A New Ground Motion Prediction Equation for Otaniemi, Espoo, South-Finland

Abstract

Uusi maanliikkeen maksimiarvoja ennustava malli, ON21, ratkaistaan ST1 Deep Heat:n geolämpövoimalalle Otaniemeen, Espoon kaupunkiin, Etelä-Suomeen. Raakadataa maanjäristyksistä, jotka sattuivat 2018 stimuloinnin yhteydessä, käsitellään, instrumentin vaste poistetaan ja taajuusaluetta käytetään integrointiin ja derivointiin, jotta saadaan ratkaistuksi maanliikkeen maksimisiirtymät, -nopeudet ja -kiihtyvyydet.

CSV-tiedostoon kerätään maksimi maanliikearvot 20 768 nauhoitteesta, jotka ovat 204 maanjäristyksestä, jotka sattuivat 2018 stimuloinnin yhteydessä. Näitä arvoja käytetään maanliikkeen ennustavan mallin ratkaisuksi maksiminopeuden ja -kiihtyvyyden arvoille vertikaali- ja horisontaalisuunnissa. Malli toimii Suomessa käytetyn paikallisen magnitudin välillä 0,0–1,8 ja hyposentrin etäisyyksillä 0–20 km. Maksimi vertikaalinopeuden mallin keskihajonta 0,60 on pienempi, kuin aikaisemmin Otaniemen lämpövoimalalla käytettyjen mallien keskihajonnat.

Atsimuutti järistyksiä aiheuttavan rakovyöhykkeen kulun ja maanliikettä nauhoittavan aseman välillä näyttää vaikuttavan maanliikkeen maksimiarvoihin alle 10 km:n etäisyyksillä hyposentristä. Yli 10 km etäisyyksillä etäisyyden ja magnitudin vaikutus peittää alleen atsimuutin vaikutuksen. Uusi maanliikkeen maksimiarvoja ennustava malli ON21 tulisi testata vuonna 2020 stimuloinnin aiheuttamien maanjäristysten aiheuttamilla maanliikkeen maksimiarvoilla, jotta sen hyödyllisyyttä ennustavana mallina voidaan arvioida, ja jotta atsimuutin vaikutusta voidaan tutkia tarkemmin.

A new ground motion prediction equation, named ON21, is solved for the ST1 Deep Heat enhanced geothermal system in Otaniemi, city of Espoo, Finland. The raw data from seismic events, that occurred during the stimulation of 2018, is processed, instrument response is removed, and frequency domain is used to obtain peak ground displacement, velocity, and acceleration.

A database with 20,768 ground motion recordings from 204 events is compiled and used to solve a ground motion prediction equation for peak ground velocity and acceleration for vertical and horizontal movement. The model has a magnitude range from 0.0 to 1.8 on the scale of local magnitude used in Finland, and hypocentral distances of 0 km to 20 km. A 1σ value of 0.60 for vertical peak ground velocity model is lower than the 1σ of the models previously in use at Otaniemi and its surrounding areas.

It is observed that the azimuth between the strike of the fault causing the earthquakes and the station recording the events seems to affect the peak ground motion values at a hypocentral distance of no more than 10 km, and beyond that the magnitude and distance are the dominant factors in the peak ground motion values. The new ground motion prediction equation model ON21 should be tested with ground motion data from earthquakes that occurred during the 2020 stimulations to assess its usefulness in predicting peak ground motion values, and to further study the effect of azimuth on the peak ground motion values.