山东省防震减灾“十一五”监测台网建设成果简述

2014-09-11曲均浩董晓娜房晓亮

山西地震 2014年4期

张芹，曲均浩，董晓娜，金鹏，吴晨，房晓亮，刘霞

(山东省地震局，山东济南 250014)

0 引言

“十五”期间，随着中国数字地震观测网络项目的全面实施，山东省相继建成了数字化的地震前兆台网、测震台网、强震台网，基本实现了地震监测技术的数字化、网络化[1]。因受投资额度、专业设备等条件的限制，地震监测台网密度仍然偏低，整个台网布局不够均匀，监测能力有待加强。“十一五”项目规划期间，省政府及各市、县政府重视防震减灾综合能力的提升，加大对台网建设的投资力度，全省共完成了34个测震台站、90个强震台站、42个前兆台站的建设任务，并对省局台网中心的信息服务系统进行了完善。随着“十一五”监测台网项目的圆满完成，全省大部分地区地震监控能力达到ML1.4，济南、青岛等局部地区监控能力达到ML1.0。山东监测台网台站的平均间距达到40公里，实现了地震2分钟快速定位，并具备了4级以上地震的地震动加速度观测能力，初步勾画出峰值加速度图。

1 监测台网项目的建设内容

根据山东省防震减灾“十一五”项目的建设规划目标，依据《数字地震台站观测规范》《地震台站观测环境技术要求》《测震台站选址要求》等技术规范的要求，对拟建设项目台站场地进行了实地技术勘选测试，勘选内容包括台站观测环境、基础设施、拟增测项的试记等，最后确定了34个测震台站、90个强震台站、42个前兆台站的建设任务及对省局台网中心信息服务系统的完善。

1.1 区域数字地震台网扩建

区域数字地震台网扩建是山东省防震减灾“十一五”监测类项目的测震分项。技术人员先对拟选的台站进行技术测试，采用FSS-3M型短周期地震仪(1～20 Hz)开展了台基测试，测定台站不同时段的背景噪声，按小时段计算速度噪声有效值，测试表明地动速度噪声低于10～7 m/s的台站，满足测震台站建设的技术要求；台站周边无强振动、强噪声等明显干扰源，无高耸建筑物，地震计安放位置与干扰源之间的最小距离满足《地震台站观测环境技术要求》中所提出的要求；台站的电力、水源充足，自然环境清洁，通讯、交通运输方便，所处环境符合测震台站的选址要求。在同时满足以上条件的所选台站中，最后确定了所建设的34个测震台站，配备专业设备34台套，建筑面积为660平方米。其中短周期的深井测项有8个，即济阳台、高青台、利津台、广饶台、高密台、巨野台、单县台、鄄城台；宽频的深井测项有8个，即寒亭台、昌邑台、高塘台、冠县台、宁津台、乐陵台、邹平台、惠民台；宽频的地面测项有18个，即：花山台、周村台、莲青山台、九星山台、莱城台、芍药山台、泉庄台、郯城麦坡台、首阳山台、肥城台、宁阳台、历城台、长清台、金乡台、兖州台、蓬莱台、莱州台、石岛台。

1.2 地震监测预报试验场建设

地震监测预报试验场建设是山东省防震减灾“十一五”监测类项目的前兆分项。前兆分项包含电磁观测项目、形变观测项目、地下流体观测及前兆辅助观测项目。技术人员依据《地震及前兆数字观测技术规范》(试行)中电磁观测、地壳形变观测、地下流体观测的技术规范，对前兆各分项工程的建设场地进行了勘选测试，在收集分析拟选场地基础资料(地质构造图、航空磁测图、布格重力异常梯度图等)的基础上，对场地现场的地理、地貌和环境条件等进行了实地踏勘和现场测试(干扰情况、井孔条件)，最后共选定了42个台站，其中新增台站28个，改造台站14个。

电磁观测项目：技术人员根据《中国前兆电磁观测技术规程》要求，经实地堪选测试，选定了6个适宜电磁观测建设的台站。其中新建地磁台站2个：山东省地震监测中心台和大山台；新建电磁台站4个：济南局中心台(历城综合地震台)、莒县台、阳信台、宁津台；改造地磁台站1个：泰安地震台。

形变观测项目：根据《中国前兆钻孔形变观测技术规程》和观测环境要求，技术人员经实地堪选测试，选定了适宜体应变观测的台点。新建3个台站：山东省地震监测中心台、济南市中心台、胶州台；改造9个台站：青岛地震台、泰安台、长清台、烟台中心台、莱阳台、安丘台、马陵山等台站。

地下流体观测项目：通过技术人员模拟水位观测试记，资料分析，确定了符合水位观测的观测井。新建台站24个，即：郯城麦坡地震台、费县新庄观测点、苍山东苑中学观测井、临沭沙窝观测井、莒县大薛庄井、孙村观测站、济阳地震台、昌邑19井、聊城地震水化站、沂源观测井、周村第二耐火材料厂井、滨州黄三井、无棣西小王台、鲁29井、东昌府道口辅助观测站、莘县、梁山台、汶上宝相寺、薛城区刘村台站、山亭区官庄等台站；改造台站3个，即：聊城水化站、临朐嵩山、德州台。

前兆辅助观测项目：新增台站1个，即山东省地震监测中心台；改造台站3个：泰安台、马陵山地震台、聊城地震水化站。

1.3 地震烈度速报系统建设

技术人员经实地堪选，共选定了90个强震台站，这些台站的台址供电、交通、通讯、避雷等条件良好。周围干扰因素少，自然条件较好，能够满足《中国数字强震动台网技术规程》要求。所建设的90个台站，其中与测震共建的台站有27个，即：邹平台、乐陵台、宁津台、兖州台、莱城台、沂水泉庄、麦坡台等。单独建设的强震台有63个，即：平阴台、商河台、七星台、五莲台、东平台、岱岳台等(见表1)。

表1 新建强震动台站一览表

1.4 信息服务系统完善

信息服务系统完善的建设内容为：网络系统优化改造、网络安全系统建设、信息节点建设、信道改造。其中网络系统优化改造包括核心广域网接入节点、核心局域网的改造、环境动力监控系统的建设、门禁系统的改善。网络安全系统建设包含网络安全、数据安全建设。信息节点建设方面新建了33个节点，主要分两类：一类是由区域中心进行设备和技术建设的4个节点，即：莒县、禹城、昌邑台、相公庄台；一类是地市自筹资金购买网络设备、区域中心进行技术建设的节点，包括罗庄、蒙阴、沂水、郯城、泗水等29个台。对部分信息节点进行了信道、网络设备及电源的升级改造。信道改造完成了47个节点的CDMA和电话线传输信道升级为3G信道的建设任务。

2 台网布局与监测能力

2.1 区域数字地震台网扩建

随着山东省防震减灾“十一五”项目投资额度的增加，山东省地震台网的分布密度显著提高，区域数字地震台网扩建项目共完成了34个台站的建设任务，建筑面积约660平方米。这些台站填补了山东省台站的稀疏地区，使整个台网布局均匀合理。台站数量与密度的增加，使台网监测能力得到提高。目前，山东测震台网省内陆地监控能力由“十五”台网ML2.0提高到现在的ML1.4；济南、青岛等地区由“十五”台网ML1.2提高到现在的ML1.0。山东省“十一五”数字测震台站分布图如图1所示。

图1 山东省“十一五”数字测震台站分布图

2.2 地震监测预报试验场建设

为进一步提高地震年度和短临预测水平，实现5～6级地震震前有觉察、6级以上特别是7级地震有减灾实效的短临预报，项目开展了具有国内领先水平的地震前兆监测预报实验场建设。为此，地震监测预报实验场所建设的台站选择了一些地震活动性高，构造典型性强，台网工作基础好，震例资料积累较多，研究程度较高的地区。随着“十一五”期间“地震监测预报实验场”项目建设的完成，山东主要地震带的地震前兆监测能力得到了全面的提高，在一定程度上达到了综合防御的目的。“十一五”期间，我省共完成了42个台站的建设任务，其中新增台站28个，改造台站14个(见图2)。

图2 山东省“十一五”前兆台网新增和改造台站分布图

2.3 地震烈度速报系统建设

“十一五”期间，建设了具有90个强震动固定观测台站，覆盖全省及周边省市一定范围的技术先进的强震观测台网，大大提高了对山东省行政区域范围及周边地区强地震动的监测能力。“十一五”强震动观测台站建设完成后，我省强震动台的布设密度显著提高，台站平均距离达到32公里。台网全部采用宽频带数字强震仪，弥补了以往模拟观测仪器的不足，提高了观测精度、准确度和运算速度，使我省强震动观测技术发生了质的变化，大幅度增强获取近场强震动数据的能力，也为建立、完善我省地震烈度速报系统提供了数据基础。山东省强震动台站分布如图3所示。

图3 山东“十一五”强震台站分布图

2.4 信息网络服务系统完善

山东地震通信网是承载整个山东省地震业务系统运行的基础通信平台，通过“十一五”的建设和完善，该平台提高了网络的可靠性、可用性和安全性，加强了地震信息系统的服务能力，使省、市、县业务交流更加方便、快捷，在地震监测预报、地震应急、地震科研等领域发挥举足轻重的作用，为“十二五”地震专业信息化基础设施平台的设计和建设打下了良好基础。

3 技术成果与效益

3.1 技术成果

山东省“十一五”监测台网的建成，填补了我省监测台站的稀疏地区，数字测震台站由原来的81个增加到目前的127个，固定数字强震动台由“十五”期间的44个增至134个，台站平均距离达到32 km，大大提高了山东省行政区范围内及周边地区的监测能力。山东省内陆地区地震监控能力达到ML1.4，定位精度达到一类精度(小于5 km)；其中，济南、青岛、临沂等局部地区监测能力相对较强，达到ML1.0[2]。地震信息网络通过“十一五”的建设和完善，极大地提高了网络的可靠性、可用性和安全性，提升了网络各种功能的服务能力，改善了地震信息系统的服务质量，拓宽了在地震监测预报、地震应急、地震科研等领域的网络应用。山东省防震减灾“十一五”项目的实施，对我省地震观测技术系统是一个强有力的补充，从台站的布局、台网的监测能力到大震速报效能都得到了加强，也为地震研究、地震速报、地震应急等方面，提供了更加可靠的技术平台支持。

3.2 效益

观测数据的数量和质量决定着所揭示地震活动的深刻程度，是分析预报研究的基础资料。山东省防震减灾“十一五”项目新建的以24位数据采集器、宽(甚宽)频带地震计为主的地震观测系统与原来的16位数采、短周期地震计的观测系统相比，提高了整个台网的观测动态范围，扩大了台站的观测频带，丰富了记录的信息量，为地震分析预报研究工作打下良好的基础。强震观测资料可为地震学基础研究(如震源模式、震源参数、发展机理、地震波传播规律等，特别是近场强地面地震动和震源破裂过程细节的研究)提供基础资料。新建成的数字强震动台网，弥补了我省强震动纪录的不足，所记录的强震数据对当地的工程抗震设防、抗震鉴定、抗震加固、震害预测、区域地震动衰减规律研究及重大工程的地震安全性评价、地震区划等都有重要的参考价值。所使用的TCP/IP协议和2M的光纤电路进行数据传输，IP直接到仪器，适合于台网之间及台网与台站之间进行数据共享与交换，提高了台站的监测与速报能力。台网试运行期间，山东台网对山东及周边地区发生的多次地震进行了成功速报，并向省委、省政府及各有关单位通报震情，取得了良好的社会效益。伴随着山东省地震观测水平的提高，优良的观测数据和资料，可以更好地满足各种科学研究、地震预报和防震减灾事业的需求，未来山东省的地震科研水平即将迈上一个新的台阶，山东省地震监测台网的建设成果定将产生预期的经济效益、社会效益和科学效益。