未來希望結合災防中心自行研究成果與加值國內學界與研究 機構之相關研究，落實相關科研成果於都會區大規模地震災害防 治計畫之研擬（初期以大臺北地區為研究標的），擬以「地震潛勢 評估」、「災損評估/風險評估」、「對策研擬」、「教育訓練」等四面 向為主軸，發展研擬所需之評估與分析工具，如圖5-1 所示。
圖5-1、都會區大規模地震災害防治計畫發展面向
參考文獻
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[2] 日本中央防災会議「首都直下地震対策専門調査会」，2005，首 都直下地震対策専門調査会報告。
[3] 日本中央防災会議，2010，首都直下地震対策大綱。
[4] 日本千葉縣政府，2010。千葉県津波避難計画策定指針 。
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[13] 內政部，2012。震災災害防救業務計畫。
書名：大臺北地區大規模地震災害防治計畫 發行人：陳亮全
出版機關：國家災害防救科技中心
地址：新北市新店區北新路三段200 號 9 樓 電話：02-8195-8600
出版年月：中華民國102 年 4 月 版 次：第一版
非賣品 ISBN:
NCDR 101-T18
大臺北地區之強地動預估
國家災害防救科技中心 中華民國 102 年 04 月
NCDR 101-T18
大臺北地區之強地動預估
溫國樑、吳子修、黃明偉、張芝苓、劉淑燕
國家災害防救科技中心 中華民國 102 年 04 月
目錄
表錄
表3.1 第一類活動斷層參數(部分活動斷層) ... 21 表3.2 第一類活動斷層(假設 COV=0.3)在未來 30 年發生機率... 22 表3.3 第一類活動斷層(假設 COV=0.3)在未來 50 年發生機率... 22 表3.4 第一類活動斷層(假設 COV=0.5)在未來 30 年發生機率... 23 表3.5 第一類活動斷層(假設 COV=0.5)在未來 50 年發生機率... 23 表4.1 簡文郁（2001）衰減模式係數與誤差之標準偏差分析結果... 31 表5.1 大臺北地區的歷史災害地震... 40
圖錄
第一章 前言
－臺中地震、1941 年中埔地震、1951 年花東縱谷地震、1964 年白河地 震、1986 年花蓮地震以及令人印象深刻的 1999 年集集地震等（圖 1.3）。
對日本98 條主要活動斷層中的 37 條及 20 個海溝地帶評估可能之地震 規模與發生率，其分佈提供該國國土規劃與地震防災規劃之參考。而 美國地質調查所（USGS, 2003）也完成加州地區的地震潛勢圖，調查
加州地區的地震發生率，對都會區地震防災有重要之參考價值。而國
（Attenuation Law）做為強地動的評估模式，並以大臺北示範區為例，
說明如何推估大臺北地區可能潛在震源及其強地動分佈圖。研究成果 將可以用來瞭解臺灣地區的地震潛勢威脅，更可以做為未來進行地震 防災及救災規劃時的參考。
1.2 研究流程與範疇
一般而言，造成地表錯動或破裂的活動斷層地震所呈現出地震規 模與再現期可視為可預期的現象，被稱為特徵地震（Characteristic Earthquake），而除活動斷層破裂至地表所引發之地震外，區域震源型 態乃包括規模較大但深度較深或規模小之地震，使得地層斷裂面隱於
地下無法延伸至地表，亦即一般所稱的盲斷層，所有不屬於活動斷層 的震源均可歸類為區域震源（Regional Source）。本研究有兩個主要工 作：首先，針對中央地質調查所公布的第一類活動斷層資料，計算臺 Period）及最近一次活動時間。
3. 建立斷層發生機率模型，配合斷層的再現週期，並考慮地震之靜待
1. 第一階段採用參考的衰減模式（Attenuation Law）來進行最大地表 加速度的預測，得到各測站初步的最大地表加速度預測值。
2. 第二階段利用場址函數（Site Effect）修正第一階段的最大地表加 速度預測值，以求得較佳的最大地表加速度預測值。
3. 推估強地動分佈圖（Shake Map）。
本研究所建立的強地動預估分析流程，將可以提供防救災相關單位在 進行規劃地震災害防治工作時做為參考。
圖1.1 臺灣地體構造圖（資料來源：國家海洋科學研究中心）
圖1.2 臺灣地區三維地體構造及震源分佈圖（資料來源：鄭世楠等, 2010）
圖1.3 臺灣百年來之災害地震震央分佈圖（1900～2000 年以來,中央氣象局）
第二章 臺灣地區地震活動觀測與斷層調查
臺灣地區從事地震觀測和地震研究是非常重要的事。因此中央氣 象局推動臺灣強地動觀測計劃（Taiwan Strong Motion Instrumentation Program, TSMIP），中央地質調查所（Central Geological Survey, CGS）
也積極針對臺灣活動斷層之地質、斷層特性進行一系列調查。臺灣每
中心部位，呂宋島弧則直接與歐亞大陸發生碰撞。目前菲律賓海板塊
氣象局對地震密集觀測的結果，顯見板塊擠壓運動仍持續的進行中。
害的大地震（ML≧5.5），故1935年以前小規模（ML＜5.5）的地震紀 錄並不夠完整。然而，從1936至1975年間ML 4.0的地震已可完整的被記
錄到，但此時期之地震儀的精密度仍不足以記錄到所有小規模地震，
2.3 臺灣地區斷層調查
的活動斷層，計算活動斷層於未來的發生機率，將有助於評估臺灣區 域第一類活動斷層之活動潛能。
圖2.1 氣象局 TSMIP 自由場強震站及結構物強震監測系統
圖2.3 臺灣地區主要臺灣地震目錄涵蓋時間與地震規模（資料來源：鄭世楠等）
圖2.3 中央地質調查所發佈之臺灣活動斷層圖
第三章 斷層震源發生機率
以及資料的使用及處理步驟，詳細說明如下： 用中央地質調查所2010年發佈之臺灣活動斷層資料。（如圖2.3）
2. 第一類活動斷層參數
4. 假設再現週期之變異性
件，過去一般常採用指數分佈（Exponential Distribution）之統計分析 來描述再現週期（T
r），另外有學者曾提出其他數種間隔時間在統計上的可能分佈，如韋伯分佈（Weibull Distribution）、對數常態分佈
（Log-Normal Distribution）、伽瑪分佈（Gamma Distribution）等。本 研究為了測試何種分佈較為適合，首先假設再現週期（x = Tr）在統計 上依循對數常態分佈（Log-Normal Distribution）。其函數如下所示：
對數常態分佈（Log-Normal Distribution）
2 數（Coefficient Of Variation，COV，為兩者的倍率關係
σ
/μ
）可容易的 看出資料分散程度。除了對數常態分佈外，本研究亦將各個區域分別做指數分佈、韋 伯分佈、伽瑪分佈的比較，其三種函數如下：
指數分佈（Exponential Distribution）
e
x韋伯分佈（Weibull Distribution）
x k
1)
伽瑪分佈（Gamma Distribution）
)
靜待期（Elapse Time）意指上一次地震發生至今的時間，本研究 假設特定規模以上地震已等待時間
T
e的大小，靜待期是影響特定規模地 震發生機率的重要因素之ㄧ，依據應力累積的觀點，靜待期越長，累 積的能量越多，未來發生地震之機率則相對增加。3.2 斷層震源發生機率之評估
本研究由斷層之再現週期可建立發生機率模型，採用指數分佈、
韋伯分佈、對數常態分佈、伽瑪分佈四種機率分佈，並考慮各規模地 震之靜待期，以圖3.2的方式將機率密度函數以面積比例計算，便可計 算斷層在未來的可能發生機率。臺灣位處板塊碰撞帶，在地表擁有許 多活動斷層，由於目前國內關於活動斷層方面之研究成果，仍缺乏完 整的足夠相關資料。因此本研究採用中央地質調查所的部份第一類活 動斷層中，其中參數（如斷層再現週期、斷層最大地震規模、斷層上 次錯動時間等）比較完整的斷層（如表 3.1），並考慮再現週期之變異 性COV 分別有 0.3 及 0.5 變化區間，進行計算第一類活動斷層未來發 生機率。表3.2及表 3.3為COV=0.3 時，第一類活動斷層在未來 30 與 50 年的發生機率。表3.4及表 3.5為COV=0.5 時，第一類活動斷層在 未來30 與 50 年的發生機率。此外，表3.1中有些斷層的再現週期是落 在一個區間內（例如瑞穗斷層的再現週期為170~210 年），因此分別 有兩個對應的發生機率（例如表3.2中的 2.33%~0.34%）。
表3.1 第一類活動斷層參數（部分活動斷層） (1999)。及氣象局觀測資料，括號內為依本表各斷層長度由Wells and Coppersmith(1994) 公式計算之地震規模(Mw) 。
表3.2 第一類活動斷層(假設 COV=0.3)在未來 30 年發生機率 中央地質調查所第一類活動斷層未來30 年發生機率 (%)
COV=0.3 Lognormal Exponential Gamma Weibull
新城斷層 0.00 1.48 0.00 1.04
COV=0.3 Lognormal Exponential Gamma Weibull
新城斷層 0.00 2.46 0.00 1.75
表3.4 第一類活動斷層(假設 COV=0.5)在未來 30 年發生機率 中央地質調查所第一類活動斷層未來30 年發生機率 (%)
COV=0.5 Lognormal Exponential Gamma Weibull
新城斷層 0.01 1.48 0.13 0.53
COV=0.5 Lognormal Exponential Gamma Weibull
新城斷層 0.02 2.46 0.24 0.90
圖3.1 斷層震源的發生機率分析流程及步驟
Gamma, Exponential, Weibull)
調查斷層再現週期第四章 加速度衰減模式之強地動預估
常複雜並且難以配合工程上的應用，故選擇型式簡單而相關性強的參
由第一階段參考之衰減模式得到的初步預測值，並未考慮到場址效應
1. 芮式規模5.0以上，其中包含集集主震及其餘震。 誤差殘值NRi（Campball, 1981），定義為
Erri
MR NRi Erri
σ
之正規化誤差殘差越接近零，表示該測站利用於第一階段參考之衰減
回歸分析，建立兩者之間的線性關係式，利用線性關係式中得到的函
表4.1 簡文郁（2001）衰減模式係數與誤差之標準偏差分析結果
圖4.1 中央氣象局自由場強震站及中央研究院山區強震站位置圖
圖4.2 測站正規化誤差殘值分別對地震規模與震源距離之比較
CHY051: CHY051:
CHY051: CHY051:
圖4.3 測站誤差統計分析之正規化誤差殘值對 PGA 值之關係
KAU080 TAP015
KAU080 TAP015
圖4.4 即時站實測值與第一階段計算結果比較及其修正函數
KAU080 TAP015
Yatt(g) Yatt(g)
PGAobs(g) PGAobs(g)
KAU080 TAP015
Yatt(g) Yatt(g)
PGAobs(g) PGAobs(g)
(a) (b)
圖4.5 過去災害地震與第一階段、第二階段加速度預測值之比較
Observed Observed
First stage First stage
Second stage Second stage
Observed Observed
First stage First stage
Second stage Second stage
(c) (d)
圖4.5 (續) 過去災害地震與第一階段、第二階段加速度預測值之比較
Observed Observed
First stage First stage
Second stage Second stage
Observed Observed
First stage First stage
Second stage Second stage
(e) (f)
圖4.5 (續) 過去災害地震與第一階段、第二階段加速度預測值之比較
Observed Observed
First stage First stage
Second stage Second stage
Observed Observed
First stage First stage
Second stage Second stage
第五章 大臺北示範區的強地動預估
本研究以大臺北地區為例，說明強地動預估的分析流程。本研究 首先調查大臺北地區以往的歷史災害地震記錄、中央地調所的活動斷 層調查以及臺灣區域震源（Regional Source）的未來發生機率，以決定 大臺北地區的可能潛在震源。其次利用加速度衰減模式進行強地動預
大臺北地區的歷史災害地震
源，可能有以下類型：
(1) 遠距離的點震源（淺源地震）：
如1986/11/15規模6.7的花蓮外海地震造成中和華陽市場倒塌。
如2002/3/31規模6.8的花蓮外海地震造成101大樓吊車倒塌。
(2) 直下型的點震源（深源地震）：
如1909/4/15規模7.3及深度80 km的臺北地震。
(3) 遠距離的斷層震源：
如1999/9/21規模7.3的集集地震造成房屋倒塌及人員傷亡。
如1999/9/21規模7.3的集集地震造成房屋倒塌及人員傷亡。