ONO：利用SPH模型评估地震风险

    第二届亚洲巨灾风险保险国际会议于2009年12月8日、9日在北京召开。本次会议汇聚国内外风险研究领域著名学者、保险和再保险公司人员、相关政府部门官员等，针对亚洲巨灾风险、风险模型化、巨灾保险、中国自然灾害风险等主题，开展专题报告和讨论，提出风险解决方案。搜狐理财独家直播了此次会议。

Yuseke ONO 京都大学

　　Yuseke ONO：非常感谢你的介绍。我今天的话题讲的是SPH的模拟，跟风险管理不太相关，但是它也是一个非常重要的话题，因为它对于我们未来很重要。这里简单介绍一下，我今天的发言。这个照片是我在2004年的地震之后照的。还有在2003年地震后照的，所以这个照片当中，我们可以看到，一些山坡滑坡了，对公路造成很大的应。这样造成的影响是土结构的影响，会影响到我们的社会生活和其他的交通桥梁等等。

　　所以到目前为止，我们可以预测这个土结构在地震的时候，会不会出现这样一种结构性的崩塌？我们可以用一种方法来计算，我们使用的是FEM的方法，这个方法是比较常用的一种方法。但是我们现在很难去预测在崩塌之后所产生的这样一修移动。因为FEM的方法，主要是一个机械学的工程的方法。那么它对于崩塌后的情况需要有其他的一些方法来进行弥补。

　　这是我研究的这样一个东西，我为什么要使用SPH的方法，就是光化、粒子，水动力学。是在1977年提出来的，主要去模拟银河系的演变，以及星系之间的碰撞与融合。那么在1980年代有不少的研究者，把它使用到一些流体动当中。然后到1900年代，SPH的方法用到固体机械学当中。所以SPH这种方法主要是去研究这样一些颗粒。那么这些粒子有它们自身的属性，比如说它们的密度、他们的氧化程度都不一样。

　　所以在这样一个粒子的研究当中，我们有这么一些方法，这些方法也是很有名的，SPH的方法会有一套两种模拟的方法。我们会提到一种叫做DEM的方法。SPH的方法和DEM是不一样的，一种是核心的模拟，另外一种是粒子的模拟。所以这里是核心模拟的一些公式。

　　那么SPH的模拟是从这个公式开始的。这个公式是这么一个功能公式。主要的一个目标就是通过这个功能的转化来研究它。这个功能我们称之为叫做（英语）功能，这个功能有这样的一种特征。这个函数就像我们这个图上所示的这样一个函数，这是等式。

　　这里是粒子，这边函数是X函数，然后这里是邻近例子的函数，这是我们的概念就是这样。现在跟大家讲一下SPH模式有什么优势和劣势？优势非常简单，在数学模拟上是很简单的。要应用的话，在数学模型上方程操作起来很简单。劣势就是在于它这个准确性，特别是靠街的地段的准确性会降低，用计算机计算的时候可能它的效率不是特别高。所以就是说在计算的时候，我们可能会花费较长的时间，效率不是特别高。

　　那么这张图片大家看到的就是说，大家用这个计算机计算的时候，有一个流程。我不想跟大家讲过多细节方面的东西，因为我们自己有一个计算小组，专门来计算这个程序，要涉及到（英语）语言，这个计算机技术要进行一个很好的整合。我们的整个项目都是针对我们这个具体的项目来实施的。

　　大家在这张图上看到的就是SPH模拟的一个方程式，来得到第一个模拟数值。大家在这张图上看到的就是，单向的弹性波蔓延的测试。大家在这张图片上可以看到我们所进行测试不同的阶段。我们在研究过程当中发现，弹性波传播的速度是在整个过程当中，是会有一个相当大的变化。在这张图片上大家可以看到是矫正SPH模型。因为矫正SPH模型就是CPH模型，针对我们不同问题，问题的特异性来进行我们的测试。

　　还是回到我们刚才说的单维弹性波蔓延测试，在单维的弹性测试之后，我们会有二维的反映分析测试。大家可以看到在这张图上发现我们测试的一个结果，所显示出来的一个模型图。在这张图上大家看到的是一个二维的反映分析图。大家可以看到我们这个分析，在我们的研究当中已经是应用得比较好、比较成熟的一项研究了。我们在这个研究之后也应该通过我们的实验室测试的结果，来进行验证。就是说在这个过程当中出现的一些误差值，一些错误进行一个修订。

　　那么通过这个实验设计的数据测试，我们可以不断地对我们之前的模型模拟数字进行矫正。大家可以看到这个斜角，倾角如果变成36.5度的话，我们就知道这个斜角出现错误的机率。那么在SPH模拟当中，我们也运用了一个非常重要的标准，就是CMC标准。通过这个标准我们可以很好地验证，我们这个实验室的测试和之前的测试存在着哪些区别？并进行相应的修改。

　　那么我们在这张图上可以看到，如果说这个斜坡有35度的倾斜，相对于我们在实验室测试过程中，相当于我们刚才看到的36.5度的倾斜，如果出现这个情况的话，表明我们在这个过程当中需要进一步的矫正。就是说这个斜坡出现这样的一个角度倾斜的话，就有可能会倒塌。如果说我们得到这样的一个结果，跟实验室之前36.5度的结果相吻合的话，说明我们实验室的结果和之前的结果是相吻合的。

　　现在我们进入演讲的总结阶段，我们SPH到底能做什么？以及我们刚才说的矫正SPH有什么应用？最大的讨论就是我们讨论在地震过程中的风险评估，以及一些反映分析。我还想跟大家看一下，我们在SPH在其他方面有哪些应用？

　　在这张图片上可以看到在别的方面的一些应用。下面同样也是在SPH模型在其他方面的一些应用。那么这些模型都是我们在进行测试的时候，来制作出来的。通过我们这个模型的设计，我们可以很好地得到我们要假设的模型数据。这里同样也是另外一个SPH应用模型的案例。大家可以看到这张图片上所显现出来的，这是另外一个SPH的应用模型。当然了还有在其他方面，还有别的应用。还可以看一下这张图。都是用了我们SPH模型的应用，来得到了不同假设所需要的不同结果。好，现在我就结束我的发言，谢谢大家！