2024强震动观测年度报告

1 3 3 4 64.1数据处理 64.2数据共享 74.3数据的典型应用 74.3.1地震烈度速报 4.3.2用于区划图编制的强震动观测数据库构建 4.3.3工程地震动输入强震动观测记录选用 强烈地震动是造成建筑工程结构破坏和人员伤亡的主要原因，在各类场地和工程结构上布设强震动观测仪器，对地震动以及工程结构的地震反应进行观测，获得真实可靠强震动观测记录，称为强震动观测。强震动观测记录有着广阔的应用领域，为地震工程学、工程地震学、地球物理学和地震学等研究提供数据支撑，为地震动参数区划图和工程抗震规范编制等提供基础数据，为工程抗震试验和抗震设计提供真实地震动输入。随着强震动观测仪器和观测技术的发展，强震动观测已进一步成为地震预警、地震烈度速报、震害快速评估及结构健康监测的重要手段。二、强震动观测站点建设1923年日本关东大地震后，日本末广恭二提出记录地震加速度时程仪器的设计方案，1931年美国开始强震动观测仪器的研制工作，1932年弗里曼主持研制出第一台强震仪，次年在美国长滩地震中获得第一个强震动加速度时程记录。1956年，刘恢先院士提议开展强震动观测工作并制定研究计划，1962年，在新丰江大坝布设了我国第一个强震动观测台站，并获取了我国首条强震动观测记录。1964~1965年期间，强震动观测进入了第一个快速发展时期，逐步在我国主要地震活动区的地面、建筑物、大坝上布设了强震动观测台站。1982年进入第二个快速发展时期，我国与美、澳、日、俄开展强震动观测合作，并先后建立了中国第一代和第二代强震动观测记录数字化实验室，奠定了我国强震动观测与数据处理技术的基础。“九五”期间，中国地震局开始改造全国强震动观测台网，建成了283个强震动观测台站，主要分布在首都圈、川滇地区、甘青地区以及东南沿海地区。“十五”期间，中国数字强震动台网开始建设，强震动观测进入了第三个快速发展时期。2008年，在地震重点监视防御区建成了包括1/154个强震动观测台站子11中国地震局工程力学研究所310个烈度速报台站以及14个专用强震动观测台阵的观测网络，大幅提升了强震动观测台网的密度及获取强震动观测记录的能力，在汶川地震的主余震中获取了7338条高质量记录。“十一五”期间实施的中国地震背景场探测项目增设了236个强震动观测台站，形成了由1803个台站组成的中国数字强震动观测台网。地震重点监我国强震动观测进入数字化和网络化阶段。“十一五”完成后中国数字强震动观测站网分布图如图2-1所示。1制图单位：中国地震局工程力学研究所强震动观测中心▲△图2-1“十一五”完成后中国数字强震动观测站网分布图2018年国家预警工程开始实施，并于2024年7月完成验收。在31个省完成15899个站点建设。其中，新建台站13706个，包括基准站732个、基本站2205个、一般站10769个；改造原有站点2193个，包括改造基准站1196个(包含25个低噪24三、强震动观测数据中国地震局工程力学研究所拥有我国最全的强震动观测数据。自上世纪八十年代，谢礼立院士倡导建立了强震动观测数据库(SMDB)以来，数据库中收录了我国1968年以来强震动观测台站的模拟记录和数字化记录，历史模拟记录均进行了数字化处理。随着国家预警工程建设，强震动观测站网密度的快速增长，强震动数据得到了极大的丰富，仅2024年一年获取的地震记录就已达到以往数据总量的65%。截至2024年12月31日，我国强震动观测数据共计79402条，处理后事件波形数据累计约100GB,全部具备共享条件。我国强震动观测记录大部分来自于西部地区南北地震带、天山地震带、首都圈和东南沿海地区，中部地区和东部地区获得的记录相对较少(图3-1、图3-2),国家预33中国地震局工程力学研究所警工程建成后，区域记录获取能力将得到改善。数据库记录收录情况见图3-3、图3-4,其中2024年，因国家预警工程站点数量的数量级增加，获得强震动观测记录最多，共计31323条；其次为2008年，主要为汶川主余震记录，其中主震记录1260条，余震记录6078条。小于5.0级的地震个数为2039个，记录条数为50433占数据总量的63.5%;PGA小于10cm/s²的58557条，占比约为73.7%,数据分布情况如图3-5和3-6所示。500-≥5.0级10-24925-49.950-999100-1999200-3999400-7999图3-5地震个数按年分布情况图3-6加速度记录PGA分布情况3.22024年度数据获取情况截至2024年12月31日，2024年度全国21个省、自治区获取记录的地震共556次。其中2.0~3.9级地震448次，4.0~4.9级地震90次，5.0~5.9级地震15次，6.0~6.9级地震1次，7.0级以上地震2次，震中分布情况如图3-7所示。累计获取强震动数7919组(23757条)。44年度报告zz图3-72024年获取记录地震震中分布图图3-82024年获取记录PGA分布图2024年度数据中，新疆地区获取记录最多，其次为西南的川滇地区(见图3-9)。获取记录的震级分布主要为3.0~4.9级，占比约72%(见图3-10);PGA小于10cm/s²的条数为26654,占比约85%(见图3-11),观测台网的密度增加，大大提升了记录获取量，对比往年记录可以发现，大震近场记录获取的量也有很大提升，尤其是近震中的台站记录。0o图3-11记录获取情况PGA分布直方图55中国地震局工程力学研究所四、数据处理及共享中国地震局工程力学研究所强震动观测中心以强震动观测记录为基础，开展数据汇集、处理及入库工作，并向科研单位、高校、企业等机构开展强震动数据共享服务，已为近四百项重大科研项目提供离线服务数据量超过500GB,支撑发表科技文献数千篇，为地震工程学、工程地震学和地震学等领域的科学研究和发展提供了重要基础支撑。强震动数据标准化处理通常由数据信息核对和预处理、数据校正、数值积分、反应谱与傅里叶谱计算、数据评价与管理五部分组成。处理流程如图4-1所示。信息核对信息核对数据解码、格式转换(地震信息、场地信息)未校正加速度记录滤波器选择滤波带宽选择校正加速度记录计算傅里叶幅值谱计算加速度反应谱图件绘制简报编写及信息发布数据入库及管理积分速度积分位移6强震动观测年度报告强震动观测年度报告2024年中国地震局工程力学研究所已为国内38家单位，包含高校、科研院所(中心)、省地震局和企业科研人员提供了近25万条强震动观测记录，数据量近46GB;为国家重点研发计划、国家自然科学基金和各类省部级科技计划等61个项目提供数据服务；为数百篇学术论文提供数据支持。强震动观测数据作为重要的数据基础，应用于设计反应谱、结构抗震设计和结构地震反应分析、地震动三要素研究以及地震动预测模型(GMPE)等地震工程领域相关研究中。近年来随着数据的不断积累，特别是国家预警工程建成后海量数据的获取，强震动观测数据在国家重点领域安全能力提升、韧性城乡建设、地震预警科学研究等方向也得到了广泛应用。图4-2强震动数据应用统计图2024年数据共享服务的61项科技项目中，强震动观测中心根据项目的实际需求提供定制化数据产品，其中部分项目的研究成果发表在《EarthquakeEngineeringandEngineeringVibration》《JournalofGeophysicalResearch》《BulletinoftheSeismologicalSocietyof4.3.1地震烈度速报中国地震局工程力学研究所强震动观测中心承担着国家强震动观测数据地震应急7的任务，在震后数分钟内为地震主管部门提供地震应急强震动观测简报。内容包括：仪器地震烈度、峰值加速度、峰值速度和反应谱等空间分布图，为地震应急救援提供数据支撑；提供极震区具有强破坏潜力的强震动观测记录及其反应谱曲线，以便灾害评估专家能够根据地震动的周期特征判断不同类型建筑可能遭受破坏的严重程度，分析灾害产生的原因。例如，图4-3至4-6为强震动观测中心在2023年12月18日甘肃积石山6.2级地震和2024年1月23日新疆乌什7.1级地震中提供的仪器地震烈度空间分布图和典型强震动观测记录及反应谱曲线图。强震动观测简报强震动观测简报2023年12月18日甘肃积石山6.2级地震仪器地震烈度分布图82024年度报告2024年01月23日2024年01月23日新疆乌什7.1级地震仪器地震烈度分布图四D截至2024年12月31日，强震动观测中心共计应急处理国内外有影响地震26次，其中包括国内地震24次、国外日本地震2次(见图4-7及表4-1)。On●so9表4-12024年应急处理地震目录表序号序号震级震中经度震中纬度获取记PGA台站120240101日本本州西岸近海7.4级地震7.467892220240808日本九州岛附近海域7.1级地震2320240822新疆库车5.0级地震强震动观测强震动观测数据是地震动参数区划图编制中地震动衰减规律建立所需的重要基础数据，选取合理的强震动观测数据，提取可靠的关键特征参数是强震动观测数据库建立的重点工作。中国地震局工程力学研究所针对我国数字强震动观测台网于2007-2020年期间获取的12363组自由场强震动观测记录，完成了所有记录的信息核查校对，设计了我国台站、距离、波形和强度指标六类元数据。evtid,evttime,evtevtid,evttime,evtname,long_epi.,lat_epi.DMM_type,src_basicEQ_M.0.6,2.T-Phunge,B-Plunge.P-Phunge.TOF,mm_seW.A.Zref_focal_mech,flag_focal_mest_id,st_code,st_name_cn,sst_sC_CN,st_SC_uS.Vwaveform_id.quality_level,dt,t_duration,chamel_c无.TPGA.PGV.PGD.CAV.In.IA.Dss.DsRS_x_s,x_XXX.sxxXX,PSA_RoID50x波形元数据(8个参数)强度指标元数据(431个参数)台站元数据(46个参数)震源元数据(21个参数)距离元数据(4个参数)事件元数据(9个参数)平面文件型数据库挑选出地震、台站信息完备正确的记录10626个记录编目入库，并对每个观测分量(总计31878个)记录进行零线调整、低通和高通滤波等数据处理，产出可靠的加速度、速度和位移波形，并给出了每个分量记录高、低通滤波截止频率(fp、fp)推图4-9强震动观测记录的高、低通滤波截止频率推荐值分布地震区划图编制组，支撑我国地震区划编制工作。建立了我国强震动观测记录工程地震动输入选用系列方法与流程，具备公共服务的技术条件，可以面向高层建筑及重要建筑结构提供满足现行行业或国家抗震设计规范要求的地震动输入，可以衔接重大工程地震安全性评价结果提供基于一致风险谱、条件均值谱、条件谱的地震动输入选取。定制化服务。构建了高烈度区近断层工程地震动输入强震动观测记录备选数据库，给出了面向隔震和非隔震结构在不同概率水准(50年63%和50年2%)、不同阻地震激励输入。目标谱±20%频段[0.42,4.4]均值谱均值谱目标谱±20%42068五、总结与展望我国强震动观测台网自上