河北省文安县地震现场应急观测系统设计

河北省文安县地震现场应急观测系统设计

现场监测是新的观测系统设计的基本依据2006年7月4日11点56分25.4秒，在河北省文安县（3853'n，11615'e）发生了ms5.1地震，震源深度为13km。北京、天津等地普遍有感,地震产生了广泛的社会影响。地震后20分钟,中国地震局向中国地震局地球物理研究所的国家地震现场应急观测队下达了地震现场监测任务。由应急队和研究所科技发展部主任张东宁处长根据文安地区地震监测现状和应急流动设备现状进行了新的地震流动观测系统设计,组成了3辆车10个人21套装备的地震现场流动观测队伍,并于14时10分从地球物理所出发,同日16时50分左右到达文安地震现场指挥部,同时正在雄县修台的两名队员也集中到地震现场指挥部。到达现场后,与河北省地震局测震队伍汇合,组成了文安地震现场应急观测组。1观测仪器与观测系统由于已知在文安地震现场附近有文安、雄县、静海、霸县等常规地震观测台,所以,本次地震现场观测不采用常规地震应急观测方式,改为采用点阵面布设,目的是在现有较好的地震监测能力条件下,监测孕震区的地下详细活动和变化信息。因此,本次携带装备是由十五数字地震观测网络项目新购置的地震应急监测设备和科学台阵仪器设备,地震计采用英国Graulp短周期地震计,数据采集器采用港震公司的EDAS-24IP和美国Reftek-130B。根据现场指挥部对文安地震的宏观震情掌握情况(当时宏观震中在毕家坊,后来到晚上宏观调查队伍汇总时基本确定于大围河,微观震中在史各庄和大刘镇之间),流动观测台阵覆盖微观震中和宏观震中,尽可能包括通过文安的NNE和WE方向的两条断层。因此,观测点位布设按照3~6千米间距布设,由南向北共布置4条测线,每条测线布设了5个流动地震台站。经过实际选址和架设,最后形成了21×28km2范围的地震观测台阵面。全部现场观测地震台站分布见图1。其中文安现场指挥部架设了一个可以实时显示的台站,以使指挥部及时掌握地震信息。这样的观测系统布设,兼顾了地震现场应急观测和对该地区开展深入研究的双重目的,希望通过观测到的余震数据,开展孕震区的探测和研究;文安现场指挥部的实时监测和显示台站,可以实时向指挥部报告和展示地震情况。2现场现场的流动观测2006年7月4日,到达指挥部的队员们了解了宏观震情、与现场指挥部商量了对本次地震的监测方案并获得同意后,地球所地震现场应急工作队测震组与河北地震局现场工作组一起,分为4个小组,于当日17:00~21:30在河北文安地震现场架设了7个临时地震台,具体架设地点为:西三官、北留寨、孔家务、崔家坊、刘小泗、西庄、大围河。晚上在22时赶回到地震现场指挥部汇报了当天的的台站布设情况,并在现场指挥部架设了1个可实时监测和展示地震波形的观测台站。2006年7月5日,现场队员分为两组,全天冒着夏日高温,连续作战,汗水多次湿透了衣服,每一个台站架设后都是挥汗如雨。就是这样,全体队员面对各种复杂的场面和环境,仔细挑选观测点布局和环境,以最快的速度和细致的操作,到晚上18时,圆满完成了剩余13个流动台站的架设任务。建成了图1中部署的全部台站。与此同时,楼海博士针对现场设备(ref_tech数据采集器)和港震公司数据采集器数据格式不一致的问题,连续工作,分析和编写了数据格式转换程序,最终形成了将各种数据汇集到一起,采用地震台网分析处理的软件的工作模式。同时,杨建思研究员也用GPRS将已经实现网络传输的雄县地震台站数据实时传送到应急现场指挥中心。地震现场流动监测工作持续了一个星期,由于该地震余震稀少,根据中国地震局、河北省地震局、地震现场监测队共同决定,撤销对现场的流动观测,地震现场的监测工作由首都圈台网继续进行。地震应急观测队的工作得到了地震现场指挥部以及指挥长修济刚副局长的表扬,而且嘱咐地球物理研究所一定要保持好这支流动观测队伍。地震现场指挥部撤离后,河北省地震局王钟山副局长亲自带队视察了流动地震台站,并对流动地震台站建设速度和质量给予了充分的肯定。3保证人员的技术素质和综合素质如果说本次地震现场观测工作可圈可点的话,那么可以归结为如下6个因素:①应急队伍常备不懈的状态;②应急队伍人员的科学技术素质和身体素质;③良好的应急流动装备和不断进步的监测技术;④强而有力的后方支援(一个单位领导和各部门的支持与协同行动);⑤应急指挥部的有序和灵活指挥;⑥当地政府与群众的支持。然而,成绩已经是过去,问题才是需要永远面对的。经过文安地震现场观测实践,提出首都圈地震应急现场(主要是观测)工作以下建议供讨论。3.1站和固定首都圈具有全国分布最密集的常规地震观测台站,地震应急观测应当采用流动与固定台站相结合的模式。但是,由于目前首都圈台网采用内部专线DDN网络系统,在应急观测时,流动台站和固定台站不容易结合在一起,所以,在本次地震现场观测中,没能利用到固定台站的资料,同样,固定台站也没有享用到流动台站的资料,这是将来首都圈地震应急观测中需要改进的问题。最简单的改进办法可以是:在首都圈台网任何一个台网分中心的数据汇集机(IPserver)上加入新网卡形成一机双网卡,用新加网卡接入Internet并确定固定IP地址,对其中的IP数据流控制部分进行修改,加入一些预留的IP数据口,这样保证流动观测数据可以随时接入并与现有固定台站合并,同时流动台网也可以获取现有固定台站的实时观测数据。3.2震情趋势物理分析需要挖掘的观测数据分析现有的首都圈地震观测网络产出一般的地震序列目录已经不再是问题,许多地方还可以得到较好的余震空间分布图像。在这里的应急流动观测,其要求实际上远远不只是观测地震序列目录本身,而是要提供可以进行综合分析的观测结果。我们这次尝试的是想要得到孕震体的详细结构(可惜余震太少未能如愿),地震与潜在断层、构造的关系等等。实际上,在进一步进行震情趋势物理分析时,所需要的还远远不止是这些,而是要进一步挖掘观测数据中可以反演的一系列反映物理背景的参数(波速变化、介质Q值、S波分裂、地震应力降和环境应力变化、震源机制解及变化、地震破裂过程及断层面等等)。而上述这些,部分是可以做到、部分是现场与后方结合可以做到、还有一些是需要努力才能做到的。3.3收集和整理历史地震资料,是地震勘探、研究地震地质构造在文安现场中,大家屡屡提到张国民研究员请人带到地震现场的一本书,这本书是以前地震学家对这一地区的研究成果汇集,这本书对于本次地震现场的地震分析预报等等起到了重要的参考作用。这也反映出现场工作对于地震区背景资料的依赖性。实际上,人的时间尺度和地壳运动的时间尺度根本无法比较,所以,背景资料在地震现场中发挥着重要的作用。专家是站在前人肩上的人,许多知识和经验来自于大家的实践积累。特别是在首都圈,各行各业开展了各种观测、探测和研究,所以,建议组织专门的人员,收集地震系统内外的地质构造、地球物理观测、地球物理探测等等的资料并加以汇编,甚至建成数据库,这将造福于整个防震减灾事业。回顾在建国初期,中国地震资料一穷二白的时候,是李善邦先生组织当时地球物理研究所的人员,从历史资料、全国的县志、甚至是碑文等等中,收集历史地震资料,最后成为我国长期建设的基础参考资料,它们在我国历代区划图、长期地震预测中起到了非常重要的作用。对于地震预测研究,需要的不仅仅是历史地震资料,还需要历史综合的地质、地球物理、形变、流体、地球化学等等资料。3.4我国地震仪和地震网的研究是我国研究地震成果的一个重要在1966年邢台地震现场观测中,地震学家们总结出了密集—平静的世界认可的地震前兆规律,它被成功地用在1974年的海城地震预报;由于现场工作的需要,我国地震仪研制在那段时间有了飞跃的发展,遥测地震台网也是那时的产物。这些成果指导了后几十年的地震观测和研究工作。那时的邢台地震现场工作是监测和研究同时开展的,所以它有显著的成绩和贡献。近些年来,由于国力和防震减灾工作的提升,地震现场工作机会更多,但是研究目的的机会相对不足,创新的东西不多。实际上地震现场是开展研究、从实际中去认识地震的最好机会、也是检验观测系统和对观测系统提出改进思路的最好机会。3.5活动的、实时的震区的震情、行动有一定的跟踪在文安地震现场和其他地震现场一个切身的体会是:将地震活动展示给政府、媒体和希望了解情况的人对于安定民心、对于政府和现场应急指挥部即时了解震情等等,作用远大于我们的预期。首先,活动的、实时的震区的地震活动,