2024強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)年度報(bào)告

1 3 3 4 64.1數(shù)據(jù)處理 64.2數(shù)據(jù)共享 74.3數(shù)據(jù)的典型應(yīng)用 74.3.1地震烈度速報(bào) 4.3.2用于區(qū)劃圖編制的強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建 4.3.3工程地震動(dòng)輸入強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)記錄選用 強(qiáng)烈地震動(dòng)是造成建筑工程結(jié)構(gòu)破壞和人員傷亡的主要原因，在各類場(chǎng)地和工程結(jié)構(gòu)上布設(shè)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)儀器，對(duì)地震動(dòng)以及工程結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)進(jìn)行觀測(cè)，獲得真實(shí)可靠強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)記錄，稱為強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)。強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)記錄有著廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，為地震工程學(xué)、工程地震學(xué)、地球物理學(xué)和地震學(xué)等研究提供數(shù)據(jù)支撐，為地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖和工程抗震規(guī)范編制等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為工程抗震試驗(yàn)和抗震設(shè)計(jì)提供真實(shí)地震動(dòng)輸入。隨著強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)儀器和觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展，強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)已進(jìn)一步成為地震預(yù)警、地震烈度速報(bào)、震害快速評(píng)估及結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的重要手段。二、強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)站點(diǎn)建設(shè)1923年日本關(guān)東大地震后，日本末廣恭二提出記錄地震加速度時(shí)程儀器的設(shè)計(jì)方案，1931年美國(guó)開始強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)儀器的研制工作，1932年弗里曼主持研制出第一臺(tái)強(qiáng)震儀，次年在美國(guó)長(zhǎng)灘地震中獲得第一個(gè)強(qiáng)震動(dòng)加速度時(shí)程記錄。1956年，劉恢先院士提議開展強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)工作并制定研究計(jì)劃，1962年，在新豐江大壩布設(shè)了我國(guó)第一個(gè)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)站，并獲取了我國(guó)首條強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)記錄。1964~1965年期間，強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)進(jìn)入了第一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期，逐步在我國(guó)主要地震活動(dòng)區(qū)的地面、建筑物、大壩上布設(shè)了強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)站。1982年進(jìn)入第二個(gè)快速發(fā)展時(shí)期，我國(guó)與美、澳、日、俄開展強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)合作，并先后建立了中國(guó)第一代和第二代強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)記錄數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室，奠定了我國(guó)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)與數(shù)據(jù)處理技術(shù)的基礎(chǔ)?！熬盼濉逼陂g，中國(guó)地震局開始改造全國(guó)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)，建成了283個(gè)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)站，主要分布在首都圈、川滇地區(qū)、甘青地區(qū)以及東南沿海地區(qū)?！笆濉逼陂g，中國(guó)數(shù)字強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)開始建設(shè)，強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)進(jìn)入了第三個(gè)快速發(fā)展時(shí)期。2008年，在地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)建成了包括1/154個(gè)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)站子11中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所310個(gè)烈度速報(bào)臺(tái)站以及14個(gè)專用強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)陣的觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，大幅提升了強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)的密度及獲取強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)記錄的能力，在汶川地震的主余震中獲取了7338條高質(zhì)量記錄?！笆晃濉逼陂g實(shí)施的中國(guó)地震背景場(chǎng)探測(cè)項(xiàng)目增設(shè)了236個(gè)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)站，形成了由1803個(gè)臺(tái)站組成的中國(guó)數(shù)字強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)。地震重點(diǎn)監(jiān)我國(guó)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)進(jìn)入數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化階段?！笆晃濉蓖瓿珊笾袊?guó)數(shù)字強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)站網(wǎng)分布圖如圖2-1所示。1制圖單位：中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)中心▲△圖2-1“十一五”完成后中國(guó)數(shù)字強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)站網(wǎng)分布圖2018年國(guó)家預(yù)警工程開始實(shí)施，并于2024年7月完成驗(yàn)收。在31個(gè)省完成15899個(gè)站點(diǎn)建設(shè)。其中，新建臺(tái)站13706個(gè)，包括基準(zhǔn)站732個(gè)、基本站2205個(gè)、一般站10769個(gè)；改造原有站點(diǎn)2193個(gè)，包括改造基準(zhǔn)站1196個(gè)(包含25個(gè)低噪24三、強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所擁有我國(guó)最全的強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)。自上世紀(jì)八十年代，謝禮立院士倡導(dǎo)建立了強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)(SMDB)以來(lái)，數(shù)據(jù)庫(kù)中收錄了我國(guó)1968年以來(lái)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)站的模擬記錄和數(shù)字化記錄，歷史模擬記錄均進(jìn)行了數(shù)字化處理。隨著國(guó)家預(yù)警工程建設(shè)，強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)站網(wǎng)密度的快速增長(zhǎng)，強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)得到了極大的豐富，僅2024年一年獲取的地震記錄就已達(dá)到以往數(shù)據(jù)總量的65%。截至2024年12月31日，我國(guó)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)共計(jì)79402條，處理后事件波形數(shù)據(jù)累計(jì)約100GB,全部具備共享?xiàng)l件。我國(guó)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)記錄大部分來(lái)自于西部地區(qū)南北地震帶、天山地震帶、首都圈和東南沿海地區(qū)，中部地區(qū)和東部地區(qū)獲得的記錄相對(duì)較少(圖3-1、圖3-2),國(guó)家預(yù)33中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所警工程建成后，區(qū)域記錄獲取能力將得到改善。數(shù)據(jù)庫(kù)記錄收錄情況見圖3-3、圖3-4,其中2024年，因國(guó)家預(yù)警工程站點(diǎn)數(shù)量的數(shù)量級(jí)增加，獲得強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)記錄最多，共計(jì)31323條；其次為2008年，主要為汶川主余震記錄，其中主震記錄1260條，余震記錄6078條。小于5.0級(jí)的地震個(gè)數(shù)為2039個(gè)，記錄條數(shù)為50433占數(shù)據(jù)總量的63.5%;PGA小于10cm/s2的58557條，占比約為73.7%,數(shù)據(jù)分布情況如圖3-5和3-6所示。500-≥5.0級(jí)10-24925-49.950-999100-1999200-3999400-7999圖3-5地震個(gè)數(shù)按年分布情況圖3-6加速度記錄PGA分布情況3.22024年度數(shù)據(jù)獲取情況截至2024年12月31日，2024年度全國(guó)21個(gè)省、自治區(qū)獲取記錄的地震共556次。其中2.0~3.9級(jí)地震448次，4.0~4.9級(jí)地震90次，5.0~5.9級(jí)地震15次，6.0~6.9級(jí)地震1次，7.0級(jí)以上地震2次，震中分布情況如圖3-7所示。累計(jì)獲取強(qiáng)震動(dòng)數(shù)7919組(23757條)。44年度報(bào)告zz圖3-72024年獲取記錄地震震中分布圖圖3-82024年獲取記錄PGA分布圖2024年度數(shù)據(jù)中，新疆地區(qū)獲取記錄最多，其次為西南的川滇地區(qū)(見圖3-9)。獲取記錄的震級(jí)分布主要為3.0~4.9級(jí)，占比約72%(見圖3-10);PGA小于10cm/s2的條數(shù)為26654,占比約85%(見圖3-11),觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)的密度增加，大大提升了記錄獲取量，對(duì)比往年記錄可以發(fā)現(xiàn)，大震近場(chǎng)記錄獲取的量也有很大提升，尤其是近震中的臺(tái)站記錄。0o圖3-11記錄獲取情況PGA分布直方圖55中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所四、數(shù)據(jù)處理及共享中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)中心以強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)記錄為基礎(chǔ)，開展數(shù)據(jù)匯集、處理及入庫(kù)工作，并向科研單位、高校、企業(yè)等機(jī)構(gòu)開展強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)共享服務(wù)，已為近四百項(xiàng)重大科研項(xiàng)目提供離線服務(wù)數(shù)據(jù)量超過(guò)500GB,支撐發(fā)表科技文獻(xiàn)數(shù)千篇，為地震工程學(xué)、工程地震學(xué)和地震學(xué)等領(lǐng)域的科學(xué)研究和發(fā)展提供了重要基礎(chǔ)支撐。強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理通常由數(shù)據(jù)信息核對(duì)和預(yù)處理、數(shù)據(jù)校正、數(shù)值積分、反應(yīng)譜與傅里葉譜計(jì)算、數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)與管理五部分組成。處理流程如圖4-1所示。信息核對(duì)信息核對(duì)數(shù)據(jù)解碼、格式轉(zhuǎn)換(地震信息、場(chǎng)地信息)未校正加速度記錄濾波器選擇濾波帶寬選擇校正加速度記錄計(jì)算傅里葉幅值譜計(jì)算加速度反應(yīng)譜圖件繪制簡(jiǎn)報(bào)編寫及信息發(fā)布數(shù)據(jù)入庫(kù)及管理積分速度積分位移6強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)年度報(bào)告強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)年度報(bào)告2024年中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所已為國(guó)內(nèi)38家單位，包含高校、科研院所(中心)、省地震局和企業(yè)科研人員提供了近25萬(wàn)條強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)記錄，數(shù)據(jù)量近46GB;為國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和各類省部級(jí)科技計(jì)劃等61個(gè)項(xiàng)目提供數(shù)據(jù)服務(wù)；為數(shù)百篇學(xué)術(shù)論文提供數(shù)據(jù)支持。強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)作為重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，應(yīng)用于設(shè)計(jì)反應(yīng)譜、結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析、地震動(dòng)三要素研究以及地震動(dòng)預(yù)測(cè)模型(GMPE)等地震工程領(lǐng)域相關(guān)研究中。近年來(lái)隨著數(shù)據(jù)的不斷積累，特別是國(guó)家預(yù)警工程建成后海量數(shù)據(jù)的獲取，強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)在國(guó)家重點(diǎn)領(lǐng)域安全能力提升、韌性城鄉(xiāng)建設(shè)、地震預(yù)警科學(xué)研究等方向也得到了廣泛應(yīng)用。圖4-2強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)圖2024年數(shù)據(jù)共享服務(wù)的61項(xiàng)科技項(xiàng)目中，強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)中心根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際需求提供定制化數(shù)據(jù)產(chǎn)品，其中部分項(xiàng)目的研究成果發(fā)表在《EarthquakeEngineeringandEngineeringVibration》《JournalofGeophysicalResearch》《BulletinoftheSeismologicalSocietyof4.3.1地震烈度速報(bào)中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)中心承擔(dān)著國(guó)家強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)地震應(yīng)急7的任務(wù)，在震后數(shù)分鐘內(nèi)為地震主管部門提供地震應(yīng)急強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)簡(jiǎn)報(bào)。內(nèi)容包括：儀器地震烈度、峰值加速度、峰值速度和反應(yīng)譜等空間分布圖，為地震應(yīng)急救援提供數(shù)據(jù)支撐；提供極震區(qū)具有強(qiáng)破壞潛力的強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)記錄及其反應(yīng)譜曲線，以便災(zāi)害評(píng)估專家能夠根據(jù)地震動(dòng)的周期特征判斷不同類型建筑可能遭受破壞的嚴(yán)重程度，分析災(zāi)害產(chǎn)生的原因。例如，圖4-3至4-6為強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)中心在2023年12月18日甘肅積石山6.2級(jí)地震和2024年1月23日新疆烏什7.1級(jí)地震中提供的儀器地震烈度空間分布圖和典型強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)記錄及反應(yīng)譜曲線圖。強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)簡(jiǎn)報(bào)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)簡(jiǎn)報(bào)2023年12月18日甘肅積石山6.2級(jí)地震儀器地震烈度分布圖82024年度報(bào)告2024年01月23日2024年01月23日新疆烏什7.1級(jí)地震儀器地震烈度分布圖四D截至2024年12月31日，強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)中心共計(jì)應(yīng)急處理國(guó)內(nèi)外有影響地震26次，其中包括國(guó)內(nèi)地震24次、國(guó)外日本地震2次(見圖4-7及表4-1)。On●so9表4-12024年應(yīng)急處理地震目錄表序號(hào)序號(hào)震級(jí)震中經(jīng)度震中緯度獲取記PGA臺(tái)站120240101日本本州西岸近海7.4級(jí)地震7.467892220240808日本九州島附近海域7.1級(jí)地震2320240822新疆庫(kù)車5.0級(jí)地震強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)是地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖編制中地震動(dòng)衰減規(guī)律建立所需的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，選取合理的強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)，提取可靠的關(guān)鍵特征參數(shù)是強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)建立的重點(diǎn)工作。中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所針對(duì)我國(guó)數(shù)字強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)于2007-2020年期間獲取的12363組自由場(chǎng)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)記錄，完成了所有記錄的信息核查校對(duì)，設(shè)計(jì)了我國(guó)臺(tái)站、距離、波形和強(qiáng)度指標(biāo)六類元數(shù)據(jù)。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無(wú).TPGA.PGV.PGD.CAV.In.IA.Dss.DsRS_x_s,x_XXX.sxxXX,PSA_RoID50x波形元數(shù)據(jù)(8個(gè)參數(shù))強(qiáng)度指標(biāo)元數(shù)據(jù)(431個(gè)參數(shù))臺(tái)站元數(shù)據(jù)(46個(gè)參數(shù))震源元數(shù)據(jù)(21個(gè)參數(shù))距離元數(shù)據(jù)(4個(gè)參數(shù))事件元數(shù)據(jù)(9個(gè)參數(shù))平面文件型數(shù)據(jù)庫(kù)挑選出地震、臺(tái)站信息完備正確的記錄10626個(gè)記錄編目入庫(kù)，并對(duì)每個(gè)觀測(cè)分量(總計(jì)31878個(gè))記錄進(jìn)行零線調(diào)整、低通和高通濾波等數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)出可靠的加速度、速度和位移波形，并給出了每個(gè)分量記錄高、低通濾波截止頻率(fp、fp)推圖4-9強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)記錄的高、低通濾波截止頻率推薦值分布地震區(qū)劃圖編制組，支撐我國(guó)地震區(qū)劃編制工作。建立了我國(guó)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)記錄工程地震動(dòng)輸入選用系列方法與流程，具備公共服務(wù)的技術(shù)條件，可以面向高層建筑及重要建筑結(jié)構(gòu)提供滿足現(xiàn)行行業(yè)或國(guó)家抗震設(shè)計(jì)規(guī)范要求的地震動(dòng)輸入，可以銜接重大工程地震安全性評(píng)價(jià)結(jié)果提供基于一致風(fēng)險(xiǎn)譜、條件均值譜、條件譜的地震動(dòng)輸入選取。定制化服務(wù)。構(gòu)建了高烈度區(qū)近斷層工程地震動(dòng)輸入強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)記錄備選數(shù)據(jù)庫(kù)，給出了面向隔震和非隔震結(jié)構(gòu)在不同概率水準(zhǔn)(50年63%和50年2%)、不同阻地震激勵(lì)輸入。目標(biāo)譜±20%頻段[0.42,4.4]均值譜均值譜目標(biāo)譜±20%42068五、總結(jié)與展望我國(guó)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)自上