宿迁数字测震台网建设效益分析

张荣杉，冯 武，彭 澎

（宿迁地震台，江苏 宿迁 223800）

0 引言

宿迁市位于郯庐断裂带中段，昌邑—大店断裂（F1）、白芬子—浮来山断裂（F2）、沂水—汤头断裂（F3）、鄌郚—葛沟断裂（F4）和安丘—莒县断裂（F5）等五条断裂带[1]经过宿迁或在宿迁市附近（图1），地质条件复杂。郯庐断裂带中段历史上共记载到破坏性地震100余次，最高震级达8 ½级。宿迁数字测震台网的建设对监测郯庐断裂带中段的地震活动情况有重要作用，对宿迁市及郯庐断裂带中段的地震预报研究和防震减灾工作具有重要的意义。

宿迁市成立于1996年，是江苏省最年轻的城市，近年宿迁经济建设取得了巨大成就，目前全市（三县两区）拥有常住人口480多万，城镇常住人口280多万。一旦发生破坏性地震将对国民经济与社会安定产生巨大影响。

1 宿迁市数字台网建设内容

1.1 台站建设

“十三五”前宿迁市范围内只有省属宿迁地震台，无法满足日常防震减灾工作要求。为满足宿迁防震减灾工作要求，宿迁市政府积极建设宿迁防灾减灾工程，其中数字化测震台网建设是防灾减灾项目的重点工程。宿迁市数字测震台网中心于2014年8月开始建设，目前已形成布局基本合理，响应迅速的数字化测震台网，提高了宿迁市的地震监测能力和地震速报能力。

台网建设应充分考虑台网的整体布局，尽可能使台站在区域内均匀分布，以保证大震速报的质量。为此，“十三五”期间，宿迁市地震局在宿迁市下辖的沭阳、泗阳、泗洪三县建立了三个数字化测震台，加上市辖区内的省属宿迁地震台，宿迁市辖区内共4个地震台，各台站之间距离保持在70km左右。为满足地震高精定位的要求，在江苏省地震局的指导、帮助下，从江苏省地震局台网中心接入宿迁市周边的徐州、新沂、淮安、灌云、赣榆、邳州6个台站的测震数据，台站间距40～70km，形成由10个台站组成的宿迁市数字化测震台网，基本形成了布局合理的数字测震台网（图1）。

1.2 台站技术系统构成

图1 宿迁市测震台网台站分布图Fig.1 The distribution map of the Suqian Digital Seismic Network

图2 宿迁测震台网技术系统构成Fig.2 Technical system composition of the Suqian Digital Seismic Network

宿迁数字测震台网中心由测震台站、数据传输、数据处理、数据报送、数据库服务网络监控等系统构成（图2）。泗洪、泗阳、沭阳三个市属台站的数据直接传到宿迁测震台网服务器，徐州、新沂、邳州、宿迁、赣榆、灌云、淮安七个台站的数据通过省局流服务器将数据转发至宿迁测震台网服务器。通过JOpens系统处理日常数据，并将地震编目结果上传至省局编目数据库，通过EQIM系统将地震速报信息实时上传至省局EQIM服务器，通过TraceView系统检测地震事件（包括人工地震），并发出警报，提醒值班人员快速处理地震事件。江苏省测震台网中心对宿迁数字测震台网的日常工作进行考核、评比，包括数据连续率、地震编目质量、日常运维等。

2 台网监测能力分析

2.1 台网早期监测能力

“十三五”之前，宿迁市范围内只有省属宿迁地震台，单个台站无法对地震准确定位，宿迁市对于辖区内发生的地震完全依靠江苏省地震局提供震情信息，震情信息获知晚，应急反应慢，没有形成独立、快速、高效的地震速报及地震应急体系。为了提高宿迁地震监测水平和定位精度，需要增加台站数量，完善台网布局。

2.2 测震台址背景噪声计算

台站监测能力受到台基背景噪声的限制，对于一定大小的地震，只有当震中距在一定范围内时，地震波到达台站时的振幅才能高出台基背景噪声，并被台站的观测仪器记录下来[2]。1～20Hz的短周期频段是地震波能量分布较为集中的频段，是观测地方震和震中距较小的近震的重要频段。GB／T 19531.1—2004《地震台站观测环境技术要求第1部分：测震》根据1～20Hz频段的地噪声水平将环境地噪声水平分为5级：

①Ⅰ级环境地噪声水平：

RMS＜3.16×10-8m/s

②Ⅱ级环境地噪声水平：

3.16×10-8m/s≤RMS≤1.00×10-7m/s

③Ⅲ级环境地噪声水平：

1.00×10-7m/s≤RMS≤3.16×10-7m/s

④Ⅳ级环境地噪声水平：

3.16×10-7m/s≤RMS≤1.00×10-6m/s

⑤Ⅴ级环境地噪声水平：

1.00×10-6m/s≤RMS≤3.16×10-6m/s

宿迁市测震台网10个台站经计算得出每个台址背景噪声地动有效速度值（RMS）（表1），10个台站均在Ⅱ级以上,其中Ⅰ类台基5个，Ⅱ类台基5个，基本满足测震观测技术规范关于环境噪声方面的要求。

2.3 宿迁测震台网监测能力

台网监测能力指台网监测本地微小地震并能够进行定位的能力，监测能力的强弱，主要取决于台网密度、方位分布以及监测地震震级的大小等[3]。测定地方性震级ML应使仿真成短周期地震仪两水平向记录S波的最大振幅，计算方法见公式（1）：

表1 宿迁市测震台网台站参数

式中，A=（AN，AE）/2，单位为微米（μm）；AN南北向S波最大振幅，单位为微米（μm）; AE为东西向S波最大振幅，单位为微米（μm）; Δ为震中距，单位为千米（km）；R（Δ）为地方性震级的量规函数。

根据式（1）计算地震监测理论值，关键在于合理选择AN，AE。关于AN，AE的选择，短、长均值法（STA/LTA）是一种常用的方法，当STA大于LTA的k倍以上时，可认为检测到一个可能的地震。将STA/LTA值视为初动震相波形有效值与台基噪声有效值之比。当k取2～3时，P波震相清晰可辨认。S波振幅约是P波的2～3倍。本文设定S波的最大幅度为台站台基背景噪声的6倍[4]。根据公式（1）计算，得出宿迁测震台网各测震台站地震监测能力理论值（表2）。

台网的监测能力实际上是台网所属台站中任意4个台站监测能力交集的集合，通过计算，宿迁市测震台网监测能力见图3。

目前宿迁测震台网基本能够监测全市范围内M1.5，邻区M2.0地震，并能在3分钟内获取地震三要素信息，通过信息平台将震情信息通知相关人员，基本满足宿迁市防震减灾工作要求。

表2 宿迁市测震台网各台站监测能力(单位：M)

图3 宿迁市测震台网监测能力图Fig.3 Earthquake-monitoring map of Suqian Digital Seismic Network

3 台网数据产出

值班人员通过MSDP软件分析处理当天记录到的地震事件，达到江苏省地震局速报要求的地震事件在规定事件内通过EQIM地震速报平台发送至江苏省地震局服务器，并通过短信平台将地震信息报送相关领导。每月对监测到的地震事件进行常规分析处理，编辑地震月报，产出数据供日常分析和编目工作使用。

4 台网建设效益分析

“十三五”期间，宿迁测震台网从无到有，地震监测工作迈上了一个新台阶，基本上形成了台站布局合理，震情反应迅速的数字化测震台网，对宿迁市防灾减灾工作起到了重要作用。

4.1 台网监测的社会效益

（1）台网的地震监测能力得到明显提高，地震速报能力提升。目前台网的监测能力在全市范围内可达M1.5级，邻区地震M2.0级。“十三五”前宿迁市震情信息主要来自于江苏省地震局，宿迁市测震台网投入运行后，能够在3分钟内获取地震三要素（时间、震中、震级）数据，为快速启动地震应急预案，指挥部署防灾减灾工作赢得宝贵时间。

（2）建成后的测震台网将产出丰富的测震学数据，为地震预警、地震预报等学科的研究提供基础资料。

4.2 服务工程的经济效益

建成后的宿迁市测震台网提供了更多地下动力学、地震活动性等更丰富的信息和资料，为地震预报等基础科学研究提供资源。同时减轻地震灾害的经济损失获得经济效益。台网产出的大量基础数据可应用于工程地震，为重要工程确定科学合理的抗震设防标准，服务于国民经济建设。

5 结束语

宿迁市数字测震台网项目的建设完成，开启了宿迁市地震监测数字化时代，不仅拥有市辖区内的4个台站，还通过江苏省地震局共享周边6个台站的数据。测震台网中心汇集了数据处理、数据分析、数据报送、数据监控等功能，构建了宿迁市地震监测系统。基本满足宿迁市地震速报和防震减灾工作的需求，为地震预警、地球科学研究、国家经济建设和公众服务提供更加丰富的数据。通过本项目的工作，培育出了一只具有工程建设、工程管理、系统管理维护水平高、专业技能强的专业人才队伍，为今后宿迁市地震预警工程建设打下了坚实基础。