相关的技术要求, 该安全导则中提供的技术要求和建议反映了过去40a经历了重大转变的火山学的最新发展动态。其中, 变化最大的是火山学已经从一个基本的描述性学科发展成为一个定量学科, 火山学研究自身不断进步, 建立和发展了众多复杂火山作用的数字模型。同时, 核工业界对在现有厂址及新选厂址上建立更多核电站的兴趣日益增加, 但之前选址时并没有对核电站厂址的火山灾害进行充分的综合评估, 特别是对于一些首次研发核设施的国家, 考虑到发生火山灾害的可能性, 需要对部分厂址进行详细评估。 2012年颁布的安全导则正是针对这一现状, 对与火山灾害相关的核设施厂址评估安全要求中规定的核设施要求进行了补充, 并提出了具体的技术要求和建议。

中国核电从1985年开始起步, 在1985— 2019年的30多年间, 一共建设了56台核电机组(其中45台已投入运行, 11台尚在建设过程中), 总装机容量为5i870× 10⁴kW。核电基地分布在沿海的浙江、广东和江苏3个省(图 1), 包括秦山一期、秦山二期、秦山三期、大亚湾、岭澳一期和田湾等项目。在地质历史上, 中国是多火山国家, 不同时代的火山岩广泛发育。但是, 中国的活动火山研究工作起步较晚, 直到20世纪90年代, 人们才逐渐认识到中国活动火山的存在及其再次喷发的危险性。中国大陆境内新生代火山岩分布面积约18.6× 10⁴km², 其中包括以长白山天池火山为代表的10kaiBP以来有过喷发的十几座活动火山(图 1)。由图 1 可见, 中国已建和正在建设的核电站厂址常位于新生代火山岩及全新世火山附近, 面临着明显的火山灾害评估的实际问题。

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	图 1 中国新生代火山岩和核电厂分布图Fig. 1 Distribution of the Cenozoic rock and location of nuclear power plants of China.

本文以2012年国际原子能机构颁布的安全标准专用安全导则第SSG-21号《核设施厂址火山灾害评估》为技术依据, 针对中国火山活动的特点, 改进了中国大陆核电站选址中火山灾害评估的技术方法, 并以海南琼北火山为例, 编制了适应IAEA/SSG-21导则的火山灰灾害概率图。本文的研究成果对于中国大陆核电厂选址和核设施安全运行中火山灾害评估的理论研究及科学实践都具有重要意义。

1 IAEA火山灾害评价技术要求

1.1 火山现象与潜在灾害

火山喷发可能会对核设施造成重大危害, 各种火山灾害主要由喷发过程中的不同火山现象所引起。这些火山现象可能单独发生, 也可能与其它现象同时发生。在一次火山喷发过程中, 由于喷发方式的不同, 可能只会产生某些特定的火山现象, 有些火山现象可能在火山喷发之前或之后发生。因此, IAEA/SSG-21导则提出使用术语“ 火山事件” 表示可能在火山喷发之前、期间或之后发生的一系列潜在的灾害现象。表1总结了火山事件可能对厂址造成潜在灾害的相关现象, IAEA/SSG-21导则明确要求在选择厂址阶段应考虑这些现象的灾害特点, 从而对候选厂址进行排除, 并通过采取设计和运行措施来应对这些火山现象可能带来的灾害。

表1 与核设施相关的火山现象及潜在灾害的特点(来自IAEA/SSG-21^①(① International Atomic Energy Agency, 2012, Volcanic Hazards in Site Evaluation for Nuclear Installations, IAEA SAFETY STANDARDS SERIES No. SSG-21。) Table1 Volcanic phenomena and associated potential hazards that could affect nuclear facilities(from IAEA/SSG-21, 2012)

IAEA/SSG-21导则提出, 如果可能发生的火山现象(如火山碎屑流、熔岩流和泥石流)对厂址或厂址周边地区产生直接影响, 则该现象可作为排除条件, 无需再考虑该厂址。然而, 在一些特殊情况或环境中, 如果能够通过合适的设计、保护和运行措施来应对这些发生在厂址地区并对其产生影响的火山现象和潜在灾害, 则可以保留该拟选厂址, 这也是火山灾害评估的意义所在。

1.2 火山灾害评估方法

在IAEA/SSG-21导则中, 可能产生影响核设施厂址灾害的火山被定义为“ 能动火山” 。能动火山具备以下2个特点: 1)在核设施生命周期内, 很有可能在未来发生火山活动; 2)这种火山现象有可能影响核电设施的安全运行。在识别出一座或多座能动火山后, 需要进行全面的厂址特定火山灾害评估。一座火山是否可以称为“ 能动火山” , 不仅取决于火山最近一次喷发至今的时间, 还取决于火山未来喷发的可能性。

与大多数可能影响核设施安全和性能的其它自然灾害事件相比, 火山喷发属于小概率事件。在火山学中, 过去10ka内喷发过的火山通常被定义为活火山(或全新世火山)。按照此标准, 全世界范围内目前存在1i500多座活火山。全新世火山可能经过很长时间的休眠后再次喷发, 而一些火山在休眠了数千年或更长时间之后才再次恢复活动。此外, 还存在很多缺乏历史喷发记录的火山, 由于研究程度的不足无法确定其是否在全新世时期有过活动。因此, IAEA/SSG-21导则建议对火山灾害的考虑不能局限于已知的全新世火山。

一般来说, 某个构造单元内的区域火山活动可能比单个火山活动持续更长的时间。如火山岛弧系统内单个火山的活跃期仅约1Ma, 但整个火山岛弧区会在超过10Ma内反复出现火山活动。因此, 尽管单个火山活动的持续时间为数Ma, 但在过去10Ma中发生过火山活动的地区在未来也可能发生火山活动。根据简单估算, 火山岛弧区火山的复发率在10Ma中低于1次, 则意味着目前未来火山活动的年发生概率< 1× 10^-7。在核设施外部事件灾害评估中, 一般将具有潜在放射性影响的外部事件的年发生概率极限值称为筛选概率阈值, 因此IAEA/SSG-21导则建议, 在核电厂址初始筛选阶段, 假设火山喷发基本不会对厂址产生危害影响, 可将年发生概率为1× 10^-7作为评估一座火山在未来是否会发生任何火山活动的合理阈值。

对于核电厂址和核设施安全而言, 火山灾害评估的总体目标是确定是否存在能动火山和可能产生的潜在灾害。基于上述考虑, IAEA/SSG-21导则提出需要对核电厂址建立一个全面的火山灾害模型, 并建议基于以下4个阶段的研究综合评估火山灾害, 以确定厂址的适用性和设计依据(图 2)。

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	图 2 IAEA/SSG-21导则建议的火山灾害评估方法Fig. 2 Methodological approach to volcanic hazard assessment suggested by IAEA/SSG-21.

第一阶段: 初步评估。主要是针对某一特定厂址确定评估范围, 并对该范围内过去10Ma内可能发生过火山活动的所有火山源进行识别和筛选。第一阶段的核心工作之一是确定合理的评估区域。考虑到厂址地形条件, 对厂址周边地区各种火山流体现象(例如火山碎屑流或熔岩流), 可将评估区域定义为从厂址地区向外扩展几km至几十km的周边地区。对于与火山相关的空降碎屑物及其它大气灾害, 在考虑区域风场模式的情况下, 评估区域应从厂址向外延伸几百km甚至上千km(表2 )。

表2 导则颁布前后中国火山灾害评估方法比较 Table2 Comparison of volcanic hazard assessment methods before and after IAEA/SSG-21

第二阶段: 未来火山活动潜在危险性分析。若第一阶段进行的初步评估结果表明, 评估区域存在年代< 10Ma的火山源, 则应对每一个火山源进行具体评估, 以确定其在未来喷发的可能性。在过去10ka间(即全新世时期)有过喷发活动的火山在未来很有可能喷发, 这一点已被火山学界广泛认可。但评估区域内年代久远(如< 10Ma)的火山源在未来是否可能喷发, 则存在较大的不确定性。过去在其它类型灾害评估中通常采用年概率值1× 10^-7 作为针对具有发散性影响的连带作用事件的可接受极限概率值。以此类比, 厂址周围地区火山活动(即喷发复发)的年概率值为1× 10^-7 或低于1× 10^-7 均可视为初步筛选的合理标准。此外, 也可使用确定性方法, 通过火山活动的概念模型来证明未来不存在喷发的可能性, 若有足够的科学依据证明这些火山已不再具备再次喷发的构造背景, 亦可筛选出这些火山, 无需再对其作进一步考虑。

第三阶段: 火山灾害筛选。如果在第二阶段无法排除评估区域未来发生火山事件的可能性, 则应对发生火山事件时影响该厂址的潜在灾害现象进行评估, 即使用确定性或概率方法, 对评估区域范围内所有与潜在火山源相关的各种火山现象进行评估筛选, 将未来不可能发生在厂址处的火山现象剔除, 在下一步的灾害评估中就可以不用再考虑此类火山。

第四阶段: 能动火山的灾害评估。将第三阶段所确定的在未来可能喷发的火山源以及可能在厂址处产生潜在灾害的火山源作为能动火山源, 开展厂址火山灾害综合评估, 以确定厂址的适用性。在厂址依然适用的情况下, 则应为防灾设计提供科学依据, 以减轻未来潜在火山灾害的影响。

与IAEA/SSG-21导则颁布之前的核电厂址火山灾害评价方法 $^{}$ 相比, IAEA/SSG-21导则在3个方面提出了改进(表2 ): 首先, 将待评价火山源过去的活动时间由10ka延长至10Ma; 其次, 将评估厂址半径由过去的25km扩大为数十、数百甚至上千km(取决于不同的火山灾害现象); 第三, 灾害评估结果的表达方式也由过去的确定性表达改进为概率表述。

2 火山灰灾害评估案例

根据IAEA/SSG-21导则的建议, 需要对厂址半径100km范围内的火山熔岩流和碎屑流以及数百甚至上千km范围内的火山灰潜在灾害进行评估。考虑到中国大陆目前火山活动水平相对较低的特点, 从工程选址的角度可较易避开可能导致潜在熔岩流和碎屑流灾害的火山。本文将着重讨论火山活动对核电厂址的潜在火山灰灾害影响。

2.1 火山灰灾害评估数学模型

本工作依据Suzuki(1983)提出的二维火山碎屑空降物扩散模型。该模型经过不断改进后(Armienti et al., 1988; Glaze et al., 1991; Bonadonna et al., 1998, 2002, 2005; Connor et al., 2001; Dellino et al., 2005; Macedonio et al., 2005; Pfeiffer et al., 2005; Mastrolorenzo et al., 2008), 广泛地应用于火山喷发模拟中, 如79AD喷发的意大利Vesuvius火山(Macedonio et al., 1988)、 1980年喷发的美国圣海伦斯火山(Armienti et al., 1988)和1982喷发的墨西哥El Chichó n火山(Bonasia et al., 2012)等。其主要利用对流-扩散方程来表示大气中火山灰的传播与沉积, 当扩散系数和对流速度恒定时, 方程可简化为

$\frac{\partial χ}{\partial t} = K \nabla^{2} χ - \overset{̅}{v} \cdot \nabla x$ (1)

其中, χ 为扩散物质的浓度, t为时间, K为扩散系数, $\overset{̅}{v}$ 为物质扩散的速度。

方程的解即为落在地球表面上点(x, y)的碎屑质量:

$X (x, y) = \overset{φ \max}{\int_{φ \min}} \overset{z = H}{\int_{z = 0}} \frac{5 \cdot Q \cdot P (z) \cdot f (φ)}{8 π C t^{5 / 2}} \cdot \exp [- \frac{5 {{(x - ut)}^{2} + {(y - vt)}^{2}}}{8 C t^{5 / 2}}] d φ d z$ (2)

其中, φ 为碎屑粒度, φ =-log₂(d), d的单位为mm, H为喷发柱高度, Q为火山碎屑的总质量或总体积, P(z)为来自喷发柱火山碎屑的概率扩散浓度, f(φ )为喷发的火山碎屑的粒度分布, C=400cm²/s^5/2(Suzuki, 1983), t为颗粒降落的时间, u、 v分别为x、 y方向的风速。

Glaze等(1991)改进了Suzuki模型, 并考虑不同高度的风速和风向, 在垂向上进行分层计算, 空降碎屑物沉积总质量为各个分层之和:

$X (x, y) = \int_{0}^{z_{1}} χ d z + \int_{z_{1}}^{z_{2}} χ d z + \dots + \int_{z_{a}}^{H} χ d z$ (3)

该模型的原理在很多文献中(赵谊等, 2002; 张程远等, 2003; 于红梅等, 2007; Yu et al., 2013)有详细介绍, 参数的具体计算方法在此不再赘述。

2.2 火山灰灾害概率评估实例

雷琼地区是中国南方最大的第四纪陆相火山岩分布区, 火山岩出露的总面积约7i000km²。以琼州海峡为界, 海峡以北为雷州南火山区, 以南为琼北火山区。琼北地区内新生代火山岩极为发育, 主要分布在王五-文教EW向断裂带以北、铺前-清澜NW向断裂带以西的广大地区。由于受到上述断裂的控制, 火山岩在平面上呈“ 丁” 字形展布, 分布面积> 4i000km², 占全岛面积的11%。区域上琼北火山岩属雷琼拗陷南带, 北带为雷(广东省的雷州半岛)南火山岩。南、北带之间以琼州海峡相隔(图 3)。前人的研究成果表明琼北地区第四纪以来的火山活动可分为早更新世( $Q_{p}^{1}$ )、中更新世( $Q_{p}^{2}$ )、晚更新世( $Q_{p}^{3}$ )和全新世(Qh)4个活动期(白志达等, 2003)。以地球物理探测和现代火山监测结果为依据(上官志冠等, 2003; 胡久常等, 2007, 2009; Lei et al., 2008), 以全新世历史火山活动特点的“ 将古论今” 为原则, 推断琼北火山未来最有可能喷发的地点有2处, 第一处位于NW向荣山-岭南断裂控制的马鞍岭、雷虎岭和道堂一带的长13km、宽1~2km的带状范围之内, 第二处位于NNW向铺前-清澜断裂两侧现代地震活动强度较高的地区(图 3)。

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	图 3 琼北地区未来火山喷发危险区(底图引自胡久常等, 2009)Fig. 3 Risk zones of most potential eruption of Qiongbei volcanic field(modified after HU Jiu-chang et al., 2009).

雷琼地区火山活动自古近纪渐新世(E₂)一直持续到全新世(Qh), 喷发旋回较多, 火山活动较为频繁。火山岩面积约7i000km², 但火山碎屑岩面积不足200km², 绝大部分为玄武岩。根据火山碎屑岩平均厚度约44m(黄镇国等, 1993)(表3 ), 估算火山碎屑总体积约8.8km³。黄镇国等(1993)曾划分了该区喷发期次, 但由于喷发历史较久, 期次范围比较大, 每次喷发的规模很难确定, 所以我们假设这些体积的火山碎屑是一次喷发, 模拟其可能产生的火山灰的最大影响范围, 所得结果即为未来火山灰灾害对周围区域范围内核电厂址影响的最保守估计。

雷琼火山岩成分均为玄武质, 喷发类型接近斯特朗博利型(黄镇国等, 1993), 爆炸喷发产生的规模一般不大。为保守起见, 选择中小规模的爆炸式喷发, 喷发柱高度为15km, 其它参数见表4 。

表3 雷琼火山群火山碎屑岩的厚度分布 Table3 Thickness of pyroclastic rocks in Leiqiong volcanic field

时代	剖面个数	平均厚度/m	最大厚度/m
E	3	58	135(木棠)
N	5	63	96(龙门)
$Q_{1}^{1}$	5	56	143(田洋)
$Q_{1}^{2}$	11	46	136(硇洲岛)
$Q_{2}^{2}$	5	12	20(徐闻)
$Q_{p}^{1}$	1	30	50(龙水岭)
$Q_{p}^{1}$ — Qh	3	30	42(雷虎岭)
平均值		44	85

注数据来自文献(黄镇国等, 1993)。

表3 雷琼火山群火山碎屑岩的厚度分布 Table3 Thickness of pyroclastic rocks in Leiqiong volcanic field

表4 模型主要输入参数 Table4 Main input parameters for the diffusion model

根据火山灰扩散模型和火山区高空风数据, 可以获得空降火山灰的沉积概率图。该方法由Barberi等(1990)提出, 之后被应用于多项火山灾害研究中, 例如意大利的Vesuvius和Campi Flegrei 火山、新西兰的Taupo和Tarawera火山、墨西哥的Volcán de Colima火山、厄瓜多尔的Cotopaxi火山以及中国的长白山天池火山和龙岗金龙顶子火山等(Barberi et al., 1990; Rhoades et al., 2002; Bonadonna et al., 2005; Macedonio et al., 2008; Costa et al., 2009; Bonasia et al., 2011, 2012; Biass et al., 2012, 2014; 于红梅等, 2013; Yu et al., 2013)。首先计算每个风剖面时区域内每个位置点(x, y)上沉积的火山灰厚度, 每个位置点(x, y)上大于某个厚度阈值(h₀)的概率( ${P_{h}}_{> h_{0}}$ )可用该点上火山灰厚度值(h)大于阈值的风剖面的个数( ${N_{h}}_{> h_{0}}$ )除以所利用的所有风剖面的个数(N_total)(Barberi et al., 1990)获得, 即:

$P_{h > h_{0}} (x, y) = \frac{N_{h > h_{0}} (x, y)}{N_{total}}$ (4)

从中国气象科学数据共享服务网下载海口气象台站2000— 2015年的高空大风层定时数据(每天0点和12点在15个不同气压下测量的数据), 统计不同季节时不同海拔高度区间内的风速和风向用于模型计算。

IAEA/SSG-21中建议的火山灰灾害风险概率计算公式为

$P = P_{h > h_{0}} \times P_{risk}$ (5)

其中, $P_{h > h_{0}}$ 是每个位置点(x, y)上厚度大于某个阈值(h₀)的沉积概率, P_risk是未来火山喷发事件发生的概率。

利用Suzuki(1983)的火山灰扩散模型和以上参数进行了10i182次模拟, 火山灰厚度阈值取1cm(代表火山灰对核电设施和运行环境的影响), 由此得出了该厚度阈值的沉积概率; 取1× 10^-4(10ka以来有过活动的全新世火山)作为未来发生火山喷发事件的概率, 分别以2个火山喷发口为未来可能喷发的地点(喷发口1位于NW向荣山-岭南断裂控制的马鞍岭、雷虎岭, 喷发口2位于NNW向铺前-清澜断裂两侧现代地震活动强度较高的地区, 见图 3), 以IAEA/SSG-21火山安全规范中火山灰灾害风险阈值1× 10^-7 为指标, 最终得到了琼北火山未来在不同季节发生爆炸式喷发所产生的火山灰厚度> 1cm的风险概率图(图 4)。结果显示, 琼北火山区未来最大规模的爆炸式喷发所产生的火山灰将对距离火山口半径250km范围内的区域造成影响, 在此范围以外的地区为IAEA/SSG-21导则中所定义的非潜在火山灾害风险区。需要说明的是, 上述的火山灰灾害评估中的关键参数— — 喷发总体积和喷发柱高度都选择了偏保守的估计值, 如果对琼北火山区第四纪以来的火山活动进行详细划分, 例如将单层碎屑岩的最大厚度作为一次喷发事件的产物, 其喷发物的总体积将会减少, 火山灰的影响范围也将相应减小, 这些问题有待于未来进一步的火山地质研究来解答。

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	图 4 琼北火山喷发火山灰灾害概率图(沉积厚度阈值为1cm)Fig. 4 Annual probability of the deposition of 1cm tephra from the volcanoes on Qiongbei volcanic field.

3 结论与讨论

本文讨论了国际原子能机构安全标准专用安全导则第SSG-21号《核设施厂址火山灾害评估》中建议的核设施厂址火山安全性评价工作方法的流程与技术标准, 针对一些关键性的技术指标, 如工作区火山活动年代的下限、不同火山现象的灾害影响调查范围以及灾害评估结果的表述方式等, 与此前核电厂选址的火山灾害评估工作方法进行了对比分析。

以Suzuki(1983)火山灰扩散数学模型为基础, 参照IAEA/SSG-21的火山灾害评估技术标准, 本文改进了用概率指标表述的火山灰灾害评估技术, 并以琼北火山区为研究对象, 编制了火山灰厚度阈值为1cm的火山灰灾害风险图, 可为该地区核电厂选址和核设施的安全运行提供技术依据。

目前IAEA/SSG-21导则中有关火山活动和潜在灾害的关键技术参数, 如10Ma的火山活跃期、 1× 10^-7 的火山灾害筛选概率阈值等, 其火山学依据是以火山岛弧系统内火山活动特点为主要理论基础。考虑到中国大陆火山活动构造背景的不同, 尤其是与火山岛弧系统相比中国大陆火山活动水平相对较低, IAEA/SSG-21导则中火山灾害评估的时间尺度对于中国大陆的火山来说是相对偏高的。建议在未来的工作中, 加强火山活动“ 概念模型” 的研究, 以充足的火山学依据证明厂址区域内是否存在任何潜在火山灾害和风险。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

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[1]	白志达, 徐德斌, 魏海泉, 等. 2003. 琼北马鞍岭地区第四纪火山活动期次划分[J]. 地震地质, 25(S1): 12—20. [本文引用:1]
[2]	BAI Zhi-da, XU De-bin, WEI Hai-quan, et al. 2003. Division of the active period of Quaternary volcanism in Maanling, north Hainan Province[J]. Seismology and Geology, 25(Sl): 12—20(in Chinese). [本文引用:1]
[3]	胡久常, 白登海, 王薇华, 等. 2007. 雷琼火山区地下深部大地电磁探测与电性结构分析[J]. 华南地震, 27(1): 1—7. [本文引用:1]
[4]	HU Jiu-chang, BAI Deng-hai, WANG Wei-hua, et al. 2007. Magnetotelluric surveying and electrical structure of the deep underground part in Leiqiong volcanic area[J]. South China Journal of Seismology, 27(1): 1—7(in Chinese). [本文引用:1]
[5]	胡久常, 郭明瑞, 刘伟, 等. 2009. 海口地区火山活动初步研究[J]. 地震地质, 31(4): 647—654. [本文引用:1]
[6]	HU Jiu-chang, GUO Ming-rui, LIU Wei, et al. 2009. Primary research on the volcanic activity in Haikou area[J]. Seismology and Geology, 31(4), 647—654(in Chinese). [本文引用:1]
[7]	黄镇国, 蔡福祥, 韩中元, 等. 1993. 雷琼第四纪火山 [M]. 北京: 科学出版社. [本文引用:2]
[8]	HUANG Zhen-guo, CAI Fu-xiang, HAN Zhong-yuan, et al. 1993. Quaternary Volcanoes in Leiqiong Area [M]. Science Press, Beijing(in Chinese). [本文引用:1]
[9]	上官志冠, 高清武, 刘伟, 等. 2003. 琼北火山区流体地球化学特征及近期火山喷发危险性评估[J]. 地震地质, 25(S1): 43—50. [本文引用:1]
[10]	SHANGGUAN Zhi-guan, GAO Qing-wu, LIU Wei, et al. 2003. Geochemical characteristics of subsurface fluids and volcanic hazard assessment in northern Hainan volcanic region[J]. Seismology and Geology, 25(S1): 43—50(in Chinese). [本文引用:1]
[11]	张程远, 席道瑛, 刘小燕, 等. 2003. 火山喷发沉降物扩散理论模型[J]. 自然灾害学报, 12(1): 109—115. [本文引用:1]
[12]	ZHANG Cheng-yuan, XI Dao-ying, LIU Xiao-yan, et al. 2003. A theoretical model for diffusion of volcanic eruptive sediment[J]. Journal of Natural Disasters, 12(1): 109—115(in Chinese). [本文引用:1]
[13]	赵谊, 张程远, 席道瑛. 2002. 火山碎屑空降沉积的二维数值模拟[J]. 地震地质, 24(3): 377—386. doi: DOI:10.3969/j.issn.0253-4967.2002.03.009. [本文引用:1]
[14]	ZHAO Yi, ZHANG Cheng-yuan, XI Dao-ying. 2002. 2D-numerical simulation of dispersion of tephra fallout[J]. Seismology and Geology, 24(3): 377—386(in Chinese). [本文引用:1]
[15]	于红梅, 许建东, 吴建平, 等. 2013. 龙岗金龙顶子火山空降碎屑物数值模拟及概率性灾害评估[J]. 震灾防御技术, 8(1): 62—71. [本文引用:1]
[16]	YU Hong-mei, XU Jian-dong, WU Jian-ping, et al. 2013. Numerical simulation and probabilistic hazard assessment of tephra fallout at Jinlongdingzi volcano, Longgang volcanic field in Jilin Province[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 8(1): 62—71(in Chinese). [本文引用:1]
[17]	于红梅, 许建东, 赵谊. 2007. 长白山天池火山千年大喷发空降碎屑物的数值模拟[J]. 地震地质, 29(3): 522—534. [本文引用:1]
[18]	YU Hong-mei, XU Jian-dong, ZHAO Yi. 2007. A numerical simulation of tephra transport and deposition from millennium eruption of Changbaishan Tianchi volcano[J]. Seismology and Geology, 29(3): 522—534(in Chinese). [本文引用:1]
[19]	Armienti P, Macedonio G, Pareschi M T. 1988. A numerical model for simulation of tephra transport and deposition: Application to May 18, 1980, Mount St. Helens eruption[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 93(B6): 6463—6476. [本文引用:2]
[20]	Barberi F, Macedonio G, Pareschi M T, et al. 1990. Mapping the tephra fallout risk: An example from Vesuvius, Italy[J]. Nature, 344: 142—144. [本文引用:2]
[21]	Biass S, Frischknecht C, Bonadonna C. 2012. A fast GIS-based risk assessment for tephra fallout: The example of Cotopaxi volcano, Ecuador-Part Ⅱ: Vulnerability and risk assessment[J]. Natural Hazards, 64(1): 615—639. [本文引用:1]
[22]	Biass S, Scaini C, Bonadonna C, et al. 2014. A multi-scale risk assessment for tephra fallout and airborne concentration from multiple Iceland ic volcanoes-Part 1: Hazard assessment[J]. Natural Hazards and Earth System Sciences, 2(8): 2463—2529. [本文引用:1]
[23]	Bonadonna C, Connor C B, Houghton B F, et al. 2005. Probabilistic modeling tephra dispersal: Hazard assessment of a multiphase rhyolitic eruption at Tarawera, New Zealand [J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 110(B3): B03203. [本文引用:1]
[24]	Bonadonna C, Ernst G G J, Sparks R S J. 1998. Thickness variations and volume estimates of tephra fall deposits: The importance of particle Reynolds number[J]. Journal of Volcanology and Geothermal Researcch, 81(3-4): 173—187. [本文引用:1]
[25]	Bonadonna C G, Macedonio G, Sparks R S J. 2002. Numerical modeling of tephra fall-out associated with dome collapses and vulcanian explosions: Application to hazard assessment on Montserrat[J]. Geological Society, London, Memoirs, 21: 517—537. [本文引用:1]
[26]	Bonasia R, Capra L, Costa A, et al. 2011. Tephra fallout hazard assessment for a Plinian eruption scenario at Volcán de Colima(Mexico)[J]. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 23: 12—22. [本文引用:1]
[27]	Bonasia R, Costa A, Folch A, et al. 2012. Numerical simulation of tephra transport and deposition of the 1982 El Chichón eruption and implications for hazard assessment[J]. Journal of Volcanology and Geothermal Research, (231-232): 39—49. [本文引用:2]
[28]	Connor C B, Hill B E, Winfrey B, et al. 2001. Estimation of volcanic hazards from tephra fallout[J]. Natural Hazards Review, 2(1): 33—42. [本文引用:1]
[29]	Costa A, Dell’Erba F, Di Vito M A. 2009. Tephra fallout hazard assessment at the Campi Flegrei caldera(Italy)[J]. Bulletin of Volcanology, 71(3): 259—273. [本文引用:1]
[30]	Dellino P, Mele D, Bonasia R, et al. 2005. The analysis of the influence of pumice shape on its terminal velocity[J]. Geophysical Research Letters, 32(21): 1—4. [本文引用:1]
[31]	Glaze L S, Self S. 1991. Ashfall dispersal for the 16 September 1986, eruption of Lascer, Chile, calculated by a turbulent diffusion model[J]. Geophysical Research Letters, 8(7): 1237—1240. [本文引用:2]
[32]	Lei J S, Zhao D P, Steinberger B, et al. 2008. New seismic constraints on the upper mantle structure of the Hainan plume[J]. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 173(1-2): 33—50. [本文引用:1]
[33]	Macedonio G, Costa A, Folch A. 2008. Ash fallout scenarios at Vesuvius: Numerical simulations and implications for hazard[J]. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 178(3): 66—377. [本文引用:1]
[34]	Macedonio G, Costa A, Longo A. 2005. A computer model for volcanic ash fallout and assessment of subsequent hazard[J]. Computers & Geosciences, 31(7): 837—845. [本文引用:1]
[35]	Macedonio G, Pareschi M T, Santacroce R. 1988. A numerical simulation of the Plinian fall phase of 79AD eruption of Vesuvius[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 93(B12): 14817—14827. [本文引用:1]
[36]	Mastrolorenzo G, Pappalardo L, Troise C, et al. 2008. Probabilistic tephra hazard maps for the Neapolitan area: Quantitative volcanological study of Campi Flegrei eruptions[J]. Journal of Geophysical Research, 113. B07203. doi: DOI:10.1029/2007JB004954. [本文引用:1]
[37]	Pfeiffer T, Costa A, Macedonio G. 2005. A model for the numerical simulation of tephra fall deposits[J]. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 140(4): 273—294. [本文引用:1]
[38]	Rhoades D A, Dowrick D J, Wilson C J N. 2002. Volcanic hazard in New Zealand : Scaling and attenuation relations for tephra fall deposits from Taupo Volcano[J]. Natural Hazards, 26(2): 147—174. [本文引用:1]
[39]	Suzuki T. 1983. A theoretical model for dispersion of tephra[M]∥Shimozuru D, Yokoyama I(eds). Volcanism: Physics and Tectonics. Tokyo: Arc: 95—113. [本文引用:3]
[40]	Yu H M, Xu J D, Luan P, et al. 2013. Probabilistic assessment of tephra fallout hazard at Changbaishan volcano, Northeast China[J]. Natural Hazards, 69(3): 1369—1388. [本文引用:]

2003

0.0

白志达, 徐德斌, 魏海泉, 等. 2003. 琼北马鞍岭地区第四纪火山活动期次划分[J]. 地震地质, 25(S1): 12—20.

The Quaternary volcanism in Ma anling area, northern Hainan Province is characterized by multi-periodic activity. Based on several factors, such as the active manner of the volcano, volcanic morphology, weathering degree, volcanic eruptive cumulus deposition, sedimentary stratigraphy, mutual superimposition relation between the volcanic apparatus, and isotope age, the Quaternary volcanic activity in Ma anling area can be divided into Deyiling stage of mid-Pleistocene age, Daotang and Yanghua stages of late

琼北马鞍岭地区第四纪火山活动具有多期性。据火山作用方式、火山形貌及风化程度、火山喷发产物与沉积地层以及火山机构之间的相互叠置关系 ,结合同位素年龄 ,可分为德义岭、道堂、杨花、雷虎岭、昌道和马鞍岭等 6期 ,其中德义岭期为中更新世 ,道堂和杨花期为晚更新世 ,雷虎岭、昌道和马鞍岭期属全新世。不同期次具有不同的火山活动方式、喷发强度及火山结构类型。德义岭期火山活动以溢流为主 ,火山锥为低缓的熔岩穹丘。杨花期为射气岩浆爆发作用形成的低平火山。雷虎岭与马鞍岭期主要形成由碎屑锥和熔岩流组成的夏威夷式火山 ,熔岩流构造类型以结壳熔岩为主

... 前人的研究成果表明琼北地区第四纪以来的火山活动可分为早更新世( Qp1)、中更新世( Qp2)、晚更新世( Qp3)和全新世(Qh)4个活动期(白志达等, 2003) ...

2003

0.0

2007

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... 胡久常等, 2007, 2009 ...

2007

0.0

2009

0.0

胡久常, 郭明瑞, 刘伟, 等. 2009. 海口地区火山活动初步研究[J]. 地震地质, 31(4): 647—654.

The Maanling-Leihuling volcanic cluster in Haikou area is one of the few dormant volcanic clusters in China.In the present study,according to the active stages division,deep magma chamber detection in this area,as well as the investigation of volcano types,scales,material composition and lava cover area,we evaluated the spatial-temporal and intensity features of volcanic activity in this region. Combined with the analysis on the observations of earthquake,geomagnetism,volumetric strain and geothermics in this volcanic region,we made the preliminary assessment on the activity state of deep magma.The results indicate that the last eruption in this Holocene volcano region occurred 4000 a BP,and the future volcanic activity may shift to the epicentre area of the 1605 M 7.5 Qiongzhou earthquake in the Hainan Island.

Earthquake Administration of Hainan Province, Haikou 570203, China

海口地区的马鞍岭-雷虎岭火山群是中国为数不多的几个休眠火山群之一。通过对区域火山活动期次划分、深部岩浆囊探测以及对火山类型、规模、物质组成和溶岩覆盖面积的分析,总结了海口地区火山活动的时、空、强特征。结合对火山区地震、地磁、体应变和地热等观测资料的分析,对火山区深部岩浆活动的状态进行了初步评估。研究认为海口全新世火山区最后一次火山喷发距今约4 000a左右,其现今火山活动已趋于平静,未来的火山活动可能向1605年琼州7.5级大地震震中区迁移。

... 胡久常等, 2007, 2009 ...

2009

0.0

... 根据火山碎屑岩平均厚度约44m(黄镇国等, 1993)(表3 ), 估算火山碎屑总体积约8 ...

... 雷琼火山岩成分均为玄武质, 喷发类型接近斯特朗博利型(黄镇国等, 1993), 爆炸喷发产生的规模一般不大 ...

0.0

2003

0.0

上官志冠, 高清武, 刘伟, 等. 2003. 琼北火山区流体地球化学特征及近期火山喷发危险性评估[J]. 地震地质, 25(S1): 43—50.

The results of detailed investigation on the chemical and isotopic compositions of subsurface fluids in Northern Hainan Quaternary volcanic region indicate that the Maanling and Leihuling volcanoes would be the dormant volcanoes, and great attention should be continuously paid to them. Near the Maanling crater the sodium content of underground water is anomalously higher, and also the releasing activity of deep-seated CO 2 is visible. Moreover, the determined results of hydrogen and oxygen isotopic compo

琼北火山区地下流体地球化学调查结果显示 ,目前马鞍岭火山附近较大范围内深层地下水仍有一定强度的深源CO2 释放活动 ,火山口附近地下水的Na含量也相对偏高。地球化学异常指示马鞍岭、雷虎岭等火山可能仍属于休眠火山 ,应继续关注。但从整体上看 ,琼北火山区深源流体释放活动的强度较弱 ,因此区内近期尚没有火山喷发活动的危险

... 以地球物理探测和现代火山监测结果为依据(上官志冠等, 2003 ...

2003

0.0

2003

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... 张程远等, 2003 ...

2003

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2002

0.0

赵谊, 张程远, 席道瑛. 2002. 火山碎屑空降沉积的二维数值模拟[J]. 地震地质, 24(3): 377—386. doi: DOI:10.3969/j.issn.0253-4967.2002.03.009.

Tephra falls is one of the most serious volcanic hazards. The purpose of the quantitative simulation of this complex dynamic process is to build up a model for real time prediction of this hazard of volcanic eruption. Tephra falls are controlled by many factors, so that it is difficult to build up a quantitative model, and possible only to build up a semiquantitative model. Another purpose of the simulation is to get quantitative information of eruption source based on the survey of tephra fallout. The results can also be applied to the assessment of volcanic hazards. The dispersion of tephra is a function of many factors: total mass, median diameter and standard deviation of material erupted, height of the eruption column, wind velocity, and the nature of particle diffusion from the eruption column. The relationship between these factors and the dispersion of tephra can be described by using a model of two dimensional diffusion in atmosphere. We adopt here the mathematic model for dispersion of tephra proposed by Suzuki(1983). Basing on Suzuki's formula, we compile a practical program for simulating the dispersion of tephra fallout from a single volcano at one event of eruption. Combined with the dynamic parameters of the eruption of Tianchi volcano obtained from physical volcanologic research, this program is applied to simulating the dispersion of tephra from Tianchi volcano. One outstanding characteristics of volcanic tephra dispersion is that the size and thickness of particles demonstrate an exponential attenuation with increasing distance from the source area. This relationship had been used as a base for calculating the total mass of tephra fallout. Unfortunately, no overall theory at present can be used to predict this kind of behavior. The following opinions are proposed for improving the mathematical model:(1)The physical units used in the empirical formulation are not uniform: some are in m/kg·s -1 , and some are in cm/g·s -1 . This may cause a deviation of several orders of magnitude from the real result. A coordination of the units has been made in this paper.(2)The integrations of particle size and the height are not an independent but a coupling process, so that the double integration of particle size and height can not be separated as the time of two single integrations.(3)No boundary condition is assumed in this model, so we need not to limit the model for hazard assessment of iso mass distribution larger than 1g/cm 2 , but to use also the model for iso mass distribution of less than 1g/cm 2 for the purpose of environmental protection. The practice has demonstrated that the tephra of smaller size is more dangerous to the engine of airplane and may cause breathing difficulties for humans. Therefore, the iso mass distribution contours should be divided into two types: one for the purpose of hazard assessment and the other for environmental protection.

1. University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China; 2. Institute of Volcanology, Seismological Bureau of Heilongjiang Province, Harbin 150090, China

从大气中火山灰扩散的二维微分方程出发,采用Suzuki(1983)对火山空降碎屑灾害数值模拟的数学模型,研制出用于单个火山一次性喷发事件的碎屑物空降沉积分布的实用程序.介绍了编程的基本思想,讨论了编程过程中所遇到的实际问题,同时结合长白山火山物理研究工作给出的长白山火山动力学参数,对长白山火山喷发空降碎屑厚度分布进行了具体模拟应用,针对实际模拟结果对程序提出了改进意见,并对Suzuki火山碎屑空降沉积模型进行了讨论.

... 该模型的原理在很多文献中(赵谊等, 2002 ...

2002

0.0

2013

0.0

... 于红梅等, 2013 ...

2013

0.0

2007

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于红梅, 许建东, 赵谊. 2007. 长白山天池火山千年大喷发空降碎屑物的数值模拟[J]. 地震地质, 29(3): 522—534.

Tianchi is a central composite volcano with potential danger of eruption.Tephra of Tianchi eruption in 1215(±15)has diffused to the Japanese sea and southern Japan.However,the study about simulation of the tephra of Tianchi is little.This paper tries to recur to the ash distribution of this eruption by simulating the tephra dispersion of Tianchi volcano eruption.This paper adopts the mathematic model for tephra dispersion proposed by Suzuki(1983).Based on Suzuki's formula,it simulates the tephra dispersion of Tianchi eruption of 1215(±15).There are different densities of the grains from this eruption because of the difference of content of air bubbles.Wind speed and air parameters relate with the altitude.According to the wind speed,we adopt three models:30m/s,MW1 and MW2.The conclusions are as follows:1.The value of the dispersal parameter β of Tianchi eruption in 1215(±15)is 0.45,which indicates most of tephra congregating at the top of the volcano eruption column;2.The differences of settling rates for different diameter particles are very big.For the particles of diameter in 2～1cm,the settling rate achieved 8.95m/s,but for the particles of diameter in 0.005～0.001cm,the settling rate only 0.03m/s;3.There is a turning point in the relations chart of particle diameters and in the settling rate.It is speculated that this turning point possibly relates with transformation of the eruption column from the convective region to the diffusion region;4.The probability densities of diffusion are different for different diameter particles.Big particles start to diffuse at the bottom of the eruption column,but small particles only start to diffuse near the peak of eruption column.And the probability densities of diffusion of small particles are much bigger than that of big ones;5.In the three models the diffusion distance simulated by the first model is farther than that of MW1 model,but the width is smaller.MW2 model is not suitable for this region;6.There is an exponential relationship between the ash deposit thickness and the distance from the volcanic crater in the downwind direction 20km away from the crater.It is nearly 800 years after the eruption.We can only estimate that the downwind is 120°,so in this model it is regardless of the change of the wind direction along with altitude.In addition,there are also some problems about the numerical simulation which need to be solved,for examples,the shape of the volcanic ash particles,the error near the crater,and the second big deposit thickness and etc.

1. Institute of Geology, China Earthquake Administration, Beijing 100029, China; 2. Earthquake Administration of Heilongjiang Province, Harbin 150090, China

文中以Suzuki火山灰扩散数学模型为基础,考虑了空气参数随海拔高度的变化和不同大小的颗粒由于内含气泡数量的不同而造成的密度不同,计算了不同尺寸颗粒的最终沉降速度和沉降时间。并对喷发柱扩散概率浓度的计算公式进行了修正,对长白山天池火山千年大喷发空降碎屑物的空间分布进行了数值模拟。模拟时根据风速随高度的变化应用3个模型:1)固定风速30m/s;2)风速从地球表面线性增加到对流层顶部,在平流层的速度为对流层顶部风速的0.75倍(又称MW1模型);3)风速在对流层与MW1相同,但是从对流层顶部到20km高处风速线性减小,20km高度以上的风速为对流层顶部的10%(又称MW2模型)。通过与前人的结果进行比较,说明了模型的合理性,最后分析了模拟结果与前人结果之间存在差异的原因。

... 于红梅等, 2007 ...

2007

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1988

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... 该模型经过不断改进后(Armienti et al ...

... , 1988)、 1980年喷发的美国圣海伦斯火山(Armienti et al ...

1990

0.0

... 该方法由Barberi等(1990)提出, 之后被应用于多项火山灾害研究中, 例如意大利的Vesuvius和Campi Flegrei 火山、新西兰的Taupo和Tarawera火山、墨西哥的Volcán de Colima火山、厄瓜多尔的Cotopaxi火山以及中国的长白山天池火山和龙岗金龙顶子火山等(Barberi et al ...

... 首先计算每个风剖面时区域内每个位置点(x,y)上沉积的火山灰厚度, 每个位置点(x,y)上大于某个厚度阈值(h₀)的概率( Ph>h0)可用该点上火山灰厚度值(h)大于阈值的风剖面的个数( Nh>h0)除以所利用的所有风剖面的个数(N_total)(Barberi et al ...

2012

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... Biass et al ...

2014

0.0

... , 2012, 2014 ...

2005

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... Bonadonna et al ...

1998

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... Bonadonna et al ...

2002

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... , 1998, 2002, 2005 ...

2011

0.0

... Bonasia et al ...

2012

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... n火山(Bonasia et al ...

... , 2011, 2012 ...

2001

0.0

... Connor et al ...

2009

0.0

... Costa et al ...

2005

0.0

... Dellino et al ...

1991

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... Glaze et al ...

... Glaze等(1991)改进了Suzuki模型, 并考虑不同高度的风速和风向, 在垂向上进行分层计算, 空降碎屑物沉积总质量为各个分层之和: ...

2008

0.0

... Lei et al ...

2008

0.0

... Macedonio et al ...

2005

0.0

... Macedonio et al ...

1988

0.0

... , 2008), 广泛地应用于火山喷发模拟中, 如79AD喷发的意大利Vesuvius火山(Macedonio et al ...

2008

0.0

... Mastrolorenzo et al ...

2005

0.0

... Pfeiffer et al ...

2002

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... Rhoades et al ...

1983

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... )为喷发的火山碎屑的粒度分布, C=400cm²/s^5/2(Suzuki, 1983), t为颗粒降落的时间, u、 v分别为x、 y方向的风速 ...

... 利用Suzuki(1983)的火山灰扩散模型和以上参数进行了10i182次模拟, 火山灰厚度阈值取1cm(代表火山灰对核电设施和运行环境的影响), 由此得出了该厚度阈值的沉积概率 ...

... 以Suzuki(1983)火山灰扩散数学模型为基础, 参照IAEA/SSG-21的火山灾害评估技术标准, 本文改进了用概率指标表述的火山灰灾害评估技术, 并以琼北火山区为研究对象, 编制了火山灰厚度阈值为1cm的火山灰灾害风险图, 可为该地区核电厂选址和核设施的安全运行提供技术依据 ...

2013