2024強震動觀測年度報告

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 4.3.2用于區(qū)劃圖編制的強震動觀測數(shù)據(jù)庫構(gòu)建 4.3.3工程地震動輸入強震動觀測記錄選用 強烈地震動是造成建筑工程結(jié)構(gòu)破壞和人員傷亡的主要原因，在各類場地和工程結(jié)構(gòu)上布設(shè)強震動觀測儀器，對地震動以及工程結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)進行觀測，獲得真實可靠強震動觀測記錄，稱為強震動觀測。強震動觀測記錄有著廣闊的應(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)，為工程抗震試驗和抗震設(shè)計提供真實地震動輸入。隨著強震動觀測儀器和觀測技術(shù)的發(fā)展，強震動觀測已進一步成為地震預(yù)警、地震烈度速報、震害快速評估及結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的重要手段。二、強震動觀測站點建設(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程儀器的設(shè)計方案，1931年美國開始強震動觀測儀器的研制工作，1932年弗里曼主持研制出第一臺強震儀，次年在美國長灘地震中獲得第一個強震動加速度時程記錄。1956年，劉恢先院士提議開展強震動觀測工作并制定研究計劃，1962年，在新豐江大壩布設(shè)了我國第一個強震動觀測臺站，并獲取了我國首條強震動觀測記錄。1964~1965年期間，強震動觀測進入了第一個快速發(fā)展時期，逐步在我國主要地震活動區(qū)的地面、建筑物、大壩上布設(shè)了強震動觀測臺站。1982年進入第二個快速發(fā)展時期，我國與美、澳、日、俄開展強震動觀測合作，并先后建立了中國第一代和第二代強震動觀測記錄數(shù)字化實驗室，奠定了我國強震動觀測與數(shù)據(jù)處理技術(shù)的基礎(chǔ)。“九五”期間，中國地震局開始改造全國強震動觀測臺網(wǎng)，建成了283個強震動觀測臺站，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)。“十五”期間，中國數(shù)字強震動臺網(wǎng)開始建設(shè)，強震動觀測進入了第三個快速發(fā)展時期。2008年，在地震重點監(jiān)視防御區(qū)建成了包括1/154個強震動觀測臺站子11中國地震局工程力學(xué)研究所310個烈度速報臺站以及14個專用強震動觀測臺陣的觀測網(wǎng)絡(luò)，大幅提升了強震動觀測臺網(wǎng)的密度及獲取強震動觀測記錄的能力，在汶川地震的主余震中獲取了7338條高質(zhì)量記錄。“十一五”期間實施的中國地震背景場探測項目增設(shè)了236個強震動觀測臺站，形成了由1803個臺站組成的中國數(shù)字強震動觀測臺網(wǎng)。地震重點監(jiān)我國強震動觀測進入數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化階段。“十一五”完成后中國數(shù)字強震動觀測站網(wǎng)分布圖如圖2-1所示。1制圖單位：中國地震局工程力學(xué)研究所強震動觀測中心▲△圖2-1“十一五”完成后中國數(shù)字強震動觀測站網(wǎng)分布圖2018年國家預(yù)警工程開始實施，并于2024年7月完成驗收。在31個省完成15899個站點建設(shè)。其中，新建臺站13706個，包括基準站732個、基本站2205個、一般站10769個；改造原有站點2193個，包括改造基準站1196個(包含25個低噪24三、強震動觀測數(shù)據(jù)中國地震局工程力學(xué)研究所擁有我國最全的強震動觀測數(shù)據(jù)。自上世紀八十年代，謝禮立院士倡導(dǎo)建立了強震動觀測數(shù)據(jù)庫(SMDB)以來，數(shù)據(jù)庫中收錄了我國1968年以來強震動觀測臺站的模擬記錄和數(shù)字化記錄，歷史模擬記錄均進行了數(shù)字化處理。隨著國家預(yù)警工程建設(shè)，強震動觀測站網(wǎng)密度的快速增長，強震動數(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到以往數(shù)據(jù)總量的65%。截至2024年12月31日，我國強震動觀測數(shù)據(jù)共計79402條，處理后事件波形數(shù)據(jù)累計約100GB,全部具備共享條件。我國強震動觀測記錄大部分來自于西部地區(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)獲得的記錄相對較少(圖3-1、圖3-2),國家預(yù)33中國地震局工程力學(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)庫記錄收錄情況見圖3-3、圖3-4,其中2024年，因國家預(yù)警工程站點數(shù)量的數(shù)量級增加，獲得強震動觀測記錄最多，共計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級的地震個數(shù)為2039個，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10-24925-49.950-999100-1999200-3999400-7999圖3-5地震個數(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21個省、自治區(qū)獲取記錄的地震共556次。其中2.0~3.9級地震448次，4.0~4.9級地震90次，5.0~5.9級地震15次，6.0~6.9級地震1次，7.0級以上地震2次，震中分布情況如圖3-7所示。累計獲取強震動數(shù)7919組(23757條)。44年度報告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)。獲取記錄的震級分布主要為3.0~4.9級，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),觀測臺網(wǎng)的密度增加，大大提升了記錄獲取量，對比往年記錄可以發(fā)現(xiàn)，大震近場記錄獲取的量也有很大提升，尤其是近震中的臺站記錄。0o圖3-11記錄獲取情況PGA分布直方圖55中國地震局工程力學(xué)研究所四、數(shù)據(jù)處理及共享中國地震局工程力學(xué)研究所強震動觀測中心以強震動觀測記錄為基礎(chǔ)，開展數(shù)據(jù)匯集、處理及入庫工作，并向科研單位、高校、企業(yè)等機構(gòu)開展強震動數(shù)據(jù)共享服務(wù)，已為近四百項重大科研項目提供離線服務(wù)數(shù)據(jù)量超過500GB,支撐發(fā)表科技文獻數(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。強震動數(shù)據(jù)標準化處理通常由數(shù)據(jù)信息核對和預(yù)處理、數(shù)據(jù)校正、數(shù)值積分、反應(yīng)譜與傅里葉譜計算、數(shù)據(jù)評價與管理五部分組成。處理流程如圖4-1所示。信息核對信息核對數(shù)據(jù)解碼、格式轉(zhuǎn)換(地震信息、場地信息)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算傅里葉幅值譜計算加速度反應(yīng)譜圖件繪制簡報編寫及信息發(fā)布數(shù)據(jù)入庫及管理積分速度積分位移6強震動觀測年度報告強震動觀測年度報告2024年中國地震局工程力學(xué)研究所已為國內(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25萬條強震動觀測記錄，數(shù)據(jù)量近46GB;為國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金和各類省部級科技計劃等61個項目提供數(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。強震動觀測數(shù)據(jù)作為重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，應(yīng)用于設(shè)計反應(yīng)譜、結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計和結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析、地震動三要素研究以及地震動預(yù)測模型(GMPE)等地震工程領(lǐng)域相關(guān)研究中。近年來隨著數(shù)據(jù)的不斷積累，特別是國家預(yù)警工程建成后海量數(shù)據(jù)的獲取，強震動觀測數(shù)據(jù)在國家重點領(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強震動數(shù)據(jù)應(yīng)用統(tǒng)計圖2024年數(shù)據(jù)共享服務(wù)的61項科技項目中，強震動觀測中心根據(jù)項目的實際需求提供定制化數(shù)據(jù)產(chǎn)品，其中部分項目的研究成果發(fā)表在《EarthquakeEngineeringandEngineeringVibration》《JournalofGeophysicalResearch》《BulletinoftheSeismologicalSocietyof4.3.1地震烈度速報中國地震局工程力學(xué)研究所強震動觀測中心承擔(dān)著國家強震動觀測數(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)急強震動觀測簡報。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)具有強破壞潛力的強震動觀測記錄及其反應(yīng)譜曲線，以便災(zāi)害評估專家能夠根據(jù)地震動的周期特征判斷不同類型建筑可能遭受破壞的嚴重程度，分析災(zāi)害產(chǎn)生的原因。例如，圖4-3至4-6為強震動觀測中心在2023年12月18日甘肅積石山6.2級地震和2024年1月23日新疆烏什7.1級地震中提供的儀器地震烈度空間分布圖和典型強震動觀測記錄及反應(yīng)譜曲線圖。強震動觀測簡報強震動觀測簡報2023年12月18日甘肅積石山6.2級地震儀器地震烈度分布圖82024年度報告2024年01月23日2024年01月23日新疆烏什7.1級地震儀器地震烈度分布圖四D截至2024年12月31日，強震動觀測中心共計應(yīng)急處理國內(nèi)外有影響地震26次，其中包括國內(nèi)地震24次、國外日本地震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序號震級震中經(jīng)度震中緯度獲取記PGA臺站120240101日本本州西岸近海7.4級地震7.467892220240808日本九州島附近海域7.1級地震2320240822新疆庫車5.0級地震強震動觀測強震動觀測數(shù)據(jù)是地震動參數(shù)區(qū)劃圖編制中地震動衰減規(guī)律建立所需的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，選取合理的強震動觀測數(shù)據(jù)，提取可靠的關(guān)鍵特征參數(shù)是強震動觀測數(shù)據(jù)庫建立的重點工作。中國地震局工程力學(xué)研究所針對我國數(shù)字強震動觀測臺網(wǎng)于2007-2020年期間獲取的12363組自由場強震動觀測記錄，完成了所有記錄的信息核查校對，設(shè)計了我國臺站、距離、波形和強度指標六類元數(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.TPGA.PGV.PGD.CAV.In.IA.Dss.DsRS_x_s,x_XXX.sxxXX,PSA_RoID50x波形元數(shù)據(jù)(8個參數(shù))強度指標元數(shù)據(jù)(431個參數(shù))臺站元數(shù)據(jù)(46個參數(shù))震源元數(shù)據(jù)(21個參數(shù))距離元數(shù)據(jù)(4個參數(shù))事件元數(shù)據(jù)(9個參數(shù))平面文件型數(shù)據(jù)庫挑選出地震、臺站信息完備正確的記錄10626個記錄編目入庫，并對每個觀測分量(總計31878個)記錄進行零線調(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，并給出了每個分量記錄高、低通濾波截止頻率(fp、fp)推圖4-9強震動觀測記錄的高、低通濾波截止頻率推薦值分布地震區(qū)劃圖編制組，支撐我國地震區(qū)劃編制工作。建立了我國強震動觀測記錄工程地震動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)或國家抗震設(shè)計規(guī)范要求的地震動輸入，可以銜接重大工程地震安全性評價結(jié)果提供基于一致風(fēng)險譜、條件均值譜、條件譜的地震動輸入選取。定制化服務(wù)。構(gòu)建了高烈度區(qū)近斷層工程地震動輸入強震動觀測記錄備選數(shù)據(jù)庫，給出了面向隔震和非隔震結(jié)構(gòu)在不同概率水準(50年63%和50年2%)、不同阻地震激勵輸入。目標譜±20%頻段[0.42,4.4]均值譜均值譜目標譜±20%42068五、總結(jié)與展望我國強震動觀測臺網(wǎng)自上