منحنی خطر، نمایشی گرافیکی از احتمال سالانه تجاوز از ترازهای مختلف لرزش زمین در یک ساختگاه است که توسط تحلیل خطر لرزهای احتمالاتی تولید میشود. این منحنی ورودی بنیادی برای ارزیابی ریسک احتمالاتی، قیمتگذاری بیمه و طراحی مبتنی بر عملکرد فراهم میآورد.
منحنی خطر، نموداری از احتمال سالانه تجاوز (یا بهطور معادل، دوره بازگشت) یک سنجه شدت حرکت زمین در یک ساختگاه، بهعنوان تابعی از آن سنجه شدت است. این منحنی خروجی اصلی تحلیل خطر لرزهای احتمالاتی (PSHA) و ورودی بنیادی ارزیابی ریسک لرزهای احتمالاتی است. منحنی خطر مشخصهیابی احتمالاتی کامل خطر لرزهای در یک ساختگاه را در بر میگیرد — نه فقط حرکت زمین «طراحی»، بلکه توزیع کامل شدتهای حرکت زمین و بسامد وقوعشان. این منحنی معمولاً بر محورهای نیمهلگاریتمی رسم میشود، با سنجه شدت (مثلاً شتاب اوج زمین یا شتاب طیفی در یک دوره تناوب معین) بر محور افقی و احتمال سالانه تجاوز بر محور عمودی. برای یک ساختگاه معمولی، منحنی خطر تابعی یکنوا کاهشی است — شدتهای بالاتر کمبسامدتر تجاوز میشوند.
منحنیهای خطر به چند روش استفاده میشوند. در تحلیل خطر لرزهای احتمالاتی، آنها خروجی مستقیم محاسبه هستند — نتیجه انتگرالگیری بر تمام سناریوهای زلزله ممکن. در طیفهای خطر یکنواخت (UHS)، منحنیهای خطر در چندین دوره تناوب محاسبه میشوند و شدت متناظر با یک احتمال سالانه تجاوز ثابت (مثلاً ۲٪ در ۵۰ سال، یا دوره بازگشت ۲۴۷۵ ساله) برای هر دوره استخراج میشود و طیف پاسخی با احتمال تجاوز یکنواخت در سراسر دورهها تولید میکند. در مهندسی زلزله مبتنی بر عملکرد، منحنیهای خطر با منحنیهای شکنندگی و توابع پیامد ترکیب میشوند تا احتمال پیامدهای عملکردی مختلف محاسبه شود — بنیان چارچوب PEER PBEE و FEMA P-58. در ارزیابی ریسک لرزهای، منحنیهای خطر با مدلهای در معرض قرارگیری و آسیبپذیری برای محاسبه خسارت سالانه مورد انتظار (EAL)، حداکثر خسارت احتمالی (PML) و سایر سنجههای ریسک ترکیب میشوند. در بیمه و مدلسازی فاجعه، منحنیهای خطر نقطه شروع فرایند برآورد زیان هستند. در مطالعات ویژه ساختگاه، منحنیهای خطر برای شرایط خاص یک ساختگاه — شامل شرایط خاک، فاصله تا منابع و مشخصهیابی منبع محلی — محاسبه میشوند و ممکن است بهطور قابلتوجهی از منحنیهای خطر مورد استفاده در طراحی مبتنی بر آییننامه متفاوت باشند.
منحنیهای خطر با چندین خاصیت مشخصهیابی میشوند. شیب آنها حساسیت خطر به شدت را نشان میدهد — شیب تند به این معناست که خطر به تغییرات کوچک در شدت بسیار حساس است، در حالی که شیب کمشیب به این معناست که خطر بهکندی تغییر میکند. شکل آنها سهم سناریوهای مختلف زلزله را بازتاب میدهد — برخی منحنیهای خطر تحت تسلط رویدادهای مکرر و متوسط هستند، در حالی که برخی دیگر تحت تسلط رویدادهای نادر و بزرگ. عدم قطعیت آنها — که با خانوادهای از منحنیها بازتابدهنده عدم قطعیت معرفتی نمایش داده میشود — محدودیتهای دانش ما از منابع لرزهای، مدلهای حرکت زمین و سایر ورودیها را در بر میگیرد. PSHA مدرن منحنیهای خطر را بهصورت فراکتایل — معمولاً میانگین، میانه و صدکهای ۱۶ و ۸۴ — برای مشخصهیابی عدم قطعیت معرفتی تولید میکند. چالشهای کلیدی در استفاده از منحنیهای خطر شامل: (۱) تفسیر صحیح آنها — منحنی خطر یک گزاره احتمالاتی است، نه پیشبینی آنچه رخ خواهد داد؛ (۲) انتقال مؤثر آنها — غیرمتخصصان اغلب آنچه منحنی نمایندگی میکند را بدفهمیده میشوند؛ (۳) برخورد با عدم قطعیت معرفتی — انتخاب نحوه ترکیب چندین GMPE و مدل منبع در یک منحنی خطر واحد شامل قضاوت است؛ (۴) اثر دنباله منحنی — شدیدترین شدتها، که بهندرت تجاوز میشوند، همچنین کمترین مقیدشده با داده هستند؛ و (۵) ماهیت ویژه ساختگاه منحنیهای خطر — یک منحنی خطر از یک ساختگاه نمیتواند بدون توجیه دقیق به ساختگاه دیگر منتقل شود. در ایران، منحنیهای خطر توسط مطالعات PSHA در مقیاسهای ملی، منطقهای و ویژه ساختگاه تولید میشوند. مطالعات PSHA ملی توسط BHRC و IIEES منحنیهای خطر برای شهرهای بزرگ تولید میکنند و مطالعات ویژه ساختگاه برای تأسیسات حیاتی نظیر نیروگاههای هستهای، سدهای بزرگ و پلهای بزرگ انجام میشود. آییننامه طراحی لرزهای ایران (استاندارد ۲۸۰۰) از نقشههای خطر برگرفته از PSHA برای تعریف حرکات زمین طراحی استفاده میکند، هرچند آییننامه طیفهای طراحی را بهجای منحنیهای خطر صریح ارائه میدهد.