青海省数字测震台网监测效能评估

沙成宁，崔煜，赵永海

(青海省地震局，青海西宁 810001)

青海省数字测震台网监测效能评估

沙成宁，崔煜，赵永海

(青海省地震局，青海西宁 810001)

从历史沿革、台网布局与监测能力、测震台站、台网中心等几个方面介绍了青海省数字测震台网的现状，并通过评估，分析今后的发展方向。

青海；数字测震台网；监测效能；评估

1 历史沿革

青海省地震局成立于1972年，到1981年先后建立了门源、西宁、乌兰、香日德、玛多、诺木洪、大武、格尔木、玉树、德令哈、湟源、乐都、龙羊峡、花土沟地震台，形成了以专业台站为主，地方和企业台站为辅的模拟测震台网，1979年建成了龙羊峡电厂遥测地震台网[1]。随后，根据观测环境的变化，对乌兰、诺木洪、玛多等部分台站进行了调整。在“九五”期间，青海省对测震观测系统进行了数字化建设，建成了格尔木、花土沟2个国家数字地震台和湟源、都兰2个区域数字地震台，并与甘肃省地震局共同建设了祁连区域数字地震台，形成了一定规模的数字地震监测体系。“十五”期间，通过“中国数字地震观测网络”项目的实施，至2007年7月初，青海省初步建成一个由9个国家数字测震台、21个区域数字测震台、12个流动测震台组成的区域数字测震观测台网，实现了全省地震监测台站观测数据的汇集和统一分析处理，形成了一个比较完善的数字地震观测系统。2011～2012年间，实施“青海省重点地区地震台网建设”项目，建成江西沟区域数字测震台和海东、海南、海西、海北、黄南、果洛、玉树7个区域数字测震台网。2009～2013年间，青海省地震局又组织实施了“中国地震背景场探测”项目，建成了冷湖、曲麻莱2个国家数字测震台，乌兰、乌图美仁、达日、久治、清水河、囊谦、河南等县7个区域数字测震台和由9个子台及1个中继站组成的格尔木小孔径台阵。这些台站的建设，使青海省数字测震台网得到进一步的补充和完善。

2 台网布局与监测能力

2.1 现状

青海省数字测震台网由11个国家数字测震台、28个区域数字测震台及一个测震台网中心组成。另外，经中国地震台网中心JOPENS系统服务器接收了周边省份中甘肃台网14个、新疆台网2个、西藏台网4个、四川台网4个，共24个邻省(区)台站数据。同时还接收了青海油田花土沟数字地震台网小黑山、干柴沟2个台站数据。当前的青海省数字测震台网的台站分布情况如图1所示。

根据青海省不同地区的经济发展状况及人口聚居情况，测震台网在东部地区台站分布密度较大，台间距约为30 km～100 km，中部地区台站分布密度较小，台间距约为100 km～200 km，西部地区台站分布极其稀疏，平均台间距大于200 km。根据近震震级ML计算公式[2]，计算青海地震台网的监测能力，结果为：以西宁为中心的经济较发达、人口较稠密地区的地震监测能力达到ML1.5级，东部地区及个别台站分布较密地区的地震监测能力达到ML2.0级，中部地区及柴达木盆地地区的地震监测能力达到ML2.5级，而处于青藏交界的唐古拉山地区由于台站极少，地震监测能力只能达到ML3.0级左右。青海省测震台网加入周边省(区)台网台站后的监测能力如图2。通过分析青海测震台网产出的地震目录，台网实际监控能力与以上表述基本相符，个别区域还略强。

图1 青海数字测震台网台站分布

图2 青海数字测震台网监测能力示意图

2.2 评估分析

青海省位于青藏高原东北部，东西长约1 200 km，南北宽约800 km，面积约为72万平方千米。人口分布最显著的特点为地广人稀、东稠西疏。省会西宁及东部农业区，人口比较聚集，经济相对比较发达，所以通信、供电、安全等各方面条件比较便利，具备建设测震台站的各种条件，因此台站布局从目前的观测效果来看，能满足观测要求。但是中西部地区，尤其是三江源地区和可可西里地区，由于多为牧区及无人区，无论从通信、供电、安全，还是台站维护等各方面考虑都不具备台站建设的条件或建设条件很差，造成现有的地震台站台间距过大，所以监测能力一直较低。

“十三五”期间，随着“国家地震烈度速报与预警工程”项目的实施，青海省地震局计划在全省新建17个数字测震台，这些台站的建设可逐步改善中西部地区不尽合理的台站布局，提高青海省数字地震台网在上述地区的监测能力。不过从整体布局来看，青海省数字测震台网的布局还不是很完善，东密西疏的布局不会有明显的改变，从长远的发展来看，还须加大西部地区台站建设的投入力度，进一步改善这种状况。

3 测震台站

3.1 现状

青海省数字测震台网JOPENS系统目前接入的本省固定台站共计41个(包括花土沟台网小黑山、干柴沟台)。依据相关标准[2]，41个台站按环境地噪声水平分类，Ⅰ级台为37个、Ⅱ级台为3个、Ⅲ级台为1个(详见表1)；根据台站距干扰源的距离分类，符合标准要求的台站为24个，距离大于标准要求50%的台站6个，距离小于标准要求50%的台站11个。另外，按台站观测场地分类，山洞类型7个、浅坑类型12个、地表类型22个(详见表1)；根据台基基岩条件分类，完整基岩台站为26个、破碎基岩台站为14个、土层台为1个。

青海省数字测震台网11个国家测震台观测系统采用了超宽频带或甚宽频带观测系统，频带范围分别为360 Sec～50 Hz、120 Sec～50 Hz，其中格尔木台配置武汉力泉测震技术有限公司生产的JCZ-1T型超宽频带地震计及北京港震机电技术有限公司生产的EDAS-24IP型24位数据采集器；花土沟、湟源、都兰、德令哈、大武、玉树、祁连、冷湖、曲麻莱台配置武汉力泉测震技术有限公司生产的CTS-1E或CTS-1EF型甚宽频带地震计及北京港震机电技术有限公司生产的EDAS-24IP或EDAS-24GN型24位数据采集器；诺木洪区域测震台配置英国Guralp Systems Limited公司生产的CMG-3T型甚宽频带地震计及CMG-24DM型24位数据采集器；台网其余27个区域数字测震台及花土沟台网小黑山、干柴沟台全部配置宽频带观测系统，频带范围为60 Sec～40 Hz，具体设备型号为北京港震机电技术有限公司生产的BBVS-60型宽频带地震计及EDAS-24IP或EDAS-24GN型24位数据采集器[3](详见表1)。

表1 青海省数字测震台网台站信息

台站供电方式分交流供电和太阳能供电两种，对具备交流供电条件的台站采用交流市电加UPS电源供电方式，UPS供电延时均大于8小时。对不具备交流供电条件的采用太阳能供电方式，该种方式由太阳能电池板、充电控制器、蓄电池等组成，供电延时全部设计为大于5个连续阴雨天。根据台站的实际情况，各台采用的通信方式各有不同，具备信息节点的台站，数据通过信息节点信道传回台网中心。台站采用的通信方式有MSTP、SDH光纤专线、无线网桥转光纤专线、3G网络VPN专线[4]等。所有台站均安装了避雷接地装置，但个别台站由于接地电阻较大，年均有1～2次雷击情况。台网大部分野外台站安全保护条件较差，因此雇用了当地单位工作人员或农牧民进行安全看护。

青海省测震台网典型台站的技术系统构成如图3。

图3 青海省测震台网典型台站的技术系统构成

根据中国地震台网中心“业务运行评价系统”统计结果，近3年来青海测震台网台站的平均实时运行率为：2013年97.98%、2014年97.34%、2015年97.69%，满足《测震台网运行管理办法》相关要求。

3.2 评估分析

青海省数字测震台网的固定台站按其环境噪声水平及台基条件来说，整体情况优良。但随着小城镇自身发展、扩张及地方工业的发展，早期建设的一些台站受到的干扰越来越多，如湟源、都兰、德令哈、大武、玉树、同仁、乐都等台，均因城市建设，如盖高楼、修公路、建工矿企业等原因，造成台站干扰源太多，数据质量逐年下降。都兰地震台就因摆房附近修建高速公路，于2014年11月进行了择址重建。

从台站观测仪器系统来看，青海测震台网所有台站均配置超宽频带、甚宽频带及宽频带观测

系统，基本满足大尺度地壳运动观测的要求。经过多年不断地改造和完善，各个台站运行状况稳定，产出数据完整、可靠，各项运行指标满足相关规范要求，为地震速报、编目、大震应急、科学研究等工作提供了大量高质量的数据和资料。但与此同时，部分台站也存在一些问题，主要包括：“十五”项目期间配备设备趋于老化，存在一定的运行隐患；CTS-1地震计缺乏有效的技术支持及售后服务；BBVS-60地震计存在零漂现象，需定期调零等。因青海局所有国家台均未配备备用设备，区域备件中心相关设备又配备不足，导致这些台站出现问题后，很难及时恢复。另外，由于青海省整体经济条件落后，自然、气候环境恶劣，部分县城及小乡镇的供电很不稳定，导致个别在这些地区的交流供电无人值守台站经常断记，由于路途遥远且交通不便，这些台站维护难度很大。

4 台网中心

4.1 现状

青海测震台网中心主要承担本地区及周边地区的大震速报、地震编目等工作。该台网中心系统主要包括通信网络接入、台站观测数据接入汇集、数据传输与共享服务、地震数据处理、数据库管理与服务、系统管理与备份、技术系统运行监控等几部分(图4)。软件系统采用JOPENS数据处理系统5.2版本。

图4 青海测震台网中心技术系统构成示意图

青海省测震台网中心系统利用各种先进技术可以迅速、准确的处理地震波形数据。在青海省境内及邻省发生大地震时，台网自动速报系统可在1～3分钟内给出初步定位结果，以供相关地震应急人员参考。同时，震情值班人员快速进行人机交互分析，在12分钟内给出正式速报结果，并通过EQIM地震速报系统上传中国地震台网中心。相关速报结果经青海省地震信息自动发布系统，第一时间向省地震局全体工作人员、市州地震部门工作人员、省防震减灾领导小组成员进行发布。

数据产出和应用方面，青海测震台网目前向中国地震台网中心共享了38个台站的实时波形，和甘肃、四川、新疆、西藏四个周边省(区)共享了临近台站实时波形。产出台网及台站连续波形、地震事件波形、地震目录等产品，提供给预报中心用于地震会商及科学研究工作。目前，青海测震台网还在开展震源机制解等新参数的产出工作。台网每月还产出运行月报资料，包括台网概况、运行维护情况、仪器标定、台站背景噪声分析等内容，对数据可用性做出准确判断。

4.2 评估分析

青海省数字测震台网中心的硬软件配置基本满足目前工作的需要，大震速报、数据产出能力也能达到要求。目前存在的主要问题是台网所使用的广东省地震局研发的JOPENS软件还处在不断完善的过程当中，在日常的工作中出现的问题较多，青海测震台网中心又只有1名专业人员从事软件系统的维护工作，其他值班人员对软件系统的维护知之甚少，所以出现问题后，处理时间有时过长。此外，在现有的人员中也缺少硬件维护方面的专业人才，如果硬件出现问题，只能请专业人员进行维护。因此需要在今后的工作当中加大对人才的培养，同时考虑引进专业技术人员进行软硬件的维护工作。

测震台网管理方面，虽然制定有规章制度，但因为工作多而杂，所以制度无法顾及到方方面面，因此还不够完善，有些方面仅限于原则性的规定，在具体实施的过程中不能有效执行，存在着不少偏差。

青海是国内几个地震多发的省份之一，大震速报多、地震编目条目多、仪器维护任务重、困难多。台网工作人员编制偏少，整体技术水平不高，知识结构也不能很好地满足台网目前的运行。因此如何将测震台网的工作任务进行合理的分解，工作人员合理的配置，规章制度尤其是实施细则的制定，是下一步需主要解决的问题。

5 综合评估结论及建议

青海作为一个发震频次高、强度大的省份，自数字测震台网投入运行以来，经历了汶川8.0级、大柴旦6.3级和6.4级、玉树7.1级、门源6.4级等多次大地震的考验，发挥了重要作用，也取得了不错的成绩。但由于受自然环境、经济发展等各方面的制约，仍然存在台站分布不够合理、备用仪器不足、人员偏少、人才缺乏、配置不够合理、制度不够完善等多方面的问题。

在今后更长的时间内，应该加强在青海西部及青南地区的台站建设工作，并改造部分观测环境恶化的台站，逐步消除或减少监测盲点，使青海数字测震台网的布局更加合理，到2020年左右，争取西部的台站分布密度达到平均台间距100 km左右，全省监测能力达到ML2.5级左右，为地震监测及预报工作打下坚实的基础。同时，要进一步提升台网自动速报水平，推进地震新参数的产出，为地震预报、地震应急、震害防御、科学研究等工作提供更优质的产品和服务。

[1] 青海省地震局．青海省地震监测志[M]．北京：地震出版社，2005：5-11．

[2] 中国地震局.地震及前兆数字观测技术规范(地震观测)[M].北京：地震出版社，2001：1-38.

[3] 赵永海，陈永花，陈冬柏.青海数字遥测台网地震监测能力评估[J].高原地震，2010，22(1)：30-33.

[4] 赵军，韩磊. VPN技术在地震监测网络远程维护中的应用[J].地震地磁观测与研究，2003，24(5):14-19.

EVALUATION OF DIGITAL EARTHQUAKE NETWORK MONITORING EFFECTIVENESS IN QINGHAI PROVINCE

SHA Chengning,CUI Yu,ZHAO Yonghai

(EarthquakeAdministrationOfQinghaiProvince,Xining810001,China)

According to the aspects of historical evolution,network layout and monitoring ability,seismic stations and networks center,the present situation of digital seismic network in Qinghai province is introduced,and passed the evaluation,the development direction in the future is analyzed in the paper.

Qinghai province;Digital seismic network;Monitoring ability;Evaluation

2016-04-10

沙成宁(1975— )，男，青海西宁人，本科，工程师，主要从事地震台网设计、建设及运行维护等。

P315.61

A

1005-586X(2016)04-0021-06