山東省防震減災“十一五”監測臺網建設成果簡述

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 濟南 250014)

0 引言

“十五”期間，隨著中國數字地震觀測網絡項目的全面實施，山東省相繼建成了數字化的地震前兆臺網、測震臺網、強震臺網，基本實現了地震監測技術的數字化、網絡化[1]。因受投資額度、專業設備等條件的限制，地震監測臺網密度仍然偏低，整個臺網布局不夠均勻，監測能力有待加強。“十一五”項目規劃期間，省政府及各市、縣政府重視防震減災綜合能力的提升，加大對臺網建設的投資力度，全省共完成了34個測震臺站、90個強震臺站、42個前兆臺站的建設任務，并對省局臺網中心的信息服務系統進行了完善。隨著“十一五”監測臺網項目的圓滿完成，全省大部分地區地震監控能力達到ML1.4，濟南、青島等局部地區監控能力達到ML1.0。山東監測臺網臺站的平均間距達到40公里，實現了地震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 監測臺網項目的建設內容

根據山東省防震減災“十一五”項目的建設規劃目標，依據《數字地震臺站觀測規范》《地震臺站觀測環境技術要求》《測震臺站選址要求》等技術規范的要求，對擬建設項目臺站場地進行了實地技術勘選測試，勘選內容包括臺站觀測環境、基礎設施、擬增測項的試記等，最后確定了34個測震臺站、90個強震臺站、42個前兆臺站的建設任務及對省局臺網中心信息服務系統的完善。

1.1 區域數字地震臺網擴建

區域數字地震臺網擴建是山東省防震減災“十一五”監測類項目的測震分項。技術人員先對擬選的臺站進行技術測試，采用FSS-3M型短周期地震儀(1～20 Hz)開展了臺基測試，測定臺站不同時段的背景噪聲，按小時段計算速度噪聲有效值，測試表明地動速度噪聲低于10～7 m/s的臺站，滿足測震臺站建設的技術要求；臺站周邊無強振動、強噪聲等明顯干擾源，無高聳建筑物，地震計安放位置與干擾源之間的最小距離滿足《地震臺站觀測環境技術要求》中所提出的要求；臺站的電力、水源充足，自然環境清潔，通訊、交通運輸方便，所處環境符合測震臺站的選址要求。在同時滿足以上條件的所選臺站中，最后確定了所建設的34個測震臺站，配備專業設備34臺套，建筑面積為660平方米。其中短周期的深井測項有8個，即濟陽臺、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、金鄉臺、兗州臺、蓬萊臺、萊州臺、石島臺。

1.2 地震監測預報試驗場建設

地震監測預報試驗場建設是山東省防震減災“十一五”監測類項目的前兆分項。前兆分項包含電磁觀測項目、形變觀測項目、地下流體觀測及前兆輔助觀測項目。技術人員依據《地震及前兆數字觀測技術規范》(試行)中電磁觀測、地殼形變觀測、地下流體觀測的技術規范，對前兆各分項工程的建設場地進行了勘選測試，在收集分析擬選場地基礎資料(地質構造圖、航空磁測圖、布格重力異常梯度圖等)的基礎上，對場地現場的地理、地貌和環境條件等進行了實地踏勘和現場測試(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。

電磁觀測項目：技術人員根據《中國前兆電磁觀測技術規程》要求，經實地堪選測試，選定了6個適宜電磁觀測建設的臺站。其中新建地磁臺站2個：山東省地震監測中心臺和大山臺；新建電磁臺站4個：濟南局中心臺(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。

形變觀測項目：根據《中國前兆鉆孔形變觀測技術規程》和觀測環境要求，技術人員經實地堪選測試，選定了適宜體應變觀測的臺點。新建3個臺站：山東省地震監測中心臺、濟南市中心臺、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。

地下流體觀測項目：通過技術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、費縣新莊觀測點、蒼山東苑中學觀測井、臨沭沙窩觀測井、莒縣大薛莊井、孫村觀測站、濟陽地震臺、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、薛城區劉村臺站、山亭區官莊等臺站；改造臺站3個，即：聊城水化站、臨朐嵩山、德州臺。

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

1.3 地震烈度速報系統建設

技術人員經實地堪選，共選定了90個強震臺站，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《中國數字強震動臺網技術規程》要求。所建設的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。單獨建設的強震臺有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 新建強震動臺站一覽表

1.4 信息服務系統完善

信息服務系統完善的建設內容為：網絡系統優化改造、網絡安全系統建設、信息節點建設、信道改造。其中網絡系統優化改造包括核心廣域網接入節點、核心局域網的改造、環境動力監控系統的建設、門禁系統的改善。網絡安全系統建設包含網絡安全、數據安全建設。信息節點建設方面新建了33個節點，主要分兩類：一類是由區域中心進行設備和技術建設的4個節點，即：莒縣、禹城、昌邑臺、相公莊臺；一類是地市自籌資金購買網絡設備、區域中心進行技術建設的節點，包括羅莊、蒙陰、沂水、郯城、泗水等29個臺。對部分信息節點進行了信道、網絡設備及電源的升級改造。信道改造完成了47個節點的CDMA和電話線傳輸信道升級為3G信道的建設任務。

2 臺網布局與監測能力

2.1 區域數字地震臺網擴建

隨著山東省防震減災“十一五”項目投資額度的增加，山東省地震臺網的分布密度顯著提高，區域數字地震臺網擴建項目共完成了34個臺站的建設任務，建筑面積約660平方米。這些臺站填補了山東省臺站的稀疏地區，使整個臺網布局均勻合理。臺站數量與密度的增加，使臺網監測能力得到提高。目前，山東測震臺網省內陸地監控能力由“十五”臺網ML2.0提高到現在的ML1.4；濟南、青島等地區由“十五”臺網ML1.2提高到現在的ML1.0。山東省“十一五”數字測震臺站分布圖如圖1所示。

圖1 山東省“十一五”數字測震臺站分布圖

2.2 地震監測預報試驗場建設

為進一步提高地震年度和短臨預測水平，實現5～6級地震震前有覺察、6級以上特別是7級地震有減災實效的短臨預報，項目開展了具有國內領先水平的地震前兆監測預報實驗場建設。為此，地震監測預報實驗場所建設的臺站選擇了一些地震活動性高，構造典型性強，臺網工作基礎好，震例資料積累較多，研究程度較高的地區。隨著“十一五”期間“地震監測預報實驗場”項目建設的完成，山東主要地震帶的地震前兆監測能力得到了全面的提高，在一定程度上達到了綜合防御的目的。“十一五”期間，我省共完成了42個臺站的建設任務，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”前兆臺網新增和改造臺站分布圖

2.3 地震烈度速報系統建設

“十一五”期間，建設了具有90個強震動固定觀測臺站，覆蓋全省及周邊省市一定范圍的技術先進的強震觀測臺網，大大提高了對山東省行政區域范圍及周邊地區強地震動的監測能力。“十一五”強震動觀測臺站建設完成后，我省強震動臺的布設密度顯著提高，臺站平均距離達到32公里。臺網全部采用寬頻帶數字強震儀，彌補了以往模擬觀測儀器的不足，提高了觀測精度、準確度和運算速度，使我省強震動觀測技術發生了質的變化，大幅度增強獲取近場強震動數據的能力，也為建立、完善我省地震烈度速報系統提供了數據基礎。山東省強震動臺站分布如圖3所示。

圖3 山東“十一五”強震臺站分布圖

2.4 信息網絡服務系統完善

山東地震通信網是承載整個山東省地震業務系統運行的基礎通信平臺，通過“十一五”的建設和完善，該平臺提高了網絡的可靠性、可用性和安全性，加強了地震信息系統的服務能力，使省、市、縣業務交流更加方便、快捷，在地震監測預報、地震應急、地震科研等領域發揮舉足輕重的作用，為“十二五”地震專業信息化基礎設施平臺的設計和建設打下了良好基礎。

3 技術成果與效益

3.1 技術成果

山東省“十一五”監測臺網的建成，填補了我省監測臺站的稀疏地區，數字測震臺站由原來的81個增加到目前的127個，固定數字強震動臺由“十五”期間的44個增至134個，臺站平均距離達到32 km，大大提高了山東省行政區范圍內及周邊地區的監測能力。山東省內陸地區地震監控能力達到ML1.4，定位精度達到一類精度(小于5 km)；其中，濟南、青島、臨沂等局部地區監測能力相對較強，達到ML1.0[2]。地震信息網絡通過“十一五”的建設和完善，極大地提高了網絡的可靠性、可用性和安全性，提升了網絡各種功能的服務能力，改善了地震信息系統的服務質量，拓寬了在地震監測預報、地震應急、地震科研等領域的網絡應用。山東省防震減災“十一五”項目的實施，對我省地震觀測技術系統是一個強有力的補充，從臺站的布局、臺網的監測能力到大震速報效能都得到了加強，也為地震研究、地震速報、地震應急等方面，提供了更加可靠的技術平臺支持。

3.2 效益

觀測數據的數量和質量決定著所揭示地震活動的深刻程度，是分析預報研究的基礎資料。山東省防震減災“十一五”項目新建的以24位數據采集器、寬(甚寬)頻帶地震計為主的地震觀測系統與原來的16位數采、短周期地震計的觀測系統相比，提高了整個臺網的觀測動態范圍，擴大了臺站的觀測頻帶，豐富了記錄的信息量，為地震分析預報研究工作打下良好的基礎。強震觀測資料可為地震學基礎研究(如震源模式、震源參數、發展機理、地震波傳播規律等，特別是近場強地面地震動和震源破裂過程細節的研究)提供基礎資料。新建成的數字強震動臺網，彌補了我省強震動紀錄的不足，所記錄的強震數據對當地的工程抗震設防、抗震鑒定、抗震加固、震害預測、區域地震動衰減規律研究及重大工程的地震安全性評價、地震區劃等都有重要的參考價值。所使用的TCP/IP協議和2M的光纖電路進行數據傳輸，IP直接到儀器，適合于臺網之間及臺網與臺站之間進行數據共享與交換，提高了臺站的監測與速報能力。臺網試運行期間，山東臺網對山東及周邊地區發生的多次地震進行了成功速報，并向省委、省政府及各有關單位通報震情，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，優良的觀測數據和資料，可以更好地滿足各種科學研究、地震預報和防震減災事業的需求，未來山東省的地震科研水平即將邁上一個新的臺階，山東省地震監測臺網的建設成果定將產生預期的經濟效益、社會效益和科學效益。

圖4 改造后的山東省地震行業信息網絡總體架構圖

4 結束語

山東省防震減災“十一五”項目的建成，標志著山東省地震科研水平取得了顯著成績。“十二五”期間，國家地震安全形勢依然嚴峻，經濟發展和人民群眾日益增長的地震安全需求對防震減災工作提出了更高的要求。強化地震事業的社會服務功能，拓展公共服務，全面提升防震減災能力，將是我們地震工作者新的奮斗目標。

參考文獻：

[1] 季愛東，劉希強，楊培根，等.“十五”期間山東數字地震臺網的建設[J].地震地磁觀測與研究,2008(5):77-82.

[2] 曲均浩，劉希強，石玉燕，等.地震事件自動判斷方法研究[J].西北地震學報,2010(4):325-329.