盧大偉李小軍

1）中國地震局地球物理研究所，北京 100081

2）地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)工程研究中心，北京 100036

中國大陸強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)發(fā)展研究＊

盧大偉1，2）李小軍1）

1）中國地震局地球物理研究所，北京 100081

2）地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)工程研究中心，北京 100036

本文通過全局性、長期性、前瞻性的開展強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)發(fā)展研究，總結(jié)了目前國內(nèi)外強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)的現(xiàn)狀及兩者之間的差距，在此基礎(chǔ)上，總結(jié)分析了21世紀(jì)前20年我國強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)與態(tài)勢(shì)，提出關(guān)于強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)發(fā)展系統(tǒng)的、整體的觀點(diǎn)和看法，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供咨詢意見，為國家制定中長期發(fā)展規(guī)劃，特別是“十二五”發(fā)展規(guī)劃和重點(diǎn)項(xiàng)目提供參考。

強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)；發(fā)展領(lǐng)域

引言

強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)是認(rèn)識(shí)地震動(dòng)特征和各類工程結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)特性的主要手段［1］。我國是世界上地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一，地震引起的建筑物和工程設(shè)施倒塌破壞是導(dǎo)致人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失的主要原因。發(fā)展強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)，積累實(shí)際強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)，對(duì)于確定地震動(dòng)衰減規(guī)律、研究場地土層反應(yīng)、分析結(jié)構(gòu)的抗震性能、進(jìn)行地震危險(xiǎn)性分析和地震區(qū)劃，進(jìn)而為建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)具有重要的意義［2－3］。

在過去的幾十年里，強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)在地震工程學(xué)與近場地震學(xué)發(fā)展、地震區(qū)劃圖編制及工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范修訂等方面發(fā)揮了重要的作用。近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和數(shù)字觀測(cè)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)規(guī)模與密度有了顯著增長，強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)在地震工程學(xué)中的作用日益明顯，應(yīng)用領(lǐng)域也開始向地震烈度速報(bào)、地震預(yù)警、震害快速評(píng)估、地震應(yīng)急反應(yīng)與智能控制、結(jié)構(gòu)安全診斷等方面逐步擴(kuò)展，強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)已發(fā)展成為震災(zāi)預(yù)防與地震應(yīng)急的重要基礎(chǔ)［4－7］。

1 強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)現(xiàn)狀

1.1 國際強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)現(xiàn)狀

自1933年世界上第一個(gè)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)站建設(shè)以來，全球用于強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)的儀器數(shù)量現(xiàn)達(dá)3萬余臺(tái)。美國布設(shè)的強(qiáng)震儀有5 000臺(tái)以上，其中結(jié)構(gòu)臺(tái)陣有400多個(gè)，目前正在實(shí)施ANSS計(jì)劃，在26個(gè)地震危險(xiǎn)性較高的大城市布設(shè)的7 000臺(tái)強(qiáng)震儀分別位于自由地表和結(jié)構(gòu)上，其中結(jié)構(gòu)臺(tái)陣不低于3 000個(gè)［8］；中國臺(tái)灣已布設(shè)了700多個(gè)自由場強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站、100多個(gè)結(jié)構(gòu)臺(tái)陣，都市區(qū)內(nèi)自由場臺(tái)站的平均間距已近3km。日本的強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)儀器也有近5 000臺(tái)，其中規(guī)模較大的強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)有：K－NET有線遙測(cè)強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)，由1 000個(gè)布設(shè)于自由場地的寬頻帶、大動(dòng)態(tài)范圍數(shù)字強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站組成，臺(tái)站平均間距為25km；KiK－NET有線遙測(cè)強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)，由522個(gè)加速度計(jì)布設(shè)于井下100～2 000m的數(shù)字強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站組成；氣象廳地震烈度觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)，由522個(gè)使用簡易強(qiáng)震儀的觀測(cè)臺(tái)站組成。

近年來，大震預(yù)警系統(tǒng)和地震快速反應(yīng)系統(tǒng)在國際上也發(fā)展迅速［9－11］。墨西哥墨西哥市、日本東京和中國臺(tái)北先后建立了基于實(shí)時(shí)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)的城市地震預(yù)警系統(tǒng)，主要用于高速鐵路的緊急制動(dòng)、化工廠和核電站采取緊急防震措施、高層建筑電梯的地震控制、海嘯報(bào)警以及消防部門和醫(yī)院及時(shí)采取應(yīng)急措施等。

同時(shí)，在基于強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)的震害快速評(píng)估系統(tǒng)方面也取得了很大進(jìn)展［12］。例如，日本東京煤氣公司建立了一個(gè)用于評(píng)估煤氣管道系統(tǒng)震后破壞狀況的SIGNAL系統(tǒng)。1998年1月，東京煤氣公司又開始建立高密度實(shí)時(shí)地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)SUPREME。在約3 100km2的范圍內(nèi)布設(shè)約3 600臺(tái)新地震計(jì)（譜烈度計(jì)）。這種地震儀不僅能記錄加速度時(shí)程，還能測(cè)定譜烈度以及根據(jù)最大加速度、譜烈度、估計(jì)位移和估計(jì)周期判斷是否發(fā)生液化，目的是能夠高精度地估計(jì)地震破壞和實(shí)時(shí)判定液化，以便及時(shí)采取應(yīng)急措施。

另外，美國科學(xué)家還發(fā)展了一種基于微機(jī)的地震記錄系統(tǒng)，用于進(jìn)行震后快速安全評(píng)估。這種系統(tǒng)已在中國臺(tái)灣的許多建筑物上布設(shè)，在震后1小時(shí)內(nèi)就可以自動(dòng)完成對(duì)建筑物的安全評(píng)估。

1.2 國內(nèi)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)現(xiàn)狀

（1）現(xiàn)有觀測(cè)規(guī)模

圖1 我國大陸強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)分布

我國地震工程界歷來十分重視強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)。目前，地震系統(tǒng)及其他部門和企業(yè)在自由場地及建筑物、橋梁和大壩等工程結(jié)構(gòu)上布設(shè)了2 000多個(gè)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)站（圖1），其中包括以獲取自由地表強(qiáng)震動(dòng)記錄為目的的自由場地強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站，以烈度速報(bào)為目的的大城市地震動(dòng)強(qiáng)度（烈度）速報(bào)臺(tái)站，以獲取研究特殊場地強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)特征為目的的活斷層影響臺(tái)陣、地震動(dòng)衰減臺(tái)陣、場地影響臺(tái)陣、地形影響臺(tái)陣，以獲取結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)而依此研究結(jié)構(gòu)抗震性能，改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法為目的的典型建筑地震反應(yīng)臺(tái)陣、大型橋梁地震反應(yīng)臺(tái)陣、大型水壩地震反應(yīng)臺(tái)陣，以及以地震快速反應(yīng)為目的的核電站、高速鐵路、輸油氣管線、化工廠等特殊工程防災(zāi)安全臺(tái)網(wǎng)等，但是多以自由場地強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站為主，特殊目的的臺(tái)站僅見于少數(shù)示范工程。強(qiáng)震動(dòng)流動(dòng)觀測(cè)基地配備了大量先進(jìn)的儀器，能夠?qū)嵤┐笠?guī)模的地震應(yīng)急流動(dòng)觀測(cè)，大幅提升了獲取近場強(qiáng)震動(dòng)記錄的能力，并可為地震救災(zāi)決策提供可靠依據(jù)。研制出一套具有規(guī)范性和科學(xué)性的數(shù)據(jù)處理軟件，建立了完整的強(qiáng)震動(dòng)記錄數(shù)據(jù)庫，能夠快速有效地提供數(shù)據(jù)資料的共享服務(wù)。通過前期的建設(shè)，我國強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)在臺(tái)網(wǎng)規(guī)模和服務(wù)能力方面都取得了很大突破，強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)記錄的獲取能力得到了較大提高［13］。值得一提的是，在汶川8.0級(jí)地震中，我國現(xiàn)有的強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)獲取了2萬余條主、余震強(qiáng)震動(dòng)加速度記錄，極大地豐富了我國的強(qiáng)震動(dòng)記錄數(shù)據(jù)庫，填補(bǔ)了我國獲取強(qiáng)地震近場加速度記錄的空白［14－18］。

另外，正在進(jìn)行的“中國地震背景場探測(cè)項(xiàng)目”準(zhǔn)備建設(shè)240個(gè)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)站，其中首都圈、蘭州預(yù)警臺(tái)站和自由場地觀測(cè)臺(tái)站各80個(gè)。廣東、江蘇、陜西、重慶、內(nèi)蒙古等省、市、自治區(qū)地方政府將投資建設(shè)一大批強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)站，而且在各地有繼續(xù)擴(kuò)大規(guī)模的趨勢(shì)。

（2）相關(guān)規(guī)定

正是基于強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)在地震工程中的重要意義和作用，強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)已成為相關(guān)法律法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的重要內(nèi)容。

2009年5月1日開始實(shí)施新修訂的《中華人民共和國防震減災(zāi)法》［19］明確規(guī)定：“水庫、油田、核電站等重大建設(shè)工程的建設(shè)單位，應(yīng)當(dāng)按照國務(wù)院有關(guān)規(guī)定，建設(shè)專用地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)或者強(qiáng)震動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)施”，“國家支持全國地震烈度速報(bào)系統(tǒng)的建設(shè)”。2004年頒布的《地震監(jiān)測(cè)管理?xiàng)l例》［20］明確規(guī)定：“核電站、水庫大壩、特大橋梁、發(fā)射塔等重大建設(shè)工程應(yīng)當(dāng)按照國家有關(guān)規(guī)定，設(shè)置強(qiáng)震動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)施”。國家標(biāo)準(zhǔn)GB50267－97《核電廠抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》和電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL5073－2000《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》以強(qiáng)制性條款提出了強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的布設(shè)要求［21－22］；GB 50011－2001《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》、SL60－94《土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》以推薦性條款提出了強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的布設(shè)要求［2324］；部分地方法規(guī)（如北京、上海、河北、重慶、江蘇、廣東等）也明確了強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的布設(shè)要求。

1.3 與國外先進(jìn)國家的差距

盡管我國強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)取得了巨大進(jìn)展，但是由于我國幅員遼闊，地震活動(dòng)范圍廣，受經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等多種因素的制約，強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)在臺(tái)網(wǎng)規(guī)模和密度、觀測(cè)技術(shù)水平、強(qiáng)震動(dòng)記錄的獲取能力和質(zhì)量、數(shù)據(jù)積累和工程服務(wù)等方面與日本、美國、中國臺(tái)灣等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)相比尚有較大的差距。

（1）強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)臺(tái)站的數(shù)量和布局遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足防震減災(zāi)工作的需要。即使“十一五”項(xiàng)目完成后，重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)覆蓋密度約為19臺(tái)/10 000km2，而全國重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)僅占總國土面積的10%，全國覆蓋密度約1.9臺(tái)/10 000km2，與其他地震多發(fā)國家的覆蓋密度相比差距非常大，與日本比，覆蓋密度僅為日本的1/67，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足地震工程研究和防震減災(zāi)工作的需要。

（2）地震工程專業(yè)臺(tái)陣無法滿足抗震理論研究及結(jié)構(gòu)本身抗震的需求。包括結(jié)構(gòu)臺(tái)陣、場地放大效應(yīng)臺(tái)陣、液化臺(tái)陣、土－基礎(chǔ)－結(jié)構(gòu)相互作用臺(tái)陣工程數(shù)量極其有限，主要是示范性的，全國不超過50個(gè)，與其他地震多發(fā)國家相比差距更大，與美國比，僅為美國的1/68。另外，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各種新型復(fù)雜結(jié)構(gòu)大量涌現(xiàn)，現(xiàn)有臺(tái)陣遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足抗震理論研究及結(jié)構(gòu)本身的抗震需求。

（3）現(xiàn)有強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)有待進(jìn)一步升級(jí)。我國現(xiàn)有強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)主要觀測(cè)目的是獲取近場強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)加速度記錄，為抗震工程提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，技術(shù)系統(tǒng)滿足基本需求，但距離建立烈度速報(bào)系統(tǒng)和地震預(yù)警系統(tǒng)要求還很遠(yuǎn)，需要在臺(tái)網(wǎng)的密度和技術(shù)系統(tǒng)組成上進(jìn)行升級(jí)改造。強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)的應(yīng)用領(lǐng)域雖涉及較多，但實(shí)際社會(huì)服務(wù)能力有待進(jìn)一步挖掘。而日本、美國、新西蘭等國家強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)技術(shù)系統(tǒng)早已相當(dāng)成熟，廣泛應(yīng)用于地震烈度速報(bào)、地震預(yù)警和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與診斷等方面。

（4）目前，相關(guān)法律規(guī)定和執(zhí)法主體不明確、法律法規(guī)執(zhí)行力度不夠嚴(yán)重制約強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)發(fā)展。一方面，地震部門作為防震減災(zāi)的執(zhí)法主體，負(fù)有監(jiān)督防震減災(zāi)相關(guān)法律法規(guī)執(zhí)行的法定職責(zé)，但是與之緊密相關(guān)的工程設(shè)計(jì)、建設(shè)和質(zhì)量監(jiān)督的主管部門并非地震部門，部門之間的職能交叉、職能不明，客觀上造成了相關(guān)審批把關(guān)環(huán)節(jié)上的脫節(jié)；另一方面，對(duì)于強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)設(shè)施的布設(shè)雖有相關(guān)規(guī)定，但是除核電廠外多為行業(yè)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中的推薦性條款，《地震監(jiān)測(cè)管理?xiàng)l例》和部分地方法規(guī)中的規(guī)定也是依存于行業(yè)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，客觀上造成了法律規(guī)定不明確，而且由于在工程建設(shè)中設(shè)置強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)設(shè)施會(huì)增加工程成本，許多建設(shè)單位就不考慮布設(shè)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)設(shè)施，法律執(zhí)行力度不夠。而美國除重大生命線工程要求必須布設(shè)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)設(shè)施外，洛杉磯市還明確規(guī)定6層以上建筑必須布設(shè)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)設(shè)備，并納入監(jiān)督管理程序，嚴(yán)格執(zhí)行。

2 強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)未來發(fā)展總體趨向和態(tài)勢(shì)分析

作為防震減災(zāi)的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)與應(yīng)用已日益受到社會(huì)和各級(jí)政府的重視，面臨前所未有的發(fā)展機(jī)遇。根據(jù)我國實(shí)際情況，采取正確的發(fā)展策略，將有助于我國強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)的發(fā)展。強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)記錄是構(gòu)建震害防御體系的重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時(shí)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)信息又是應(yīng)急救援體系的重要參數(shù)指標(biāo)。強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)工作應(yīng)是在這兩大體系工作要求下而不斷發(fā)展的，其未來發(fā)展和建設(shè)方向應(yīng)兼顧二者的工作要求。

強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)是科學(xué)地開展震災(zāi)預(yù)防、地震應(yīng)急、救災(zāi)與重建等防震減災(zāi)工作不可或缺的基礎(chǔ)（表1）。強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)獲得的不同震源機(jī)制、不同距離、不同場地條件下的地震動(dòng)數(shù)據(jù)，可以應(yīng)用于震源機(jī)制研究、地震動(dòng)衰減特征研究、場地效應(yīng)研究、抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的確定、重大工程抗震性能分析與試驗(yàn)研究、工程結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)研究、工程抗震方法與技術(shù)研究等，為地震安全性評(píng)價(jià)、地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖的編制、工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范制定提供依據(jù)，從而使建設(shè)工程抗震設(shè)防要求的確定更為科學(xué)與合理。近幾年來，隨著實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)字強(qiáng)震儀的廣泛應(yīng)用和強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)規(guī)模與密度的顯著增大，強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)不再局限于為近場地震學(xué)研究和地震工程學(xué)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而是拓寬到直接服務(wù)于減輕地震災(zāi)害實(shí)踐，如：地震動(dòng)強(qiáng)度（烈度）速報(bào)、地震預(yù)警、震害快速評(píng)估、工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與診斷、地震應(yīng)急反應(yīng)與智能控制等等。強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，使之在防震減災(zāi)事業(yè)中的地位得以大幅度提高。

表1 強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)應(yīng)用體系

綜上所述，強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)未來發(fā)展方向及重點(diǎn)領(lǐng)域應(yīng)包括：強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)相關(guān)法律法規(guī)制定，強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)技術(shù)支撐平臺(tái)建設(shè)，強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)建設(shè)（包括烈度速報(bào)臺(tái)網(wǎng)和預(yù)警臺(tái)網(wǎng)），工程結(jié)構(gòu)強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)陣建設(shè)，針對(duì)重大工程的地震緊急處置工程建設(shè)，強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)社會(huì)服務(wù)平臺(tái)建設(shè)，強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)國際合作與人才隊(duì)伍建設(shè)。

3 強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)發(fā)展的指導(dǎo)思想和發(fā)展思路

3.1 指導(dǎo)思想

強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)的發(fā)展規(guī)劃在規(guī)模、應(yīng)用、機(jī)制及法規(guī)建設(shè)上與國家防震減災(zāi)規(guī)劃保持高度一致，促進(jìn)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)工作健康、有序、有效發(fā)展。結(jié)合強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)及其應(yīng)用的自身特點(diǎn)，通過科技創(chuàng)新、技術(shù)攻關(guān)，提升強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)技術(shù)支撐能力，提高觀測(cè)質(zhì)量和社會(huì)服務(wù)水平；通過協(xié)調(diào)發(fā)展，統(tǒng)籌國家、地方和社會(huì)資源，合理布局，逐步擴(kuò)大臺(tái)網(wǎng)規(guī)模，提高強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)能力；通過國際合作，引進(jìn)發(fā)達(dá)國家先進(jìn)技術(shù)，提高我國強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)工作的技術(shù)水平。

3.2 發(fā)展思路

（1）強(qiáng)化法律法規(guī)，完善行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

一方面要加強(qiáng)與立法部門的溝通，從發(fā)展我國地震工程科學(xué)的角度，根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平和需求，建立完善相應(yīng)的法律法規(guī)，加大監(jiān)督管理力度，引導(dǎo)重大建設(shè)工程布設(shè)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)設(shè)施；另一方面，積極推進(jìn)相關(guān)行業(yè)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的修訂，從地震安全角度出發(fā)，根據(jù)實(shí)際需要，進(jìn)一步明確強(qiáng)震動(dòng)設(shè)施布設(shè)的原則和要求。同時(shí)，要加快強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的制定，指導(dǎo)臺(tái)站的建設(shè)和強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)相關(guān)技術(shù)工作，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)行、管理和應(yīng)用的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、程序化，提高觀測(cè)效益。

（2）統(tǒng)籌臺(tái)網(wǎng)布局，擴(kuò)大強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)的規(guī)模和密度

統(tǒng)籌規(guī)劃全國強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)的布局，加大投入力度，有計(jì)劃有步驟地加密建設(shè)自由場強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站以及專用臺(tái)陣，努力提高我國強(qiáng)震動(dòng)記錄的獲取能力，積累強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)；在穩(wěn)定國家投入基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)多元化、多渠道的投入，引導(dǎo)地方和企業(yè)投資發(fā)展強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)，對(duì)臺(tái)網(wǎng)布局和觀測(cè)技術(shù)加強(qiáng)指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)的共享，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，共同促進(jìn)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)事業(yè)的發(fā)展。

（3）建立強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)技術(shù)支撐系統(tǒng)，提高觀測(cè)技術(shù)水平

開展強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)方法與應(yīng)用研究，針對(duì)不同功能需求，在通訊、條件保障、先進(jìn)儀器開發(fā)、設(shè)備穩(wěn)定性等方面開展技術(shù)攻關(guān)，建立強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)技術(shù)支撐系統(tǒng)。進(jìn)一步補(bǔ)充功能并發(fā)展強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)與應(yīng)用相關(guān)的軟件及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，加強(qiáng)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)社會(huì)服務(wù)平臺(tái)建設(shè)。通過國際合作、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，提高技術(shù)支撐能力。

（4）完善人才培訓(xùn)機(jī)制，加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)

完善人才培訓(xùn)機(jī)制，加大國際合作和技術(shù)培訓(xùn)、交流力度，充分發(fā)揮專業(yè)技術(shù)人員的主觀能動(dòng)性，開展相關(guān)研究工作，努力提升業(yè)務(wù)水平，建設(shè)一支強(qiáng)有力的強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)專家隊(duì)伍。同時(shí)，推進(jìn)不同層次強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)隊(duì)伍建設(shè)和人才培養(yǎng)工作，提高地方和企業(yè)自身管理和服務(wù)能力。

（5）拓展應(yīng)用領(lǐng)域，提升強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)的服務(wù)意識(shí)和能力

加強(qiáng)強(qiáng)震動(dòng)記錄在地震區(qū)劃圖編制、抗震設(shè)計(jì)規(guī)范修訂、建設(shè)工程抗震設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的應(yīng)用研究；同時(shí)，也要加強(qiáng)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)在地震烈度速報(bào)、地震預(yù)警、震害快速評(píng)估、地震緊急處置、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與診斷等方面的研究，逐步拓展其服務(wù)領(lǐng)域，提升強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)服務(wù)于社會(huì)的能力。

4 強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)未來發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)

4.1 總體目標(biāo)

以提高強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)和社會(huì)服務(wù)能力為核心，通過強(qiáng)化相關(guān)法律法規(guī)，完善技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)和規(guī)范強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)的建設(shè)與發(fā)展；通過發(fā)展新的地震傳感器技術(shù)和觀測(cè)理論，開展地表、深井、結(jié)構(gòu)和海洋觀測(cè)；通過合理的繼承和揚(yáng)棄，集成創(chuàng)新工作思路，大力發(fā)展強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)，增強(qiáng)觀測(cè)基礎(chǔ)；通過國際合作、交流和完善人才培訓(xùn)機(jī)制，培養(yǎng)一支適應(yīng)我國強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)事業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略需求的人才隊(duì)伍；同時(shí)著重加強(qiáng)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)和重要工程地震緊急處置系統(tǒng)建設(shè)，加速推進(jìn)科技成果向公共服務(wù)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化，提高社會(huì)服務(wù)能力和水平。

4.2 階段目標(biāo)

“十二五”期間，應(yīng)著眼于強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大和社會(huì)服務(wù)體系的建立。結(jié)合國家防震減災(zāi)工作的要求，出臺(tái)一系列的法律法規(guī)、技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)；開展強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)領(lǐng)域的科技創(chuàng)新，加大臺(tái)網(wǎng)建設(shè)與應(yīng)用的投入，全面提升臺(tái)網(wǎng)強(qiáng)震動(dòng)記錄獲取能力；推進(jìn)基礎(chǔ)理論與應(yīng)用研究，完善臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)收集和處理技術(shù)，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)設(shè)備；加強(qiáng)各級(jí)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)人才的培養(yǎng)，建立強(qiáng)震動(dòng)學(xué)科領(lǐng)域的專家智囊和技術(shù)管理隊(duì)伍。

強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)在“十二五”期間應(yīng)達(dá)到的主要指標(biāo)包括：臺(tái)網(wǎng)規(guī)模和密度得到進(jìn)一步的擴(kuò)大，重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)平均臺(tái)距不超過25km；強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)的自動(dòng)化能力進(jìn)一步提高，具備快速獲取強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)記錄的技術(shù)手段和機(jī)制，國家強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)中心在震后1小時(shí)向指揮機(jī)構(gòu)提供初步的強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)分析結(jié)果；社會(huì)服務(wù)能力得到進(jìn)一步加強(qiáng)，能夠根據(jù)不同行業(yè)需求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)與地震緊急處置系統(tǒng)得到大量推廣應(yīng)用。

5 重點(diǎn)技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域與重大項(xiàng)目探討

5.1 重點(diǎn)技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域

（1）強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)階段急需制定或修訂的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)：強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)儀器標(biāo)準(zhǔn)、強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站基礎(chǔ)建設(shè)定額標(biāo)準(zhǔn)、強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)規(guī)程、強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)規(guī)范。有效指導(dǎo)臺(tái)站建設(shè)和強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)相關(guān)技術(shù)工作，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)和管理的標(biāo)準(zhǔn)化、程序化，從而提高觀測(cè)質(zhì)量和觀測(cè)水平，同時(shí)強(qiáng)震動(dòng)的應(yīng)用服務(wù)同樣需要相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行指導(dǎo)。

（2）結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)

選取典型重大結(jié)構(gòu)布設(shè)地震反應(yīng)臺(tái)陣，研究結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與診斷方法與技術(shù)。涉及內(nèi)容包括臺(tái)陣的布設(shè)技術(shù)，數(shù)據(jù)處理技術(shù)，結(jié)構(gòu)自振特性（自振頻率、振型及阻尼）、傳遞函數(shù)、自相關(guān)及互相關(guān)函數(shù)、頻譜（反應(yīng)譜、Fourier譜、功率譜）等的分析計(jì)算，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別與健康診斷。

（3）重要工程地震緊急處置技術(shù)

選擇典型重要工程，開展地震緊急處置系統(tǒng)建設(shè)，研究其關(guān)鍵技術(shù)與方法，推進(jìn)地震緊急處置社會(huì)服務(wù)相關(guān)法律法規(guī)的制定。涉及內(nèi)容包括不同處置模式的特點(diǎn)和作用，異地與本地預(yù)警技術(shù)，多種觀測(cè)手段相結(jié)合的綜合預(yù)警技術(shù)，地震預(yù)警及緊急處置輔助決策技術(shù)，地震信息檢測(cè)與緊急處置聯(lián)動(dòng)技術(shù)，地震緊急處置級(jí)別準(zhǔn)則與風(fēng)險(xiǎn)分析，為震前震害預(yù)防和震時(shí)次生災(zāi)害預(yù)防與人員緊急避險(xiǎn)提供技術(shù)方法。

（4）地震動(dòng)影響場快速判定技術(shù)

建立基于密集強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)的地震動(dòng)影響場快速生成與發(fā)布系統(tǒng)，涉及內(nèi)容包括強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)優(yōu)化布局、地震動(dòng)臺(tái)站數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸關(guān)鍵技術(shù)、地震動(dòng)加速度時(shí)程實(shí)時(shí)處理技術(shù)、地震動(dòng)影響場空間分布確定及場地影響調(diào)整方法、地震動(dòng)影響場圖像生成與發(fā)布系統(tǒng)研發(fā)，推進(jìn)破壞性地震的地震動(dòng)影響場快速判定與發(fā)布技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，提高我國抗震救災(zāi)決策能力。

5.2 重大工程

（1）地震動(dòng)強(qiáng)度（烈度）速報(bào)臺(tái)網(wǎng)工程

合理布設(shè)具備烈度速報(bào)功能的強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)站，建設(shè)烈度速報(bào)中心，組成地震動(dòng)強(qiáng)度（烈度）速報(bào)臺(tái)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)大震后地震動(dòng)強(qiáng)度（烈度）的速報(bào)，提高震害快速評(píng)估能力和抗震救災(zāi)的決策能力，同時(shí)豐富我國近場強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)。內(nèi)容包括：臺(tái)址勘選、臺(tái)站基本建設(shè)、設(shè)備選型、安裝、通訊保障、烈度速報(bào)中心建設(shè)、記錄實(shí)時(shí)處理及速報(bào)結(jié)果生成與發(fā)布。

（2）地震工程觀測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)場建設(shè)工程

選取同時(shí)具有不同場地條件、典型工程結(jié)構(gòu)、生命線工程的某一城市布設(shè)以強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)為主的綜合觀測(cè)臺(tái)陣，為地震工程及防震減災(zāi)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與天然試驗(yàn)場。內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)場場地的選取和勘測(cè)；典型工程結(jié)構(gòu)與設(shè)施的選擇；建造抗震技術(shù)選擇和施工建設(shè)；強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)陣布設(shè)；結(jié)構(gòu)損傷、場地震害和全過程監(jiān)測(cè)；震害的綜合評(píng)估方法；工程結(jié)構(gòu)的健康診斷。

（3）典型重要工程地震預(yù)警與緊急處置系統(tǒng)工程

選取典型生命線工程布設(shè)強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)，開展地震預(yù)警與緊急處置系統(tǒng)工程建設(shè)，提高生命線工程防御地震災(zāi)害特別是次生災(zāi)害的能力。內(nèi)容包括：地震預(yù)警與緊急處置臺(tái)網(wǎng)或臺(tái)站布設(shè)及相關(guān)技術(shù)；地震數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)和快速處理方法；地震信息檢測(cè)與緊急處置設(shè)備聯(lián)動(dòng)技術(shù)；防止誤觸發(fā)技術(shù)以及處置方案。

（4）強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)信息管理與服務(wù)平臺(tái)建設(shè)

在現(xiàn)有國家強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)中心和區(qū)域臺(tái)網(wǎng)部的基礎(chǔ)上，建立功能覆蓋全國，控制局部，具有聯(lián)動(dòng)功能的強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)信息管理與服務(wù)技術(shù)支持平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)與國務(wù)院及地方抗震救災(zāi)指揮中心信息快速互動(dòng)與協(xié)同工作，以及對(duì)城市、重大工程地震緊急處置快速服務(wù)。內(nèi)容包括：1個(gè)國家強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)信息管理與服務(wù)中心，3個(gè)區(qū)域強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)信息管理與服務(wù)中心。

6 結(jié)語

隨著時(shí)代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，我們對(duì)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)的認(rèn)識(shí)在不斷地深化，對(duì)強(qiáng)震動(dòng)記錄數(shù)據(jù)的應(yīng)用在深入地拓展，新的內(nèi)容、新的方法、新的技術(shù)會(huì)在強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)。強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)的發(fā)展面臨前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)事業(yè)的發(fā)展，需要地震部門與相關(guān)行業(yè)部門的緊密協(xié)作和配合。我們必須與時(shí)俱進(jìn)，不斷開拓，將強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)的發(fā)展與應(yīng)用逐步引向更高的層次，為社會(huì)防震減災(zāi)事業(yè)做出積極的貢獻(xiàn)。

本文及有關(guān)研究得到了杜瑋、周雍年、溫瑞智、周正華等研究員的幫助和支持，在此一并致謝。

（作者電子信箱，盧大偉：dwlu＠neis.gov.cn）

［1］周雍年.強(qiáng)震觀測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)和任務(wù).世界地震工程，2001，12（4）：19－26

［2］周雍年，周正華.數(shù)字時(shí)代的強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè).“新世紀(jì)地震工程與防震減災(zāi)”論文集，北京：地震出版社，2002

［3］周雍年.中國大陸的強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè).國際地震動(dòng)態(tài)，2006（11）：1－6

［4］金星，李山有，李祖寧，等.展望地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)的發(fā)展與應(yīng)用.中國地震，2006，22（3）：242－248

［5］李山有.強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)的應(yīng)用.東北地震研究，2004，20（4）：64－74

［6］王衛(wèi)爭.高層建筑結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)觀測(cè)臺(tái)陣優(yōu)化布設(shè)方法研究.大連：大連理工大學(xué)，2007

［7］賀志勇，蘭衍亮，戴少平.大跨度橋梁強(qiáng)震動(dòng)數(shù)字監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制.華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，37（3）：94－98

［8］http：∥earthquake.usgs.gov/monitoring/anss/

［9］李山有，金星，馬強(qiáng)，等.地震預(yù)警系統(tǒng)與智能應(yīng)急控制系統(tǒng)研究.世界地震工程，2004，20（4）：21－26

［10］Gilead Wurman，Richard M.Allen，Peter Lombard.Toward earthquake early warning in northern California.Journal of Geophysical Research，2007，112：1－19

［11］袁曉銘.我國高速鐵路地震預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)問題研究.自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2009，18（1）：34－43

［12］李山有，金星，陳先，等.地震動(dòng)強(qiáng)度與地震烈度速報(bào)研究.地震工程與工程振動(dòng)，2002，22（6）：1－7

［13］盧大偉，李小軍.我國強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì).山西地震，2008，3：40－42

［14］盧壽德，李小軍.汶川8.0級(jí)地震未校正加速度記錄.北京：地震出版社，2008

［15］李小軍.汶川8.0級(jí)地震余震固定臺(tái)未校正加速度記錄.北京：地震出版社，2009

［16］李小軍.汶川8.0級(jí)地震余震流動(dòng)臺(tái)站未校正加速度記錄.北京：地震出版社，2009

［17］Xiaojun Li，Zhenghua Zhou，Moh Huang，et al.Preliminary analysis of strong－motion recordings from magnitude 8.0Wenchuan，China，earthquake of 12May 2008.Seismological Research Letters，2008，79（6）：844－854

［18］溫瑞智，周正華，李小軍，等.汶川MS8.0地震的強(qiáng)余震流動(dòng)觀測(cè).地震學(xué)報(bào)，2009，31（2）：221－225

［19］中華人民共和國主席令第7號(hào).中華人民共和國防震減災(zāi)法.2008

［20］中華人民共和國國務(wù)院第409號(hào)令.地震監(jiān)測(cè)管理?xiàng)l例.2004

［21］中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).GB50267－97核電廠抗震設(shè)計(jì)規(guī)范.1997

［22］中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).DL5073－2000水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范.2000

［23］中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).GB50011－2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范.2001

［24］中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).SL60－94土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范.1994

Study on development of strong motion observation in China

Lu Dawei1，2），Li Xiaojun1）
1）Institute of Geophysics，China Earthquake Administration，Beijing 100081，China
2）National Earthquake Infrastructure Service，China Earthquake Administration，Beijing 100036，China

After a systematic search of the history and development of strong motion observation，we present in this paper a summary of the current situation of strong motion observation.On this basis，development trend in the future is prospected and some problems at present are analyzed.Finally，advices are given about how to promote the development of strong motion observation in protecting against and mitigating earthquake disasters.

strong motion observation；present situation；development trend；development areas

P315；

A；

10.3969/j.issn.0235－4975.2010.10.007

2010－07－13。

中國地震局“十二五”發(fā)展規(guī)劃研究項(xiàng)目資助。