测震台站动勘选技术指南分析.docx

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测震台站动勘选技术指南分析

附件2

中国地震背景场探测项目

测震台站场址勘选技术指南

中国地震背景场探测项目总工程师办公室

2009年4月

目录

1、勘选目的1

2、勘选流程1

3、图上作业1

3.1资料收集的种类和要求1

3.2点位的初选和备份2

4、宏观勘选2

4.1实地点位的选择2

4.2土地征（租）用2

4.3规划、供电、防雷、通信、道路、辅助建筑和设施3

4.4气象与气候条件3

4.5施工设计对勘选的其他要求3

4.6站址选定后应做的工作3

5、仪器勘选4

5.1测试使用的仪器设备4

5.2地脉动测试要求4

5.3通信测试要求4

5.4数据处理与分析5

5.4.1测震台站5

5.4.2测震台阵5

6、资料整理6

6.1应归档的资料6

6.2勘选报告的编写7

6.3测震台网观测站点之记7

附件2-1测震台站勘选报告参考格式8

附件2-2测震台网观测站点之记参考格式10

1、勘选目的

（1）踏勘测试拟建场址是否满足相关标准规范的技术要求；

（2）调研台站施工条件和建设成本，为编写可研报告及施工设计提供依据。

2、勘选流程

测震台站（阵）勘选分图上作业、宏观勘选和仪器勘选三个阶段。

（1）图上作业的主要任务是依据台站布局需求和大比例尺地图，初步确定宏观勘选的大致方位和范围，根据地质、气象、交通、通信、经济社会发展等地理人文环境，对建台的可行性进行初步分析，为下一步的宏观勘选作准备。

图上作业完成后需提交勘选工作实施方案及相关结果表格。

（2）宏观勘选是根据图上作业的结果进行实地踏勘，详细调查台基地质环境、气象、交通、供电、通信、土地权属、经济社会发展规划等地理人文条件，确定下一步仪器勘选的具体点位，调研台站施工条件和建设成本，一般每个台站应勘选不少于2个台址作为备选。

宏观勘选完成后应填写相关结果表格，并给出适合采取的观测方式（山洞、地面、井下等）、供电方式、通信方式、土地征用方式等方面的初步分析结论。

（3）仪器勘选包括现场地脉动仪器测试、必要的通信信道测试、测试数据分析处理、勘选报告编写和洽谈土地征用意向书等，确定拟建设台站的具体点位，给出拟采取的观测方式（山洞、地面、井下等）、供电方式、通信方式、土地征用方式以及建设成本等方面的明确结论。

仪器勘选完成后提交最终勘选报告。

3、图上作业

3.1资料收集的种类和要求

（1）台址附近的地质构造、水文地质等情况，包括基岩埋深、岩性、地下水位等，收集大比例尺的地质图；

（2）台址附近的地形、地貌情况，包括1:

5万的地形图；

（3）台址附近的气象条件，包括最大年温度变化、最大日温度变化、年均降雨量、最大风速、年均日照量以及冻土埋深等情况；

（4）交通条件，包括交通图等；

（5）台址附近公路、铁路、机场、水库、湖泊、河流以及大型厂矿等主要干扰源分布情况。

3.2点位的初选和备份

每个台站在图上作业时一般应初选2－3个点位。

4、宏观勘选

4.1实地点位的选择

（1）实地点位应符合台网布局的总体要求，一般国家数字测震台站（阵）依本项目立项建议书及可行性报告中初定台站地理位置的经纬度参数，新建台站位置与相邻的国家台间距的误差不超过20%；区域数字测震台站依本项目立项建议书及可行性报告中初定台站地理位置的经纬度参数，新建台站位置与相邻台站间距的误差不超过25%；

（2）台址应避开当地发展规划设定的建设区域；

（3）台址应选在地势起伏平缓地区，不应选在陡坡、风口或河滩等易涝地区；台址应避开地质断层带，最好选在无风化、无破碎夹层、大面积出露的基岩上，如花岗岩、辉绿岩、石英砂岩或灰岩等；不应该选在卵石或砂土地带；

（4）台址应尽量远离各种干扰源；

（5）台址应具备必需的电力、通讯、交通、安全条件。

4.2土地征（租）用

应对台址的土地权属、征用方式以及可行性进行详细调研，应与土地实际所有者签订土地征用（租用）意向书；对于采用租用方式的台站，土地租用期限不得少于30年。

4.3规划、供电、防雷、通信、道路、辅助建筑和设施

（1）到当地规划部门详细了解台址所在区域的经济、社会发展规划情况；

（2）了解台址附近的供电情况，包括交流供电的可行性、供电质量以及电力接入成本等。

对于不具备交流供电的台址，结合当地气象条件，初步提出拟采用的供电方案；

（3）调查台址附近的雷电灾害情况，拟定初步的防雷技术措施。

结合台址的地形地貌情况，估算防雷地网的埋设方式及成本；

（4）调查当地通信状况，给出可采用的通信方式并测算成本（包括建设与运行）；提出初步的通信技术方案；

（5）了解台址交通条件，对于需要自行建设道路的点位，估算工程量和建设成本；

（6）调查了解台站摆房等基础设施建设成本以及其它相关情况。

4.4气象与气候条件

实地调查了解台址附近的气象条件，包括最大年温度变化、最大日温度变化、年均降雨量、最大风速、年均日照量以及冻土埋深等情况；

海洋观测台还应调查了解当地最高潮位等水文资料。

4.5施工设计对勘选的其他要求

根据台站拟配备的仪器设备类型、地质构造和地形地貌等情况，综合分析拟采用的观测场地类型，并初步估算其成本。

对于拟利用已有山洞的台址，初步征求山洞所有者的意向。

4.6站址选定后应做的工作

选定站址后，利用手持GPS测量经纬度、高程等基本信息，填写“测震台网观测站点之记”（参考格式见附件）。

5、仪器勘选

5.1测试使用的仪器设备

国家台站勘选应采用宽频带地震仪，区域台站勘选可采用短周期地震仪。

地震计标称电压灵敏度为2000（v/m/s），自身噪声（1-20Hz频带内）低于1×10-8m/s；地震仪标称响应灵敏度应高于2.0×109count/（m/s）；数据采集器的采样率不低于100SPS。

台阵勘选要求同时投入观测的仪器数量不少于拟建子台数的50%，使用相同型号仪器，且各仪器的系统灵敏度相对偏差不超过10%。

台站勘选仪器还应包括笔记本电脑、必要的供电设备以及分析处理软件等。

5.2地脉动测试要求

（1）清理表面风化层，开挖观测基坑，以底部接触到坚实基岩为佳。

对短周期地震计，要求基坑深度超过2个地震计的高度，平整底部；对于宽带或甚宽带地震计，基坑深度应超过1m。

如地表坚实无法开挖基坑，则需要选择低洼避风处安放地震计，加装地震计罩，并在地周围堆沙土（或水泥砂浆）围堰，顶部用石板或木板加压重物作盖。

（2）架设仪器，待仪器稳定后，以短时间的记录数据粗测台基地脉动水平，在1-20Hz频带内噪声有效值低于2×10-7m/s可以继续测试。

（3）国家台要求可用的连续记录不少于72小时，区域台可用的连续记录不少于48小时。

台阵所有子台同时记录不少于240小时并记录到一个以上目标区发生的地震事件。

5.3通信测试要求

（1）对设计选用专用无线传输信道或无线延伸接入有线信道的台点，应进行无线信道分析和测试。

测绘路由图、菲涅尔区测算，测试无线环境噪声背景和场强储备。

（2）对设计选用GPRS/CDMA等公用无线网络方式传输的台点，应进行GPRS/CDMA网络传输信道测试，测试时间应选择网络繁忙时段。

5.4数据处理与分析

5.4.1测震台站

（1）预处理

人机交互初步判断地脉动观测数据中是否包含有地震、爆破及其他强烈干扰事件，并统计非天然地震事件发生频度N（次数/小时）和非天然地震事件持续时间占记录时间的百分比R（%）。

如果N0.05且R0.5%，则评估为干扰少；0.05N0.2且R0.5%，或N0.05且R1%则评估为干扰一般（可以接受）；如果N0.2或R1%，则评估为干扰严重（不可以接受，应查明原因，如预期无好转则需要另择地选台）。

对干扰不严重的，应将包括地震和非天然地震事件段数据截除，并用同样长度的后段无事件噪声波形数据予以填充。

（2）数据处理

按小时分别计算记录数据的加速度噪声功率谱密度（PSD），绘制3Hz频点的噪声功率谱密度值Vs时间的分布图；计算1～20Hz频带内各带宽速度噪声有效值（RMS）的平均值，以及整个观测期间内的总平均值，并绘制各小时段有效值Vs时间的分布柱状图。

对国家台除上述数据处理要求外，还应给出100S-20Hz的加速度噪声功率谱密度曲线（即长周期频段最低的台址背景噪声）以作评估。

勘选的台址在1-20Hz频段内垂直向平均速度噪声有效值应小于1×10-7m/s，井下台址应低于5×10-6m/s。

5.4.2测震台阵

（1）数据处理

计算台阵不同测点不同时间段的加速度噪声功率谱密度（PSD）。

选择噪声功率谱低的站点，作为备选点位。

（2）相关分析

对噪声和事件信号在不同频段内分别进行相关分析。

将噪声的不相关性和信号的相关性作为最终确定阵址几何形状的另一原则。

选定的各子台记录到的噪声的相关系数要小于0.2，而信号的相关系数要大于0.8。

对于远震，通常频段定在0.2－5Hz，震相为P；对于地方震，通常频段定在1－10Hz，震相为Pn、Pg、Sn，Lg、Rg等。

对各子台的记录噪声和事件两两进行相关分析，再将每两个子台间的距离作为横坐标，拟合一条具有标准方差的相关系数—距离曲线。

由事件对噪声的相关系数差急剧缩小之处确定子台的相互距离，由不同震相相关系数差确定台阵的各环的半径。

（3）时间域聚束分析

A.关于频率—波数和慢度—时间域的分析；

B.利用获取的事件信号，计算出慢度－时间图，以及方位角－时间图，把慢度的分辨力对方向的依赖性和方位角的分辨力对方向的依赖性也作为选址的依据；

C.绘制波数响应图,直观地反映台阵对各方位入射波的响应分辨能力。

将获取的事件信号的不同震相序列进行时间域的聚束分析，把聚束形成的质量也作为台阵位置好坏的判据。

6、资料整理

6.1应归档的资料

勘选完成后，以下资料应整理归档：

（1）勘选所记录的原始波形记录；

（2）勘选过程中的影像资料（含注解说明）；

（3）勘选报告。

6.2勘选报告的编写

经过勘选、测试和计算，编写勘选报告，勘选报告内容要求及格式见“附件2-1：

测震台站勘选报告参考格式”。

6.3测震台网观测站点之记

“测震台网观测站点之记”参考格式见附件2-2。

附件2-1中国地震背景场探测项目测震台站场址勘选报告参考格式

附件2-2测震台网观测站点之记

附件2-1中国地震背景场探测项目测震台站场址勘选报告参考格式

第一章概述

1.1任务来源与目的

任务来源、建设内容、勘选目的等。

1.2勘选内容与依据

勘选工作内容、执行标准与依据等。

1.3勘选过程

勘选承担单位、负责人、任务分工、勘选时间、过程等。

1.4设备与数据处理

测试使用的仪器系统；

数据处理方法与使用的软件。

1.5候选场址概况

结果总体评估与描述，勘选台址点位总表，本省测震台站与勘选台址点位分布图；

（以下分章逐个描述勘址点位勘选测试情况）

第二章××测震台

2.1台站概况

包括台站类别，观测手段，观测系统类型，是否综合性台站等；

2.2台址环境及地质概况

综合描述台址点位详细地理位置、地质构造环境、气象条件、水文气候条件、主要干扰源等。

应提供所勘选台址周边的图件包括：

地质构造图、地形图（影像图）、行政交通图等；

2.3地脉动测试情况及数据分析

包括测试设备（参数）、测试时间，记录时长，干扰事件统计分析结果，加速度功率谱密度计算结果，噪声有效值计算结果等；

2.4传输信道分析测试结果；

2.5建设条件分析

综合描述勘址点位的交通条件，供电和避雷情况，通信条件，安全条件，施工条件，土地征用条件、发展规划等；

拟采用的建筑类型、观测方式、供电通信避雷方式等；

基础设施建设工程量估算，建设周期和建设经费估算。

2.6综合评价结果

从观测场地测试结果、建设条件勘察结果、施工可行性、建成后运行条件、经费额度控制等方面分析场址是否适于台站建设，给出明确结论。

2.7勘选人员。

附录1测震台网观测站点之记

附录2征（租）地协议书

附件2-2测震台网观测站点之记参考格式

测震台网观测站点之记

填报单位：

档案编号：

台站名称

台站建设类型

□新建

台站类别

□国家台□区域台□海岛台□台阵

□改建

台址岩性

□升级

台站位置

经度：

台站场地类型　

□地面

纬度：

□山洞

高程：

（米）

□井下

台站地址：

联系人：

供电条件

交通条件

　数据通信条件

施工条件（包括基建、供电、避雷接地等）

安全保护条件

年最高温度

年平均降雨量

年最低温度

年最大风力

年平均气压

冻土深度

（米）

地形地貌

点位地理位置图

点位平面位置图

点位地形图（1：

5万）

点位地质构造图（1:

20万）

干扰源

距离（千米）

干扰源

距离（千米）

土地权属

征用条件

可否征用或租用，并附意向协议书

台站勘选综合评价

勘选单位

勘选人员

勘选日期