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(shù)字地震觀測網(wǎng)絡項目的全面實施，山東省相繼建成了數(shù)字化的地震前兆臺網(wǎng)、測震臺網(wǎng)、強震臺網(wǎng)，基本實現(xiàn)了地震監(jiān)測技術(shù)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化[1]。因受投資額度、專業(yè)設(shè)備等條件的限制，地震監(jiān)測臺網(wǎng)密度仍然偏低，整個臺網(wǎng)布局不夠均勻，監(jiān)測能力有待加強?！笆晃濉表椖恳?guī)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(wǎng)建設(shè)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(shè)任務，并對省局臺網(wǎng)中心的信息服務系統(tǒng)進行了完善。隨著“十一五”監(jiān)測臺網(wǎng)項目的圓滿完成，全省大部分地區(qū)地震監(jiān)控能力達到ML1.4，濟南、青島等局部地區(qū)監(jiān)控能力達到ML1.0。山東監(jiān)測臺網(wǎng)臺站的平均間距達到40公里，實現(xiàn)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(jiān)測臺網(wǎng)項目的建設(shè)內(nèi)容

根據(jù)山東省防震減災“十一五”項目的建設(shè)規(guī)劃目標，依據(jù)《數(shù)字地震臺站觀測規(guī)范》《地震臺站觀測環(huán)境技術(shù)要求》《測震臺站選址要求》等技術(shù)規(guī)范的要求，對擬建設(shè)項目臺站場地進行了實地技術(shù)勘選測試，勘選內(nèi)容包括臺站觀測環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)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(shè)任務及對省局臺網(wǎng)中心信息服務系統(tǒng)的完善。

1.1 區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)擴建

區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)擴建是山東省防震減災“十一五”監(jiān)測類項目的測震分項。技術(shù)人員先對擬選的臺站進行技術(shù)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(shè)的技術(shù)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(huán)境技術(shù)要求》中所提出的要求；臺站的電力、水源充足，自然環(huán)境清潔，通訊、交通運輸方便，所處環(huán)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(shè)的34個測震臺站，配備專業(yè)設(shè)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(xiāng)臺、兗州臺、蓬萊臺、萊州臺、石島臺。

1.2 地震監(jiān)測預報試驗場建設(shè)

地震監(jiān)測預報試驗場建設(shè)是山東省防震減災“十一五”監(jiān)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(shù)人員依據(jù)《地震及前兆數(shù)字觀測技術(shù)規(guī)范》(試行)中電磁觀測、地殼形變觀測、地下流體觀測的技術(shù)規(guī)范，對前兆各分項工程的建設(shè)場地進行了勘選測試，在收集分析擬選場地基礎(chǔ)資料(地質(zhì)構(gòu)造圖、航空磁測圖、布格重力異常梯度圖等)的基礎(chǔ)上，對場地現(xiàn)場的地理、地貌和環(huán)境條件等進行了實地踏勘和現(xiàn)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(shù)人員根據(jù)《中國前兆電磁觀測技術(shù)規(guī)程》要求，經(jīng)實地堪選測試，選定了6個適宜電磁觀測建設(shè)的臺站。其中新建地磁臺站2個：山東省地震監(jiān)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(jù)《中國前兆鉆孔形變觀測技術(shù)規(guī)程》和觀測環(huán)境要求，技術(shù)人員經(jīng)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(jiān)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(shù)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(qū)劉村臺站、山亭區(qū)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(jiān)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(tǒng)建設(shè)

技術(shù)人員經(jīng)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(shù)字強震動臺網(wǎng)技術(shù)規(guī)程》要求。所建設(shè)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(shè)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(tǒng)完善

信息服務系統(tǒng)完善的建設(shè)內(nèi)容為：網(wǎng)絡系統(tǒng)優(yōu)化改造、網(wǎng)絡安全系統(tǒng)建設(shè)、信息節(jié)點建設(shè)、信道改造。其中網(wǎng)絡系統(tǒng)優(yōu)化改造包括核心廣域網(wǎng)接入節(jié)點、核心局域網(wǎng)的改造、環(huán)境動力監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)、門禁系統(tǒng)的改善。網(wǎng)絡安全系統(tǒng)建設(shè)包含網(wǎng)絡安全、數(shù)據(jù)安全建設(shè)。信息節(jié)點建設(shè)方面新建了33個節(jié)點，主要分兩類：一類是由區(qū)域中心進行設(shè)備和技術(shù)建設(shè)的4個節(jié)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(wǎng)絡設(shè)備、區(qū)域中心進行技術(shù)建設(shè)的節(jié)點，包括羅莊、蒙陰、沂水、郯城、泗水等29個臺。對部分信息節(jié)點進行了信道、網(wǎng)絡設(shè)備及電源的升級改造。信道改造完成了47個節(jié)點的CDMA和電話線傳輸信道升級為3G信道的建設(shè)任務。

2 臺網(wǎng)布局與監(jiān)測能力

2.1 區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)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(wǎng)的分布密度顯著提高，區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)擴建項目共完成了34個臺站的建設(shè)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(qū)，使整個臺網(wǎng)布局均勻合理。臺站數(shù)量與密度的增加，使臺網(wǎng)監(jiān)測能力得到提高。目前，山東測震臺網(wǎng)省內(nèi)陸地監(jiān)控能力由“十五”臺網(wǎng)ML2.0提高到現(xiàn)在的ML1.4；濟南、青島等地區(qū)由“十五”臺網(wǎng)ML1.2提高到現(xiàn)在的ML1.0。山東省“十一五”數(shù)字測震臺站分布圖如圖1所示。

圖1 山東省“十一五”數(shù)字測震臺站分布圖

2.2 地震監(jiān)測預報試驗場建設(shè)

為進一步提高地震年度和短臨預測水平，實現(xiàn)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(nèi)領(lǐng)先水平的地震前兆監(jiān)測預報實驗場建設(shè)。為此，地震監(jiān)測預報實驗場所建設(shè)的臺站選擇了一些地震活動性高，構(gòu)造典型性強，臺網(wǎng)工作基礎(chǔ)好，震例資料積累較多，研究程度較高的地區(qū)。隨著“十一五”期間“地震監(jiān)測預報實驗場”項目建設(shè)的完成，山東主要地震帶的地震前兆監(jiān)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?！笆晃濉逼陂g，我省共完成了42個臺站的建設(shè)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(wǎng)新增和改造臺站分布圖

2.3 地震烈度速報系統(tǒng)建設(shè)

“十一五”期間，建設(shè)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(shù)先進的強震觀測臺網(wǎng)，大大提高了對山東省行政區(qū)域范圍及周邊地區(qū)強地震動的監(jiān)測能力。“十一五”強震動觀測臺站建設(shè)完成后，我省強震動臺的布設(shè)密度顯著提高，臺站平均距離達到32公里。臺網(wǎng)全部采用寬頻帶數(shù)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(shù)發(fā)生了質(zhì)的變化，大幅度增強獲取近場強震動數(shù)據(jù)的能力，也為建立、完善我省地震烈度速報系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。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(wǎng)絡服務系統(tǒng)完善

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

3 技術(shù)成果與效益

3.1 技術(shù)成果

山東省“十一五”監(jiān)測臺網(wǎng)的建成，填補了我省監(jiān)測臺站的稀疏地區(qū)，數(shù)字測震臺站由原來的81個增加到目前的127個，固定數(shù)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(qū)范圍內(nèi)及周邊地區(qū)的監(jiān)測能力。山東省內(nèi)陸地區(qū)地震監(jiān)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(qū)監(jiān)測能力相對較強，達到ML1.0[2]。地震信息網(wǎng)絡通過“十一五”的建設(shè)和完善，極大地提高了網(wǎng)絡的可靠性、可用性和安全性，提升了網(wǎng)絡各種功能的服務能力，改善了地震信息系統(tǒng)的服務質(zhì)量，拓寬了在地震監(jiān)測預報、地震應急、地震科研等領(lǐng)域的網(wǎng)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(shù)系統(tǒng)是一個強有力的補充，從臺站的布局、臺網(wǎng)的監(jiān)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(shù)平臺支持。

3.2 效益

觀測數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)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(chǔ)資料。山東省防震減災“十一五”項目新建的以24位數(shù)據(jù)采集器、寬(甚寬)頻帶地震計為主的地震觀測系統(tǒng)與原來的16位數(shù)采、短周期地震計的觀測系統(tǒng)相比，提高了整個臺網(wǎng)的觀測動態(tài)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(chǔ)。強震觀測資料可為地震學基礎(chǔ)研究(如震源模式、震源參數(shù)、發(fā)展機理、地震波傳播規(guī)律等，特別是近場強地面地震動和震源破裂過程細節(jié)的研究)提供基礎(chǔ)資料。新建成的數(shù)字強震動臺網(wǎng)，彌補了我省強震動紀錄的不足，所記錄的強震數(shù)據(jù)對當?shù)氐墓こ炭拐鹪O(shè)防、抗震鑒定、抗震加固、震害預測、區(qū)域地震動衰減規(guī)律研究及重大工程的地震安全性評價、地震區(qū)劃等都有重要的參考價值。所使用的TCP/IP協(xié)議和2M的光纖電路進行數(shù)據(jù)傳輸，IP直接到儀器，適合于臺網(wǎng)之間及臺網(wǎng)與臺站之間進行數(shù)據(jù)共享與交換，提高了臺站的監(jiān)測與速報能力。臺網(wǎng)試運行期間，山東臺網(wǎng)對山東及周邊地區(qū)發(fā)生的多次地震進行了成功速報，并向省委、省政府及各有關(guān)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(yōu)良的觀測數(shù)據(jù)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(yè)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(jiān)測臺網(wǎng)的建設(shè)成果定將產(chǎn)生預期的經(jīng)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(yè)信息網(wǎng)絡總體架構(gòu)圖

4 結(jié)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(jīng)濟發(fā)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(yè)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(shù)字地震臺網(wǎng)的建設(shè)[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.