沙成寧，崔煜，趙永海

(青海省地震局，青海西寧 810001)

青海省數(shù)字測震臺網(wǎng)監(jiān)測效能評估

沙成寧，崔煜，趙永海

(青海省地震局，青海西寧 810001)

從歷史沿革、臺網(wǎng)布局與監(jiān)測能力、測震臺站、臺網(wǎng)中心等幾個方面介紹了青海省數(shù)字測震臺網(wǎng)的現(xiàn)狀，并通過評估，分析今后的發(fā)展方向。

青海；數(shù)字測震臺網(wǎng)；監(jiān)測效能；評估

1 歷史沿革

青海省地震局成立于1972年，到1981年先后建立了門源、西寧、烏蘭、香日德、瑪多、諾木洪、大武、格爾木、玉樹、德令哈、湟源、樂都、龍羊峽、花土溝地震臺，形成了以專業(yè)臺站為主，地方和企業(yè)臺站為輔的模擬測震臺網(wǎng)，1979年建成了龍羊峽電廠遙測地震臺網(wǎng)[1]。隨后，根據(jù)觀測環(huán)境的變化，對烏蘭、諾木洪、瑪多等部分臺站進行了調(diào)整。在“九五”期間，青海省對測震觀測系統(tǒng)進行了數(shù)字化建設(shè)，建成了格爾木、花土溝2個國家數(shù)字地震臺和湟源、都蘭2個區(qū)域數(shù)字地震臺，并與甘肅省地震局共同建設(shè)了祁連區(qū)域數(shù)字地震臺，形成了一定規(guī)模的數(shù)字地震監(jiān)測體系?！笆濉逼陂g，通過“中國數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡(luò)”項目的實施，至2007年7月初，青海省初步建成一個由9個國家數(shù)字測震臺、21個區(qū)域數(shù)字測震臺、12個流動測震臺組成的區(qū)域數(shù)字測震觀測臺網(wǎng)，實現(xiàn)了全省地震監(jiān)測臺站觀測數(shù)據(jù)的匯集和統(tǒng)一分析處理，形成了一個比較完善的數(shù)字地震觀測系統(tǒng)。2011～2012年間，實施“青海省重點地區(qū)地震臺網(wǎng)建設(shè)”項目，建成江西溝區(qū)域數(shù)字測震臺和海東、海南、海西、海北、黃南、果洛、玉樹7個區(qū)域數(shù)字測震臺網(wǎng)。2009～2013年間，青海省地震局又組織實施了“中國地震背景場探測”項目，建成了冷湖、曲麻萊2個國家數(shù)字測震臺，烏蘭、烏圖美仁、達日、久治、清水河、囊謙、河南等縣7個區(qū)域數(shù)字測震臺和由9個子臺及1個中繼站組成的格爾木小孔徑臺陣。這些臺站的建設(shè)，使青海省數(shù)字測震臺網(wǎng)得到進一步的補充和完善。

2 臺網(wǎng)布局與監(jiān)測能力

2.1 現(xiàn)狀

青海省數(shù)字測震臺網(wǎng)由11個國家數(shù)字測震臺、28個區(qū)域數(shù)字測震臺及一個測震臺網(wǎng)中心組成。另外，經(jīng)中國地震臺網(wǎng)中心JOPENS系統(tǒng)服務(wù)器接收了周邊省份中甘肅臺網(wǎng)14個、新疆臺網(wǎng)2個、西藏臺網(wǎng)4個、四川臺網(wǎng)4個，共24個鄰省(區(qū))臺站數(shù)據(jù)。同時還接收了青海油田花土溝數(shù)字地震臺網(wǎng)小黑山、干柴溝2個臺站數(shù)據(jù)。當前的青海省數(shù)字測震臺網(wǎng)的臺站分布情況如圖1所示。

根據(jù)青海省不同地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展狀況及人口聚居情況，測震臺網(wǎng)在東部地區(qū)臺站分布密度較大，臺間距約為30 km～100 km，中部地區(qū)臺站分布密度較小，臺間距約為100 km～200 km，西部地區(qū)臺站分布極其稀疏，平均臺間距大于200 km。根據(jù)近震震級ML計算公式[2]，計算青海地震臺網(wǎng)的監(jiān)測能力，結(jié)果為：以西寧為中心的經(jīng)濟較發(fā)達、人口較稠密地區(qū)的地震監(jiān)測能力達到ML1.5級，東部地區(qū)及個別臺站分布較密地區(qū)的地震監(jiān)測能力達到ML2.0級，中部地區(qū)及柴達木盆地地區(qū)的地震監(jiān)測能力達到ML2.5級，而處于青藏交界的唐古拉山地區(qū)由于臺站極少，地震監(jiān)測能力只能達到ML3.0級左右。青海省測震臺網(wǎng)加入周邊省(區(qū))臺網(wǎng)臺站后的監(jiān)測能力如圖2。通過分析青海測震臺網(wǎng)產(chǎn)出的地震目錄，臺網(wǎng)實際監(jiān)控能力與以上表述基本相符，個別區(qū)域還略強。

圖1 青海數(shù)字測震臺網(wǎng)臺站分布

圖2 青海數(shù)字測震臺網(wǎng)監(jiān)測能力示意圖

2.2 評估分析

青海省位于青藏高原東北部，東西長約1 200 km，南北寬約800 km，面積約為72萬平方千米。人口分布最顯著的特點為地廣人稀、東稠西疏。省會西寧及東部農(nóng)業(yè)區(qū)，人口比較聚集，經(jīng)濟相對比較發(fā)達，所以通信、供電、安全等各方面條件比較便利，具備建設(shè)測震臺站的各種條件，因此臺站布局從目前的觀測效果來看，能滿足觀測要求。但是中西部地區(qū)，尤其是三江源地區(qū)和可可西里地區(qū)，由于多為牧區(qū)及無人區(qū)，無論從通信、供電、安全，還是臺站維護等各方面考慮都不具備臺站建設(shè)的條件或建設(shè)條件很差，造成現(xiàn)有的地震臺站臺間距過大，所以監(jiān)測能力一直較低。

“十三五”期間，隨著“國家地震烈度速報與預(yù)警工程”項目的實施，青海省地震局計劃在全省新建17個數(shù)字測震臺，這些臺站的建設(shè)可逐步改善中西部地區(qū)不盡合理的臺站布局，提高青海省數(shù)字地震臺網(wǎng)在上述地區(qū)的監(jiān)測能力。不過從整體布局來看，青海省數(shù)字測震臺網(wǎng)的布局還不是很完善，東密西疏的布局不會有明顯的改變，從長遠的發(fā)展來看，還須加大西部地區(qū)臺站建設(shè)的投入力度，進一步改善這種狀況。

3 測震臺站

3.1 現(xiàn)狀

青海省數(shù)字測震臺網(wǎng)JOPENS系統(tǒng)目前接入的本省固定臺站共計41個(包括花土溝臺網(wǎng)小黑山、干柴溝臺)。依據(jù)相關(guān)標準[2]，41個臺站按環(huán)境地噪聲水平分類，Ⅰ級臺為37個、Ⅱ級臺為3個、Ⅲ級臺為1個(詳見表1)；根據(jù)臺站距干擾源的距離分類，符合標準要求的臺站為24個，距離大于標準要求50%的臺站6個，距離小于標準要求50%的臺站11個。另外，按臺站觀測場地分類，山洞類型7個、淺坑類型12個、地表類型22個(詳見表1)；根據(jù)臺基基巖條件分類，完整基巖臺站為26個、破碎基巖臺站為14個、土層臺為1個。

青海省數(shù)字測震臺網(wǎng)11個國家測震臺觀測系統(tǒng)采用了超寬頻帶或甚寬頻帶觀測系統(tǒng)，頻帶范圍分別為360 Sec～50 Hz、120 Sec～50 Hz，其中格爾木臺配置武漢力泉測震技術(shù)有限公司生產(chǎn)的JCZ-1T型超寬頻帶地震計及北京港震機電技術(shù)有限公司生產(chǎn)的EDAS-24IP型24位數(shù)據(jù)采集器；花土溝、湟源、都蘭、德令哈、大武、玉樹、祁連、冷湖、曲麻萊臺配置武漢力泉測震技術(shù)有限公司生產(chǎn)的CTS-1E或CTS-1EF型甚寬頻帶地震計及北京港震機電技術(shù)有限公司生產(chǎn)的EDAS-24IP或EDAS-24GN型24位數(shù)據(jù)采集器；諾木洪區(qū)域測震臺配置英國Guralp Systems Limited公司生產(chǎn)的CMG-3T型甚寬頻帶地震計及CMG-24DM型24位數(shù)據(jù)采集器；臺網(wǎng)其余27個區(qū)域數(shù)字測震臺及花土溝臺網(wǎng)小黑山、干柴溝臺全部配置寬頻帶觀測系統(tǒng)，頻帶范圍為60 Sec～40 Hz，具體設(shè)備型號為北京港震機電技術(shù)有限公司生產(chǎn)的BBVS-60型寬頻帶地震計及EDAS-24IP或EDAS-24GN型24位數(shù)據(jù)采集器[3](詳見表1)。

表1 青海省數(shù)字測震臺網(wǎng)臺站信息

臺站供電方式分交流供電和太陽能供電兩種，對具備交流供電條件的臺站采用交流市電加UPS電源供電方式，UPS供電延時均大于8小時。對不具備交流供電條件的采用太陽能供電方式，該種方式由太陽能電池板、充電控制器、蓄電池等組成，供電延時全部設(shè)計為大于5個連續(xù)陰雨天。根據(jù)臺站的實際情況，各臺采用的通信方式各有不同，具備信息節(jié)點的臺站，數(shù)據(jù)通過信息節(jié)點信道傳回臺網(wǎng)中心。臺站采用的通信方式有MSTP、SDH光纖專線、無線網(wǎng)橋轉(zhuǎn)光纖專線、3G網(wǎng)絡(luò)VPN專線[4]等。所有臺站均安裝了避雷接地裝置，但個別臺站由于接地電阻較大，年均有1～2次雷擊情況。臺網(wǎng)大部分野外臺站安全保護條件較差，因此雇用了當?shù)貑挝还ぷ魅藛T或農(nóng)牧民進行安全看護。

青海省測震臺網(wǎng)典型臺站的技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成如圖3。

圖3 青海省測震臺網(wǎng)典型臺站的技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成

根據(jù)中國地震臺網(wǎng)中心“業(yè)務(wù)運行評價系統(tǒng)”統(tǒng)計結(jié)果，近3年來青海測震臺網(wǎng)臺站的平均實時運行率為：2013年97.98%、2014年97.34%、2015年97.69%，滿足《測震臺網(wǎng)運行管理辦法》相關(guān)要求。

3.2 評估分析

青海省數(shù)字測震臺網(wǎng)的固定臺站按其環(huán)境噪聲水平及臺基條件來說，整體情況優(yōu)良。但隨著小城鎮(zhèn)自身發(fā)展、擴張及地方工業(yè)的發(fā)展，早期建設(shè)的一些臺站受到的干擾越來越多，如湟源、都蘭、德令哈、大武、玉樹、同仁、樂都等臺，均因城市建設(shè)，如蓋高樓、修公路、建工礦企業(yè)等原因，造成臺站干擾源太多，數(shù)據(jù)質(zhì)量逐年下降。都蘭地震臺就因擺房附近修建高速公路，于2014年11月進行了擇址重建。

從臺站觀測儀器系統(tǒng)來看，青海測震臺網(wǎng)所有臺站均配置超寬頻帶、甚寬頻帶及寬頻帶觀測

系統(tǒng)，基本滿足大尺度地殼運動觀測的要求。經(jīng)過多年不斷地改造和完善，各個臺站運行狀況穩(wěn)定，產(chǎn)出數(shù)據(jù)完整、可靠，各項運行指標滿足相關(guān)規(guī)范要求，為地震速報、編目、大震應(yīng)急、科學(xué)研究等工作提供了大量高質(zhì)量的數(shù)據(jù)和資料。但與此同時，部分臺站也存在一些問題，主要包括：“十五”項目期間配備設(shè)備趨于老化，存在一定的運行隱患；CTS-1地震計缺乏有效的技術(shù)支持及售后服務(wù)；BBVS-60地震計存在零漂現(xiàn)象，需定期調(diào)零等。因青海局所有國家臺均未配備備用設(shè)備，區(qū)域備件中心相關(guān)設(shè)備又配備不足，導(dǎo)致這些臺站出現(xiàn)問題后，很難及時恢復(fù)。另外，由于青海省整體經(jīng)濟條件落后，自然、氣候環(huán)境惡劣，部分縣城及小鄉(xiāng)鎮(zhèn)的供電很不穩(wěn)定，導(dǎo)致個別在這些地區(qū)的交流供電無人值守臺站經(jīng)常斷記，由于路途遙遠且交通不便，這些臺站維護難度很大。

4 臺網(wǎng)中心

4.1 現(xiàn)狀

青海測震臺網(wǎng)中心主要承擔本地區(qū)及周邊地區(qū)的大震速報、地震編目等工作。該臺網(wǎng)中心系統(tǒng)主要包括通信網(wǎng)絡(luò)接入、臺站觀測數(shù)據(jù)接入?yún)R集、數(shù)據(jù)傳輸與共享服務(wù)、地震數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)庫管理與服務(wù)、系統(tǒng)管理與備份、技術(shù)系統(tǒng)運行監(jiān)控等幾部分(圖4)。軟件系統(tǒng)采用JOPENS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5.2版本。

圖4 青海測震臺網(wǎng)中心技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

青海省測震臺網(wǎng)中心系統(tǒng)利用各種先進技術(shù)可以迅速、準確的處理地震波形數(shù)據(jù)。在青海省境內(nèi)及鄰省發(fā)生大地震時，臺網(wǎng)自動速報系統(tǒng)可在1～3分鐘內(nèi)給出初步定位結(jié)果，以供相關(guān)地震應(yīng)急人員參考。同時，震情值班人員快速進行人機交互分析，在12分鐘內(nèi)給出正式速報結(jié)果，并通過EQIM地震速報系統(tǒng)上傳中國地震臺網(wǎng)中心。相關(guān)速報結(jié)果經(jīng)青海省地震信息自動發(fā)布系統(tǒng)，第一時間向省地震局全體工作人員、市州地震部門工作人員、省防震減災(zāi)領(lǐng)導(dǎo)小組成員進行發(fā)布。

數(shù)據(jù)產(chǎn)出和應(yīng)用方面，青海測震臺網(wǎng)目前向中國地震臺網(wǎng)中心共享了38個臺站的實時波形，和甘肅、四川、新疆、西藏四個周邊省(區(qū))共享了臨近臺站實時波形。產(chǎn)出臺網(wǎng)及臺站連續(xù)波形、地震事件波形、地震目錄等產(chǎn)品，提供給預(yù)報中心用于地震會商及科學(xué)研究工作。目前，青海測震臺網(wǎng)還在開展震源機制解等新參數(shù)的產(chǎn)出工作。臺網(wǎng)每月還產(chǎn)出運行月報資料，包括臺網(wǎng)概況、運行維護情況、儀器標定、臺站背景噪聲分析等內(nèi)容，對數(shù)據(jù)可用性做出準確判斷。

4.2 評估分析

青海省數(shù)字測震臺網(wǎng)中心的硬軟件配置基本滿足目前工作的需要，大震速報、數(shù)據(jù)產(chǎn)出能力也能達到要求。目前存在的主要問題是臺網(wǎng)所使用的廣東省地震局研發(fā)的JOPENS軟件還處在不斷完善的過程當中，在日常的工作中出現(xiàn)的問題較多，青海測震臺網(wǎng)中心又只有1名專業(yè)人員從事軟件系統(tǒng)的維護工作，其他值班人員對軟件系統(tǒng)的維護知之甚少，所以出現(xiàn)問題后，處理時間有時過長。此外，在現(xiàn)有的人員中也缺少硬件維護方面的專業(yè)人才，如果硬件出現(xiàn)問題，只能請專業(yè)人員進行維護。因此需要在今后的工作當中加大對人才的培養(yǎng)，同時考慮引進專業(yè)技術(shù)人員進行軟硬件的維護工作。

測震臺網(wǎng)管理方面，雖然制定有規(guī)章制度，但因為工作多而雜，所以制度無法顧及到方方面面，因此還不夠完善，有些方面僅限于原則性的規(guī)定，在具體實施的過程中不能有效執(zhí)行，存在著不少偏差。

青海是國內(nèi)幾個地震多發(fā)的省份之一，大震速報多、地震編目條目多、儀器維護任務(wù)重、困難多。臺網(wǎng)工作人員編制偏少，整體技術(shù)水平不高，知識結(jié)構(gòu)也不能很好地滿足臺網(wǎng)目前的運行。因此如何將測震臺網(wǎng)的工作任務(wù)進行合理的分解，工作人員合理的配置，規(guī)章制度尤其是實施細則的制定，是下一步需主要解決的問題。

5 綜合評估結(jié)論及建議

青海作為一個發(fā)震頻次高、強度大的省份，自數(shù)字測震臺網(wǎng)投入運行以來，經(jīng)歷了汶川8.0級、大柴旦6.3級和6.4級、玉樹7.1級、門源6.4級等多次大地震的考驗，發(fā)揮了重要作用，也取得了不錯的成績。但由于受自然環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展等各方面的制約，仍然存在臺站分布不夠合理、備用儀器不足、人員偏少、人才缺乏、配置不夠合理、制度不夠完善等多方面的問題。

在今后更長的時間內(nèi)，應(yīng)該加強在青海西部及青南地區(qū)的臺站建設(shè)工作，并改造部分觀測環(huán)境惡化的臺站，逐步消除或減少監(jiān)測盲點，使青海數(shù)字測震臺網(wǎng)的布局更加合理，到2020年左右，爭取西部的臺站分布密度達到平均臺間距100 km左右，全省監(jiān)測能力達到ML2.5級左右，為地震監(jiān)測及預(yù)報工作打下堅實的基礎(chǔ)。同時，要進一步提升臺網(wǎng)自動速報水平，推進地震新參數(shù)的產(chǎn)出，為地震預(yù)報、地震應(yīng)急、震害防御、科學(xué)研究等工作提供更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。

[1] 青海省地震局．青海省地震監(jiān)測志[M]．北京：地震出版社，2005：5-11．

[2] 中國地震局.地震及前兆數(shù)字觀測技術(shù)規(guī)范(地震觀測)[M].北京：地震出版社，2001：1-38.

[3] 趙永海，陳永花，陳冬柏.青海數(shù)字遙測臺網(wǎng)地震監(jiān)測能力評估[J].高原地震，2010，22(1)：30-33.

[4] 趙軍，韓磊. VPN技術(shù)在地震監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)遠程維護中的應(yīng)用[J].地震地磁觀測與研究，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

沙成寧(1975— )，男，青海西寧人，本科，工程師，主要從事地震臺網(wǎng)設(shè)計、建設(shè)及運行維護等。

P315.61

A

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