揭東臺勘選數據分析

洪千盛

摘 要：根據中國地震局統一部署開展的“國家地震烈度速報與預警工程項目”，廣東省將在“十三五”期間完成多個基準站、基本站和一般站的建設任務。依據廣東揭東臺野外記錄的波形數據，分析記錄到的天然與非天然地震事件。并根據“中國數字地震觀測網絡技術規程”臺站的勘選技術要求，計算分析連續48 h的地脈動速度均方根值（RMS）和噪聲功率譜密度，結果表明該臺基的背景地噪聲達到“I類臺基噪聲水平”。

關鍵詞：揭東臺 地脈動背景噪聲 功率譜密度 RMS值

中圖分類號：P315.63 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）01（c）-0006-04

Abstract：According to the？unified China Earthquake Administration to carry out the“National seismic intensity rapid reporting and early warning project”，Guangdong province will be completed a number of reference stations， basic station and general station construction task during the“13th Five-Year”. Based on the field recorded waveform of Jie Dong Station， analyze natural and unnatural seismic event. According to the exploring analysis of “China Digital Seismic Observing Network”region digital staions. Calculate and analyze Root Mean Square （RMS） of background noise and noise-spectrum density of 48 continuous hours， results show that the background noise level of the station base arrive at “I-class station base level”.

Key Words： Jie Dong station； Background noise of earth motion； Power spectrum； RMS value

根據中國地震局在全國范圍內統一部署開展的國家地震烈度速報與預警工程項目，結合項目的總體要求，廣東省將在“十三五”期間完成基準站、基本站、一般站等三大類臺站的建設任務。為此廣東省地震局組織有關技術小組開展臺站野外的勘選和調查場地背景噪聲的試記錄工作。觀測系統采用了珠海泰德實業有限公司生產的TVG-33S一體化短周期地震儀，作者依據“中國數字地震觀測網絡技術規程”臺站勘選技術要求，分析了記錄到的天然與非天然地震事件，并選取連續24 h的記錄數據計算背景噪聲速度均方根值（RMS）、噪聲功率譜密度等，對建基準站的可行性進行了探討。

1 地理位置及環境

臺址位于廣東省揭陽市揭東區玉湖鎮坪水水庫，周圍是私人水庫和果林農場，遠離市區，位置偏僻，人員流動稀少，干擾小。地理坐標為：東經116.309 9°，北緯23.739 6°，高程431.5 m。臺址建設場地出露完整的基巖，巖性為花崗巖，巖體生根，裂隙較少，周圍地貌為侵蝕剝削山地和丘陵。周邊交通發達，距離通車道路30 m，水泥公路通往各村，常年有交流電，供電電源正常，也可用太陽能光伏板供電。具有良好的數據通訊條件，可以采用光纖專線SDH傳輸。臺址環境安靜、安全，施工條件良好，滿足新建臺站的要求[1]。

2 野外勘選測試概況

該次測試所使用的設備是珠海泰德實業有限公司生產的TVG-33S一體化短周期電容反饋式速度型地震儀。該地震儀內置短周期地震計、24 位地震數據采集記錄器，適用于野外地震流動觀測。同時配備了GPS天線、筆記本電腦、電池以及一些輔助設備（見圖1）。這套流動地震觀測設備可同時測量垂直、東西、南北3個分向的臺基地脈動速度值，傳感器的分向靈敏度約629 Ct·s/μm，動態范圍為130 dB以上，響應頻帶為5 s～50 Hz。測試過程中可以通過電腦實時查看數據波形，也可以將數據保存在本地筆記本電腦中。

3 事件記錄分析

觀測記錄從3月18號下午16：00開始，至3月20號17：00結束，保證有完整連續的48 h波形數據。通過瀏覽分析整個時間段的波形，儀器正常，臺基穩定，測試期間不但很好地記錄了臺址正常的地脈動波形，還記錄到地震事件（如圖2）、爆破事件（如圖3）等波形。作者選取的時間段為2016年3月18日17：00：00至2016年3月20日17：00：00連續48 h的波形。經統計，廣東省地震臺網中心共記錄天然和非天然地震事件共26個，而此次揭東臺有震相記錄的有6個，分析每一次地震事件的波形，揭東臺均能記錄到本區域的事件，且震相清晰易識，持續時間正常。在這48 h內基本符合規范要求的非天然地震事件發生次數為3次，發生頻度N=3/48=0.062 5次/小時非天然地震事件持續時間為73.9 s，占記錄時間的百分比R=0.043%。根據測震項目臺站勘址規范，0.05 N 0.2且R 0.5%，因此評估該臺基穩定，干擾少[2]。

4 臺址背景噪聲水平分析

根據中國地震局2004年發布的“地震測震臺站觀測環境技術求”，規定臺基背景噪聲在1～20 Hz頻帶范圍的速度RMS值作為臺基噪聲水平的評估標準[3]。共分為5類臺基（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ），下面列出評估的標準，單位：m/s。

Ⅰ類臺基噪聲水平：RMS<3.16x10-8m/s

Ⅱ類臺基噪聲水平：3.16x10-8m/s≤RMS <1.00x10-7m/s

Ⅲ類臺基噪聲水平：1.00x10-7m/s≤RMS<3.16x10-7m/s

Ⅳ類臺基噪聲水平：3.16x10-7m/s≤RMS<1.00x10-6m/s

Ⅴ類臺基噪聲水平：1.00x10-6m/s≤RMS<3.16x10-6m/s

以此為依據，作者用所選時段的記錄數據計算了揭東臺臺基 1～20 Hz頻段48 h噪聲RMS值，由于所用儀器型號均為珠海泰德公司生產的一體化地震儀，型號為TVG-33S，這種儀器在國家要求統一使用的噪聲計算軟件中沒有相應型號和接近的型號可供選擇，因此采用廣東省地震局謝劍波高級工程師研制的噪聲計算程序進行計算，噪聲功率譜密度分析是評估臺基噪聲水平的另一有效方法。計算得出1～20 Hz頻帶內1/3倍頻程各中心頻點處地噪聲RMS均值及功率譜密度均值結果（見表1），48 h各時段的地動速度噪聲RMS值隨時間分布的柱狀圖（見圖4），作者的計算結果：臺站背景噪聲功率譜密度曲線在地球高噪聲模型（NHNM）和低噪聲模型（NLNM）之間（見圖5）。揭東臺48 h臺基1～20 Hz頻段的噪聲 RMS值為：1.97×10-8 m/s，符合RMS<3.16×10-8 m/s的I類標準，初步評估該臺基屬于“Ⅰ類臺基噪聲水平”。

5 結果與討論

（1）臺址背景噪聲水平為1～20 Hz頻段內速度RMS值1.97×10-8 m/s，達到Ⅰ類臺基噪聲水平（RMS<3.16×10-8 m/s）。

（2）新建臺站的臺基觀測一般在野外架設流動儀器進行，觀測時容易受到氣壓、風速、溫度、濕度等天氣因素的影響[4]。通過瀏覽波形數據，揭東臺觀測系統運行基本正常，沒有發現記錄中斷與波形異常情況，記錄到的天然地震與非天然地震都比較理想，波形特征突出，震相清楚易識。

（3）值得探討的是揭東臺地處南方丘陵地帶，氣候濕潤，降雨充沛，雷雨天氣頻繁，因而在臺址建設階段應充分考慮防雷防雨措施，做好防雷接地網。

通過揭東臺野外試記分析，依據“中國數字地震觀測網絡”區數字測震臺站勘選技術要求，充分考慮臺站觀測環境、基礎設施條件、臺站儀器配置、供電、通信、網絡、交通、安全以及后置維修等方面因素，因此認為在所選場地建揭東基準站條件比較理想。

參考文獻

[1] 吳書貴，蔣秀琴.數字遙測地震臺網建設與運行[M].北京：地震出版社，2003.

[2] 胡文灼，林偉，楊選，等.曲江臺野外試記分析[J].防災科技學院學報，2007（3）：77-80.

[3] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T 19531.1-2004，地震臺站觀測環境技術要求第1部分：測震[S].北京：中國標準出版社，2004.

[4] 任梟，劉瑞豐，梁建宏，等.國家數字地震臺網臺站地動噪聲功率譜分析[J].地震地磁觀測與研究，2004，25（1）：28.