山東省防震減災(zāi)“十一五”監(jiān)測臺網(wǎng)建設(shè)成果簡述

張 芹，曲均浩，董曉娜，金 鵬，吳 晨，房曉亮，劉 霞

(山東省地震局，山東 濟(jì)南 250014)

0 引言

“十五”期間，隨著中國數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目的全面實(shí)施，山東省相繼建成了數(shù)字化的地震前兆臺網(wǎng)、測震臺網(wǎng)、強(qiáng)震臺網(wǎng)，基本實(shí)現(xiàn)了地震監(jiān)測技術(shù)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化[1]。因受投資額度、專業(yè)設(shè)備等條件的限制，地震監(jiān)測臺網(wǎng)密度仍然偏低，整個臺網(wǎng)布局不夠均勻，監(jiān)測能力有待加強(qiáng)?！笆晃濉表?xiàng)目規(guī)劃期間，省政府及各市、縣政府重視防震減災(zāi)綜合能力的提升，加大對臺網(wǎng)建設(shè)的投資力度，全省共完成了34個測震臺站、90個強(qiáng)震臺站、42個前兆臺站的建設(shè)任務(wù)，并對省局臺網(wǎng)中心的信息服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行了完善。隨著“十一五”監(jiān)測臺網(wǎng)項(xiàng)目的圓滿完成，全省大部分地區(qū)地震監(jiān)控能力達(dá)到ML1.4，濟(jì)南、青島等局部地區(qū)監(jiān)控能力達(dá)到ML1.0。山東監(jiān)測臺網(wǎng)臺站的平均間距達(dá)到40公里，實(shí)現(xiàn)了地震2分鐘快速定位，并具備了4級以上地震的地震動加速度觀測能力，初步勾畫出峰值加速度圖。

1 監(jiān)測臺網(wǎng)項(xiàng)目的建設(shè)內(nèi)容

根據(jù)山東省防震減災(zāi)“十一五”項(xiàng)目的建設(shè)規(guī)劃目標(biāo)，依據(jù)《數(shù)字地震臺站觀測規(guī)范》《地震臺站觀測環(huán)境技術(shù)要求》《測震臺站選址要求》等技術(shù)規(guī)范的要求，對擬建設(shè)項(xiàng)目臺站場地進(jìn)行了實(shí)地技術(shù)勘選測試，勘選內(nèi)容包括臺站觀測環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施、擬增測項(xiàng)的試記等，最后確定了34個測震臺站、90個強(qiáng)震臺站、42個前兆臺站的建設(shè)任務(wù)及對省局臺網(wǎng)中心信息服務(wù)系統(tǒng)的完善。

1.1 區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)擴(kuò)建

區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)擴(kuò)建是山東省防震減災(zāi)“十一五”監(jiān)測類項(xiàng)目的測震分項(xiàng)。技術(shù)人員先對擬選的臺站進(jìn)行技術(shù)測試，采用FSS-3M型短周期地震儀(1～20 Hz)開展了臺基測試，測定臺站不同時(shí)段的背景噪聲，按小時(shí)段計(jì)算速度噪聲有效值，測試表明地動速度噪聲低于10～7 m/s的臺站，滿足測震臺站建設(shè)的技術(shù)要求；臺站周邊無強(qiáng)振動、強(qiáng)噪聲等明顯干擾源，無高聳建筑物，地震計(jì)安放位置與干擾源之間的最小距離滿足《地震臺站觀測環(huán)境技術(shù)要求》中所提出的要求；臺站的電力、水源充足，自然環(huán)境清潔，通訊、交通運(yùn)輸方便，所處環(huán)境符合測震臺站的選址要求。在同時(shí)滿足以上條件的所選臺站中，最后確定了所建設(shè)的34個測震臺站，配備專業(yè)設(shè)備34臺套，建筑面積為660平方米。其中短周期的深井測項(xiàng)有8個，即濟(jì)陽臺、高青臺、利津臺、廣饒臺、高密臺、巨野臺、單縣臺、鄄城臺；寬頻的深井測項(xiàng)有8個，即寒亭臺、昌邑臺、高塘臺、冠縣臺、寧津臺、樂陵臺、鄒平臺、惠民臺；寬頻的地面測項(xiàng)有18個，即：花山臺、周村臺、蓮青山臺、九星山臺、萊城臺、芍藥山臺、泉莊臺、郯城麥坡臺、首陽山臺、肥城臺、寧陽臺、歷城臺、長清臺、金鄉(xiāng)臺、兗州臺、蓬萊臺、萊州臺、石島臺。

1.2 地震監(jiān)測預(yù)報(bào)試驗(yàn)場建設(shè)

地震監(jiān)測預(yù)報(bào)試驗(yàn)場建設(shè)是山東省防震減災(zāi)“十一五”監(jiān)測類項(xiàng)目的前兆分項(xiàng)。前兆分項(xiàng)包含電磁觀測項(xiàng)目、形變觀測項(xiàng)目、地下流體觀測及前兆輔助觀測項(xiàng)目。技術(shù)人員依據(jù)《地震及前兆數(shù)字觀測技術(shù)規(guī)范》(試行)中電磁觀測、地殼形變觀測、地下流體觀測的技術(shù)規(guī)范，對前兆各分項(xiàng)工程的建設(shè)場地進(jìn)行了勘選測試，在收集分析擬選場地基礎(chǔ)資料(地質(zhì)構(gòu)造圖、航空磁測圖、布格重力異常梯度圖等)的基礎(chǔ)上，對場地現(xiàn)場的地理、地貌和環(huán)境條件等進(jìn)行了實(shí)地踏勘和現(xiàn)場測試(干擾情況、井孔條件)，最后共選定了42個臺站，其中新增臺站28個，改造臺站14個。

電磁觀測項(xiàng)目：技術(shù)人員根據(jù)《中國前兆電磁觀測技術(shù)規(guī)程》要求，經(jīng)實(shí)地堪選測試，選定了6個適宜電磁觀測建設(shè)的臺站。其中新建地磁臺站2個：山東省地震監(jiān)測中心臺和大山臺；新建電磁臺站4個：濟(jì)南局中心臺(歷城綜合地震臺)、莒縣臺、陽信臺、寧津臺；改造地磁臺站1個：泰安地震臺。

形變觀測項(xiàng)目：根據(jù)《中國前兆鉆孔形變觀測技術(shù)規(guī)程》和觀測環(huán)境要求，技術(shù)人員經(jīng)實(shí)地堪選測試，選定了適宜體應(yīng)變觀測的臺點(diǎn)。新建3個臺站：山東省地震監(jiān)測中心臺、濟(jì)南市中心臺、膠州臺；改造9個臺站：青島地震臺、泰安臺、長清臺、煙臺中心臺、萊陽臺、安丘臺、馬陵山等臺站。

地下流體觀測項(xiàng)目：通過技術(shù)人員模擬水位觀測試記，資料分析，確定了符合水位觀測的觀測井。新建臺站24個，即：郯城麥坡地震臺、費(fèi)縣新莊觀測點(diǎn)、蒼山東苑中學(xué)觀測井、臨沭沙窩觀測井、莒縣大薛莊井、孫村觀測站、濟(jì)陽地震臺、昌邑19井、聊城地震水化站、沂源觀測井、周村第二耐火材料廠井、濱州黃三井、無棣西小王臺、魯29井、東昌府道口輔助觀測站、莘縣、梁山臺、汶上寶相寺、薛城區(qū)劉村臺站、山亭區(qū)官莊等臺站；改造臺站3個，即：聊城水化站、臨朐嵩山、德州臺。

前兆輔助觀測項(xiàng)目：新增臺站1個，即山東省地震監(jiān)測中心臺；改造臺站3個：泰安臺、馬陵山地震臺、聊城地震水化站。

1.3 地震烈度速報(bào)系統(tǒng)建設(shè)

技術(shù)人員經(jīng)實(shí)地堪選，共選定了90個強(qiáng)震臺站，這些臺站的臺址供電、交通、通訊、避雷等條件良好。周圍干擾因素少，自然條件較好，能夠滿足《中國數(shù)字強(qiáng)震動臺網(wǎng)技術(shù)規(guī)程》要求。所建設(shè)的90個臺站，其中與測震共建的臺站有27個，即：鄒平臺、樂陵臺、寧津臺、兗州臺、萊城臺、沂水泉莊、麥坡臺等。單獨(dú)建設(shè)的強(qiáng)震臺有63個，即：平陰臺、商河臺、七星臺、五蓮臺、東平臺、岱岳臺等(見表1)。

表1 新建強(qiáng)震動臺站一覽表

1.4 信息服務(wù)系統(tǒng)完善

信息服務(wù)系統(tǒng)完善的建設(shè)內(nèi)容為：網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)優(yōu)化改造、網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)建設(shè)、信息節(jié)點(diǎn)建設(shè)、信道改造。其中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)優(yōu)化改造包括核心廣域網(wǎng)接入節(jié)點(diǎn)、核心局域網(wǎng)的改造、環(huán)境動力監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)、門禁系統(tǒng)的改善。網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)建設(shè)包含網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全建設(shè)。信息節(jié)點(diǎn)建設(shè)方面新建了33個節(jié)點(diǎn)，主要分兩類：一類是由區(qū)域中心進(jìn)行設(shè)備和技術(shù)建設(shè)的4個節(jié)點(diǎn)，即：莒縣、禹城、昌邑臺、相公莊臺；一類是地市自籌資金購買網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、區(qū)域中心進(jìn)行技術(shù)建設(shè)的節(jié)點(diǎn)，包括羅莊、蒙陰、沂水、郯城、泗水等29個臺。對部分信息節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了信道、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及電源的升級改造。信道改造完成了47個節(jié)點(diǎn)的CDMA和電話線傳輸信道升級為3G信道的建設(shè)任務(wù)。

2 臺網(wǎng)布局與監(jiān)測能力

2.1 區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)擴(kuò)建

隨著山東省防震減災(zāi)“十一五”項(xiàng)目投資額度的增加，山東省地震臺網(wǎng)的分布密度顯著提高，區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)擴(kuò)建項(xiàng)目共完成了34個臺站的建設(shè)任務(wù)，建筑面積約660平方米。這些臺站填補(bǔ)了山東省臺站的稀疏地區(qū)，使整個臺網(wǎng)布局均勻合理。臺站數(shù)量與密度的增加，使臺網(wǎng)監(jiān)測能力得到提高。目前，山東測震臺網(wǎng)省內(nèi)陸地監(jiān)控能力由“十五”臺網(wǎng)ML2.0提高到現(xiàn)在的ML1.4；濟(jì)南、青島等地區(qū)由“十五”臺網(wǎng)ML1.2提高到現(xiàn)在的ML1.0。山東省“十一五”數(shù)字測震臺站分布圖如圖1所示。

圖1 山東省“十一五”數(shù)字測震臺站分布圖

2.2 地震監(jiān)測預(yù)報(bào)試驗(yàn)場建設(shè)

為進(jìn)一步提高地震年度和短臨預(yù)測水平，實(shí)現(xiàn)5～6級地震震前有覺察、6級以上特別是7級地震有減災(zāi)實(shí)效的短臨預(yù)報(bào)，項(xiàng)目開展了具有國內(nèi)領(lǐng)先水平的地震前兆監(jiān)測預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)場建設(shè)。為此，地震監(jiān)測預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)場所建設(shè)的臺站選擇了一些地震活動性高，構(gòu)造典型性強(qiáng)，臺網(wǎng)工作基礎(chǔ)好，震例資料積累較多，研究程度較高的地區(qū)。隨著“十一五”期間“地震監(jiān)測預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)場”項(xiàng)目建設(shè)的完成，山東主要地震帶的地震前兆監(jiān)測能力得到了全面的提高，在一定程度上達(dá)到了綜合防御的目的?！笆晃濉逼陂g，我省共完成了42個臺站的建設(shè)任務(wù)，其中新增臺站28個，改造臺站14個(見圖2)。

圖2 山東省“十一五”前兆臺網(wǎng)新增和改造臺站分布圖

2.3 地震烈度速報(bào)系統(tǒng)建設(shè)

“十一五”期間，建設(shè)了具有90個強(qiáng)震動固定觀測臺站，覆蓋全省及周邊省市一定范圍的技術(shù)先進(jìn)的強(qiáng)震觀測臺網(wǎng)，大大提高了對山東省行政區(qū)域范圍及周邊地區(qū)強(qiáng)地震動的監(jiān)測能力。“十一五”強(qiáng)震動觀測臺站建設(shè)完成后，我省強(qiáng)震動臺的布設(shè)密度顯著提高，臺站平均距離達(dá)到32公里。臺網(wǎng)全部采用寬頻帶數(shù)字強(qiáng)震儀，彌補(bǔ)了以往模擬觀測儀器的不足，提高了觀測精度、準(zhǔn)確度和運(yùn)算速度，使我省強(qiáng)震動觀測技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的變化，大幅度增強(qiáng)獲取近場強(qiáng)震動數(shù)據(jù)的能力，也為建立、完善我省地震烈度速報(bào)系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。山東省強(qiáng)震動臺站分布如圖3所示。

圖3 山東“十一五”強(qiáng)震臺站分布圖

2.4 信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)完善

山東地震通信網(wǎng)是承載整個山東省地震業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)通信平臺，通過“十一五”的建設(shè)和完善，該平臺提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性、可用性和安全性，加強(qiáng)了地震信息系統(tǒng)的服務(wù)能力，使省、市、縣業(yè)務(wù)交流更加方便、快捷，在地震監(jiān)測預(yù)報(bào)、地震應(yīng)急、地震科研等領(lǐng)域發(fā)揮舉足輕重的作用，為“十二五”地震專業(yè)信息化基礎(chǔ)設(shè)施平臺的設(shè)計(jì)和建設(shè)打下了良好基礎(chǔ)。

3 技術(shù)成果與效益

3.1 技術(shù)成果

山東省“十一五”監(jiān)測臺網(wǎng)的建成，填補(bǔ)了我省監(jiān)測臺站的稀疏地區(qū)，數(shù)字測震臺站由原來的81個增加到目前的127個，固定數(shù)字強(qiáng)震動臺由“十五”期間的44個增至134個，臺站平均距離達(dá)到32 km，大大提高了山東省行政區(qū)范圍內(nèi)及周邊地區(qū)的監(jiān)測能力。山東省內(nèi)陸地區(qū)地震監(jiān)控能力達(dá)到ML1.4，定位精度達(dá)到一類精度(小于5 km)；其中，濟(jì)南、青島、臨沂等局部地區(qū)監(jiān)測能力相對較強(qiáng)，達(dá)到ML1.0[2]。地震信息網(wǎng)絡(luò)通過“十一五”的建設(shè)和完善，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性、可用性和安全性，提升了網(wǎng)絡(luò)各種功能的服務(wù)能力，改善了地震信息系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量，拓寬了在地震監(jiān)測預(yù)報(bào)、地震應(yīng)急、地震科研等領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。山東省防震減災(zāi)“十一五”項(xiàng)目的實(shí)施，對我省地震觀測技術(shù)系統(tǒng)是一個強(qiáng)有力的補(bǔ)充，從臺站的布局、臺網(wǎng)的監(jiān)測能力到大震速報(bào)效能都得到了加強(qiáng)，也為地震研究、地震速報(bào)、地震應(yīng)急等方面，提供了更加可靠的技術(shù)平臺支持。

3.2 效益

觀測數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量決定著所揭示地震活動的深刻程度，是分析預(yù)報(bào)研究的基礎(chǔ)資料。山東省防震減災(zāi)“十一五”項(xiàng)目新建的以24位數(shù)據(jù)采集器、寬(甚寬)頻帶地震計(jì)為主的地震觀測系統(tǒng)與原來的16位數(shù)采、短周期地震計(jì)的觀測系統(tǒng)相比，提高了整個臺網(wǎng)的觀測動態(tài)范圍，擴(kuò)大了臺站的觀測頻帶，豐富了記錄的信息量，為地震分析預(yù)報(bào)研究工作打下良好的基礎(chǔ)。強(qiáng)震觀測資料可為地震學(xué)基礎(chǔ)研究(如震源模式、震源參數(shù)、發(fā)展機(jī)理、地震波傳播規(guī)律等，特別是近場強(qiáng)地面地震動和震源破裂過程細(xì)節(jié)的研究)提供基礎(chǔ)資料。新建成的數(shù)字強(qiáng)震動臺網(wǎng)，彌補(bǔ)了我省強(qiáng)震動紀(jì)錄的不足，所記錄的強(qiáng)震數(shù)據(jù)對當(dāng)?shù)氐墓こ炭拐鹪O(shè)防、抗震鑒定、抗震加固、震害預(yù)測、區(qū)域地震動衰減規(guī)律研究及重大工程的地震安全性評價(jià)、地震區(qū)劃等都有重要的參考價(jià)值。所使用的TCP/IP協(xié)議和2M的光纖電路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，IP直接到儀器，適合于臺網(wǎng)之間及臺網(wǎng)與臺站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)共享與交換，提高了臺站的監(jiān)測與速報(bào)能力。臺網(wǎng)試運(yùn)行期間，山東臺網(wǎng)對山東及周邊地區(qū)發(fā)生的多次地震進(jìn)行了成功速報(bào)，并向省委、省政府及各有關(guān)單位通報(bào)震情，取得了良好的社會效益。伴隨著山東省地震觀測水平的提高，優(yōu)良的觀測數(shù)據(jù)和資料，可以更好地滿足各種科學(xué)研究、地震預(yù)報(bào)和防震減災(zāi)事業(yè)的需求，未來山東省的地震科研水平即將邁上一個新的臺階，山東省地震監(jiān)測臺網(wǎng)的建設(shè)成果定將產(chǎn)生預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和科學(xué)效益。

圖4 改造后的山東省地震行業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)圖

4 結(jié)束語

山東省防震減災(zāi)“十一五”項(xiàng)目的建成，標(biāo)志著山東省地震科研水平取得了顯著成績?！笆濉逼陂g，國家地震安全形勢依然嚴(yán)峻，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民群眾日益增長的地震安全需求對防震減災(zāi)工作提出了更高的要求。強(qiáng)化地震事業(yè)的社會服務(wù)功能，拓展公共服務(wù)，全面提升防震減災(zāi)能力，將是我們地震工作者新的奮斗目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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