0 引言

测震台网监测地震的能力是指，在满足一定精度要求的地震震级下限条件下，台网能测定地震的位置、时刻和震级等基本参数的能力。根据台基噪声值和指定震中距估算最小可监测震级，即为测震台站的地震监测能力。在地震台站布局确定后，测震台网监控能力主要取决于地震台台基、观测系统响应灵敏度、仪器动态范围等（王同军等，2016）。目前全球多地震国家和地区重视地震预警系统建设，美国、日本、墨西哥等国地震预警系统已经投入使用，防震减灾效果明显（潘宇航等，2016）。

内蒙古自治区东西狭长，跨度较大，48个测震台站多集中在阴山构造带的河套盆地和各盟市所在地及周边，广袤的草原和沙漠覆地地震监测设施稀疏，监测范围有限，精度有限。对内蒙古地震监测台网的监测能力总体评估可确定为阴山地震带及周边可监控M_L 2.0地震；辽蒙交界、宁蒙交界地区可监控M_L 2.5地震；50°N以北，105°E以西地区仅能监控M_L 3.0地震。通过预警基准台网的建设，将提升内蒙古自治区重点地区的地震监测和速报能力，增强地震参数和震源参数速报能力、灾情快速评估能力，为政府应急决策、公众逃生避险、重大工程地震紧急处置、地球科学研究提供及时的地震安全服务和丰富的数据服务。

1 内蒙古预警基准台网建设

国家地震烈度速报与预警工程是经国务院批准、国家发改委批复立项，由中国地震局承建的国家“十三五”重点建设项目。内蒙古自治区国家地震烈度速报与预警工程项目，拟新建13个基准站，改建48个基准站，拟建成以呼和浩特市、包头市、鄂尔多斯市、乌兰察布市地震基准站为主的地震预警骨干台网，使该地区破坏性地震预警能力有效提升。

内蒙古地震预基准站建成后，预警区内基准站台间距46 km左右，达到：在内蒙古自治区境内华北地震带预警区内每个旗（县）至少分布1个基准站或基本站；每个地级以上城市至少分布1个基准站或基本站，且主要布设在潜在地震危险地区。基准站布设在重点地区的基岩场地或井下，配备三分量速度计和三分量加速度计，承担大范围地震活动性监测，除提供地震烈度速报和地震预警信息外，还为地震科学研究提供高质量的连续观测资料。

因为监测设备等原因，测震台网原有48个地震台将作为改建基准站，拟新建的13个基准站台址均位于华北地震预警区，其中呼和浩特市2个，乌兰察布市4个，鄂尔多斯市7个。内蒙古地震预警基准站空间分布见图 1。

2 计算方法

计算地震台网理论监测能力的传统方法是：依据测震台站台基背景振动噪声观测值确定可观测地震事件的振幅值，依据近震震级计算公式

$ {M_{\rm{L}}} = \lg \left(A \right) + R\left(\mathit{\Delta } \right) $

(1)

式中，A为水平向最大振幅，Δ为震中距。设M_L为不同取值，可由式（1）求得不同震级所对应的R(Δ)，查R(Δ)表即可得到各地震台站对相应震级地震的监测距离。对空间作网格扫描，若该网格有4个地震台能监测到，则认为该地震台网对该点具有监测能力（王小龙，2007）。

2.1 台基背景噪声计算

使用FSS-3M地震计和EDAS-24IP数据采集器，对内蒙古地震预警台网拟建、改建基准站进行台基测试。在48小时连续观测波形记录中选择观测数据，采用中国地震局港震机电有限公司童汪练老师研制开发的噪声计算软件Noise_psd处理计算，获得预警台址的台基背景噪声地动有效速度值(RMS)。所有台站的地动有效速度值(RMS)均达到布设原则，即台基在60 Hz—2 s观测频带内，干扰地动速度的平均水平(RMS)低于3.16×10^-8 m/s，符合中国地震局关于预警地震台站技术规范选址要求。

2.2 监测能力计算

本文利用反推方法来计算内蒙古地震预警基准台网的监控能力。根据地震定位原理，同一地震至少有3个及3个以上台站记录清晰的P和S波到时，才能较准确的测定地震参数。为此，运用3台以上定位原则，以各台站在地图上的投影点为圆心，对应震级M_L的控制范围为半径作圆，3个及3个以上圆交汇的区域即是台网对震级M_L的控制范围。

当台网台基地脉动及干扰较小时，则地震波初动清晰可辨，在计算地震监测能力时，根据震级计算公式，根据近震震级计算公式反算在不同设定震级下各已知背景噪声的地震台站监测距离（裴晓等，2012）。M_L依次取为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5，计算各地震台站对应每个M_L取值的监控范围，分别按照每3个地震台及4个地震台监控区域的交集作为测震台网监控区域。

3 地震监测能力分析 3.1 台基噪声统计

统计61个拟建、改建基准台的台址噪声分级，给出预警项目建成后内蒙古基准台网台址噪声Enl分级统计结果（图 2）。从图 2得出，内蒙古基准站台基噪声属于Ⅰ（Enl < 3.16×10^-8 m/s）、Ⅱ（3.16×10^-8 m/s ≤ Enl < 1.00×10^-7 m/s）、Ⅲ（1.00×10^-7 m/s ≤ Enl < 3.16×10^-7 m/s）、Ⅳ（3.16×10^-7 m/s ≤ Enl < 1.00×10^-6 m/s）和Ⅴ级（1.00×10^-6 m/s ≤ Enl < 3.16×10^-6 m/s）标准的比例分别为46%、43%、10%、0%及1%。总体来说，基准站台址噪声水平较低（图 2）。

3.2 监测能力

依据61个基准站台基噪声水平，分别以3个地震台及4个地震台记录同一个地震的地震定位法，绘制内蒙古自治区地震监测能力图（图 3）。由图 3可见，3个地震台参与定位的全区监测能力范围普遍较高，其中，位于华北地震预警区的呼和浩特、包头、鄂尔多斯和乌兰察布地区，地震监测能力在1.0级，而在内蒙古与辽宁交界的赤峰地区一带，地震监测能力达到0.5级。由图 3(b)可见，预警区内地震监测能力也在1.0级，赤峰地区一带同样是0.5级，但监控区域明显减小，特别是乌海—临河地区、锡林浩特地区、海拉尔地区，与图 3(a)所示地震监控能力相比，明显下降。

4 结论

综上所述，可知内蒙古地震预警基准台网建成后，位于华北地震预警区的呼和浩特、包头、鄂尔多斯和乌兰察布地区，地震监测能力可达1.0级，赤峰—通辽地区监测能力可达0.5级，内蒙古地区防震减灾能力将得到加强，地震监测能力明显增强，未来可在一定程度上减少强烈地震造成的人员伤亡和经济损失等。

本文在地震监测能力计算过程中，加入周边邻省地震台站共享数据，并在分析计算过程中，未对台站缺数或记录不正常现象进行讨论，因此，在后期预警台站建成后，实际情况可能比理论计算得出的面积要小。